Mesin Pesawat Masa Depan

Mesin pesawat masa depan?. Mesin pesawat masa depan mungkin merupakan komponen paling kompleks dari pesawat mana pun. Teknologi produksi mereka sangat kompleks, dan waktu dari awal pengembangan hingga awal produksi massal dapat melebihi 10 tahun. Pertimbangkan proyek paling menjanjikan dalam pembuatan mesin militer.

Mesin Pesawat Masa Depan
https://cdn.pixabay.com/photo/2018/02/09/07/20/spaceship-3141006_960_720.png

Mesin Pesawat Masa Depan

Mesin yang Menjanjikan untuk Pesawat Tempur

Penerbangan pesawat tempur modern bersifat supersonik, apalagi pesawat masa depan generasi kelima juga membutuhkan kemampuan terbang dengan kecepatan jelajah supersonik non afterburning. Tentu, ini membutuhkan penggunaan mesin yang lebih bertenaga dan efisien. Baik pesawat tempur generasi keempat maupun kelima saat ini menggunakan mesin bypass turbojet (TEF) dengan rasio bypass rendah dengan afterburner. Pertimbangkan pembangkit listrik yang menjanjikan untuk pesawat tempur.

“Produk 30” untuk SU-57

Salah satu proyek paling kompleks dan menjanjikan di industri mesin Rusia adalah pengembangan mesin “tahap kedua” untuk pesawat tempur Su-57 generasi kelima. Pembangkit listrik, yang akan menggantikan AL-41F1 setelah 2020 (mesin yang sangat mirip dengan AL-41F1S, yang dipasang pada seri Su-35S), saat ini sedang dikembangkan dengan nama sementara “produk 30”. Menurut informasi yang ada, pembangunan dilakukan oleh OKB im. Lyulki adalah cabang Moskow dari PJSC ODK-UMPO” (“Asosiasi Produksi Bangunan Motor Ufa”).

Dari informasi yang muncul di media beberapa tahun terakhir, diketahui bahwa mesin, seperti AL-41F1, memiliki vektor dorong yang terkontrol, dan daya dorong afterburner mencapai 17.000 – 18.000 kgf, berbanding 15.000 kgf untuk AL-41F1.

Secara umum, karakteristik mesin harus melebihi AL-41F1 sebesar 20–25%, selain itu, dapat diasumsikan bahwa pekerjaan akan dilakukan untuk mengurangi visibilitas di radar dan spektrum inframerah. Kombinasi dari faktor-faktor ini harus memungkinkan Su-57 untuk mencapai kriteria pesawat tempur generasi kelima yang diperlukan.

Mesin adaptif “Tiga putaran” di bawah program Adaptif Mesin Teknologi Pengembangan AETD)

Kembali pada tahun 2007, program Adaptive Versatile Engine Technology (ADVENT) Departemen Pertahanan AS diluncurkan, di mana General Electric (GE) dan Rolls-Royce berpartisipasi. Pada tahun 2012, ADVENT selesai dan dipindahkan ke program Adaptive Engine Technology Development (AETD), yang menggantikan Rolls-Royce dengan Pratt & Whitney (P&W). Sejak 2016, kontrak telah ditandatangani dengan kedua perusahaan untuk melakukan pekerjaan di bawah Program Transisi Mesin Adaptif (AETP).

Kedua perusahaan memiliki tujuan untuk mengembangkan dan menguji mesin jenis baru, yang di masa depan direncanakan akan dipasang pada pesawat tempur F-35 dan pesawat tempur generasi keenam yang canggih. Tujuan dari program ini adalah untuk menciptakan mesin yang mengkonsumsi bahan bakar 25% lebih sedikit dan menghasilkan daya dorong 10% lebih banyak daripada pembangkit listrik yang tersedia saat ini.

Peningkatan kinerja yang signifikan seperti itu dicapai dengan menambahkan sirkuit ketiga ke mesin turbofan, yang hanya diaktifkan dalam mode penerbangan ekonomis, yang sangat meningkatkan rasio bypass mesin. Selain itu, udara yang lebih dingin dari sirkuit ketiga digunakan untuk mengurangi suhu gas yang keluar dari mesin, dan, karenanya, mengurangi jarak pandang dalam jangkauan inframerah. Dalam mode pertempuran, peningkatan tenaga mesin dicapai karena transisi ke mode bypass tradisional dengan rasio bypass rendah.

Adaptive Cycle Engine (ACE), atau XA-100 yang dikembangkan oleh GE, menurut informasi resmi, dapat mengurangi konsumsi bahan bakar hingga 25%, meningkatkan jangkauan terbang maksimum hingga 35%, dan meningkatkan daya dorong hingga 20%.

