NASA melakukan pengujian baru untuk memperkuat pemahaman risiko pembekuan tetes air supercooled besar

Di antara awan biasa dan hujan, terdapat satu bahaya yang sejak kecelakaan pesawat komuter tahun 1994 sulit sepenuhnya diperhitungkan oleh insinyur penerbangan. Pusat Penelitian Glenn NASA sedang melakukan serangkaian pengujian baru untuk meningkatkan pemahaman industri terhadap bahaya tersebut serta alat untuk mendesain pesawat yang mampu menahan bahaya itu. Ancaman ini disebut "pembekuan tetes air supercooled besar", yang terjadi ketika pesawat terbang melewati awan yang mengandung tetes air yang tidak biasa besar. Suhu tetes air ini jauh di bawah 32 derajat Fahrenheit, namun tidak membeku karena kekurangan debu atau partikel kecil lain yang diperlukan untuk kristalisasi.

Saat tetes air ini mengenai permukaan pesawat, tetes air tersebut akan membeku dengan cepat.

Bahaya Tetes Air Supercooled Besar

Pentingnya ukuran terletak pada fakta bahwa sebagian besar pesawat didesain dan disertifikasi untuk awan pembekuan standar, di mana diameter tetes air berkisar antara 2 hingga 100 mikrometer. Sebagai referensi, rambut manusia berukuran sekitar 70 mikrometer. Kondisi-kondisi ini sudah dipahami dengan baik, dan insinyur penerbangan memiliki alat yang matang untuk memodelkannya. Tetes air supercooled besar termasuk kategori berbeda, dengan diameter hingga 2,000 mikrometer, ukuran yang lebih sering dikaitkan dengan hujan beku di permukaan. Massa dan momentumnya memungkinkan tetes air menembus tepi depan sayap dan stabilizer, memasuki area lebih ke belakang pada pesawat, di mana sistem anti-beku konvensional tidak berfungsi.

Artinya, perlindungan yang dirancang untuk kondisi pembekuan standar dapat membuat bagian-bagian tertentu pada pesawat terpapar bahaya saat tetes air besar hadir.

Pengujian dan Aplikasi Sonde Baru

Pengujian yang dilakukan NASA berlangsung di Terowongan Penelitian Pembekuan di Pusat Penelitian Glenn di Cleveland. Peneliti NASA menggunakan sonde baru yang bertujuan memberikan pengukuran ukuran tetes air secara real-time yang lebih baik, pada tetes air tersebut di dalam awan yang dihasilkan secara buatan di dalam terowongan. Sonde baru ini mampu mendeteksi tetes air dengan diameter lebih dari 45 mikrometer, dan menganalisis ukurannya secara real-time. Peneliti akan menggabungkan hasil pengukuran ini dengan hasil sonde lain yang mengukur tetes air di bawah 45 mikrometer, untuk menghasilkan gambaran lengkap terhadap seluruh rentang ukuran tetes air di awan pembekuan nyata.

NASA mendeskripsikan proses validasi silang antara sonde baru dengan teknologi lama yang padat tenaga kerja, yang melibatkan pasca-pemrosesan data citra ukuran tetes air setelah jalannya pengujian. Perbandingan ini akan memungkinkan lembaga tersebut memverifikasi akurasi sonde baru dalam menangkap ujung tetes air yang lebih besar dalam rentang ukuran tetes air, yang justru menjadi area ketidakpastian terbesar bagi alat rekayasa yang digunakan industri.

Kegiatan pengujian ini merupakan tonggak dalam Proyek Demonstrasi Penerbangan Subsonik, yang merupakan bagian dari Program Sistem Penerbangan Terpadu NASA, di bawah Direktorat Misi Riset dan Teknologi. NASA menyatakan bahwa analisis mendalam terhadap data yang terkumpul sedang berlangsung, dan akan dibagikan kepada komunitas antariksa setelah selesai. Masalah fundamental dari pekerjaan ini adalah bahwa model rekayasa yang digunakan industri untuk mendesain pesawat telah tervalidasi dengan baik di kondisi pembekuan tipikal, namun menghadapi pertanyaan dalam menangkap karakteristik fisik tetes air supercooled besar. Sistem pengukuran yang lebih terkalibrasi di dalam terowongan berarti model komputer yang lebih terkalibrasi, yang akan memberikan alat desain yang lebih andal bagi produsen yang mengembangkan pesawat komersial generasi berikutnya, serta mendukung badan pengatur yang menetapkan standar sertifikasi yang harus dipenuhi pesawat tersebut.

Pengujian Kunci untuk Meningkatkan Keselamatan Penerbangan

Fenomena pembekuan tetes air supercooled besar menimbulkan ancaman serius bagi keselamatan penerbangan, terutama ketika pesawat terbang di awan dengan tetes air yang tidak biasa besar. Pengujian baru NASA tidak hanya meningkatkan pemahaman terhadap bahaya ini, tetapi juga meningkatkan efektivitas sistem anti-beku yang ada. Melalui pengukuran real-time sonde baru, peneliti dapat menangkap ukuran tetes air dengan lebih akurat, yang krusial untuk mendesain pesawat yang mampu menahan bahaya semacam ini. Hasil penelitian ini akan membantu industri penerbangan mengembangkan pesawat yang lebih aman di masa depan, serta menyediakan dukungan data yang diperlukan bagi badan pengatur, sehingga meningkatkan standar keselamatan penerbangan secara keseluruhan.