Adapun mesin P&W yang disebut XA-101, merupakan modernisasi mendalam dari pembangkit listrik F135, yang digunakan pada jet tempur F-35. Di mesin untuk program AETP, sirkuit internal (generator gas) F-135 digunakan dengan hampir tidak ada perubahan, pengembangan komponen lain, termasuk sirkuit ketiga, sedang berlangsung.

Perlu dicatat bahwa belum ada informasi tentang pengembangan teknologi serupa di Rusia dalam sumber terbuka.

Poyek Cina

Di Cina, di mana industri pesawat masa depan untuk militer secara aktif berkembang, dua pesawat tempur generasi kelima, J-20 dan J-31, telah dikembangkan. Kedua pesawat masa depan awalnya mengandalkan mesin Rusia – AL-31F dan RD-93, tetapi di masa depan mereka harus menerima mesin Cina – WS-15 dan WS-19, masing-masing. Ada sedikit informasi terbuka tentang mereka, tetapi Anda tidak boleh mengharapkan terobosan teknologi apa pun – itu akan lebih seperti kesuksesan lokal dan menutup kesenjangan dengan Rusia dan Barat.

Mesin Jet Aliran Langsung

Terlepas dari kesederhanaannya, mesin ramjet (mesin ramjet) adalah salah satu bidang yang paling menjanjikan untuk pengembangan bangunan mesin militer. Pertama-tama, ini menyangkut mesin ramjet dengan pembakaran bahan bakar dalam aliran udara supersonik atau mesin ramjet hipersonik (mesin scramjet), serta varian mode ganda – dengan pembakaran bahan bakar di aliran udara subsonik dan supersonik. Pertama-tama, scramjet “bersih” menarik untuk dipasang pada rudal jelajah – dalam hal ini, pendorong roket yang solid dapat membawa roket ke kecepatan minimum untuk menghidupkan mesin.

Pekerjaan Rusia di bidang ini diklasifikasikan, hanya ada sedikit referensi di sumber terbuka. Menurut mereka, rudal jelajah hipersonik penerbangan GZUR (hypersonic guided missile) akan menerima mesin ramjet Izdeliye 70 yang dikembangkan oleh PJSC TMKB Soyuz. Ini harus memastikan penerbangan rudal pada jarak 1500 km dengan kecepatan 6 M. Menurut sumber yang sama, produksi massal GZUR harus dimulai pada tahun 2020. Tidak ada yang diketahui tentang karakteristik mesin.

Di sisi lain, direktur ilmiah Institut Penelitian Sistem Penerbangan Negara, Akademisi Yevgeny Fedosov, dalam sebuah wawancara dengan Interfax pada tahun 2017, menyebutkan topik mesin scramjet dan mengatakan bahwa sejauh ini tidak ada kemajuan yang dibuat di bidang ini.

Pendapat serupa diungkapkan oleh Herbert Efremov, penasihat kepala korporasi NPO Mashinostroeniya untuk sains, pada Januari 2018. Namun, pengoperasian ramjet standar pada Mach 6 tampaknya tidak mungkin. Bahkan lebih sedikit yang diketahui tentang mesin untuk rudal anti-kapal Zirkon yang dikembangkan oleh NPO Mashinostroeniya. Belum ada informasi mengenai waktu sebenarnya kesiapan rudal ini.

Adapun negara-negara Barat, pekerjaan di sana dilakukan secara lebih terbuka. Sejauh ini, semua karya yang diketahui merupakan penelitian eksklusif dan ditujukan untuk mempelajari subjek mesin scramjet itu sendiri dan perilaku pesawat masa depan pada kecepatan hipersonik secara umum.

Sampai saat ini, pekerjaan sedang berlangsung di bawah program Hypersonic Air-breathing Weapon Concept (HAWC) yang didanai oleh DARPA dan Angkatan Udara AS. Baik Lockheed Martin dan Raytheon terlibat dalam proyek ini, setelah menerima kontrak masing-masing sebesar 171,2 dan 174,7 juta dolar. Pekerjaannya adalah membuat prototipe rudal jelajah hipersonik dengan scramjet, detail lainnya belum diketahui.

Ada proyek di negara lain, tetapi kurang spesifik dan prospeknya kabur. Misalnya, perusahaan Eropa MBDA sedang melakukan penelitian terhadap pembuatan rudal jelajah hipersonik ASN4G, tetapi kemunculannya “dalam logam” diharapkan tidak lebih awal dari tahun 2030. Organisasi Penelitian Luar Angkasa India juga bekerja: pada tahun 2016, mesin scramjet berhasil diuji – dua mesin dibawa ke kecepatan awal yang diperlukan menggunakan kendaraan peluncuran Advanced Technology Vehicle (ATV) dan berhasil bekerja selama 5 detik.

Mesin Gabungan

Tugas yang menjanjikan untuk menciptakan pesawat masa depan luar angkasa hipersonik dan atmosfer membutuhkan pengembangan mesin yang sesuai. Pada kecepatan hipersonik, penggunaan mesin turbofan / turbofan tradisional tidak mungkin, sedangkan penggunaan mesin ramjet eksklusif (PRjet) juga tidak mungkin – tidak efisien pada kecepatan subsonik dan supersonik rendah. Dalam hal ini, adalah bijaksana untuk mengembangkan mesin gabungan – “turbo-ramjet” atau “turbo-roket”. Pengalaman dalam pembuatan dan penggunaan aktual mesin “turbo-ramjet” tersedia di Amerika Serikat – sepasang Pratt & Whitney J58 memungkinkan pesawat masa depan pengintai SR-71 untuk berakselerasi hingga kecepatan Mach 3,2.

Sekarang di Amerika Serikat, pada tahap awal, pekerjaan sedang dilakukan untuk membuat pesawat masa depan hipersonik sipil dan militer. Baik Boeing dan Lockheed Martin bertujuan untuk membuat pesawat masa depan pengintai hipersonik, pada kenyataannya, “pewaris” SR-71. Dalam kerangka program DARPA Advanced Full Range Engine (AFRE), pekerjaan sedang dilakukan untuk membuat mesin gabungan yang mencakup dua komponen – mesin turbojet dan mesin ramjet mode ganda, dengan pembakaran bahan bakar dalam aliran udara subsonik dan dengan pembakaran bahan bakar dalam aliran udara supersonik.

Pada kecepatan yang cukup untuk memulai HPP, aliran udara sepenuhnya diarahkan ke sirkuit eksternal, melewati generator gas (turbin dimatikan sepenuhnya) dan langsung memasuki ruang bakar HPP yang terletak di belakang turbin (mungkin di afterburner). Dalam literatur berbahasa Inggris, mesin seperti itu disebut turbin-based combined cycle (TBCC). Boeing telah bekerja dengan Orbital ATK (sekarang bagian dari Northrop Grumman) sejak 2016 dan Lockheed Martin (divisi Skunk Works) dengan Aerojet Rocketdyne sejak 2009.

Jenis mesin gabungan lain yang menjanjikan adalah mesin “turbojet”. Mesin seperti itu, berbeda dengan “turbo-ramjet”, dapat beroperasi baik di atmosfer maupun di ruang hampa. Proyek yang paling menarik di bidang ini adalah mesin SABRE Inggris (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine), yang dikembangkan oleh perusahaan swasta Reaction Engines Limited. Bahkan, ia menggabungkan tiga komponen – turbojet, ramjet, dan mesin roket.

Mekanisme pengoperasian mesin cukup rumit: setelah memasuki asupan udara, udara langsung didinginkan hingga -140 ° C (dari sekitar 1000 ° C) di penukar panas. Ini terjadi karena transfer panas tidak langsung dari hidrogen cair (yang merupakan bahan bakar SABRE) melalui helium, yang terletak di loop perantara.

Helium yang dipanaskan selanjutnya digunakan untuk memastikan pengoperasian turbin kompresor, dan hidrogen dibakar baik di ruang bakar (total ada empat) dan di ruang pembakaran aliran langsung tambahan (lebih banyak hidrogen diperlukan untuk mendinginkan helium daripada untuk pembakaran. di ruang bakar utama), terletak melingkar di sekitar yang utama. Pada ketinggian 28,5 km dan kecepatan 5,14 M, mesin beralih ke mode roket – saluran masuk udara ditutup, dan oksigen cair mulai mengalir ke ruang bakar. Karena itu, peluncuran pesawat masa depan ruang angkasa SKYLON satu tahap ke orbit harus dipastikan.

Bench test mesin yang pertama rencananya akan dilakukan pada tahun 2020. Pada tahap awal, pekerjaan serupa juga dilakukan di Rusia – di cabang Akademi Militer Pasukan Rudal Strategis dinamai Peter the Great (Serpukhov), pekerjaan sedang dilakukan pada mesin untuk pesawat masa depan luar angkasa yang menjanjikan.

Diperbarui Rabu, 11 Mei 2022 oleh Widya Kathy Nuraini

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *