IklanIklanSains+ IKUTIMengunduh lebih banyak dengan myNEWSUMPAN berita yang dipersonalisasi dari cerita yang penting bagi AndaPelajari lebih lanjutChinaScience
- Ilmuwan China telah mengembangkan struktur cetak 3D baru untuk masuk ke dalam mesin jet turbofan yang mengurangi hambatan dan meningkatkan efisiensi
- Ini bisa mengancam dominasi teknologi mesin Amerika, terutama setelah meninggalkan pengembangan mesin tempur generasi berikutnya
Science+ FOLLOWINGtephen Chenin Beijing+ FOLLOWPublished: 4:00pm, 31 May 2024Mengapa Anda dapat mempercayai SCMP
Struktur kulit hiu revolusioner di dalam mesin turbofan, yang mengurangi hambatan hingga 10 persen dan secara signifikan meningkatkan efisiensi mesin, telah dibuat oleh sekelompok peneliti di Cina barat.
Kekuatan tinggi, skala besar, paduan titanium, teknologi pencetakan 3D presisi di balik terobosan ini diatur untuk membantu China “mengejar, dan bahkan melampaui” Amerika Serikat dan sekutunya dalam perlombaan untuk mengembangkan mesin penerbangan generasi berikutnya, ilmuwan utama proyek hang Shaoping dengan AECC Sichuan Gas Turbine Establishment mengatakan dalam sebuah makalah peer-review yang diterbitkan pada bulan April di jurnal Acta Aeronautica et Astronautica Sinica.Generasi baru mesin menuntut konsumsi bahan bakar yang lebih rendah untuk dorongan yang lebih besar, tetapi jalan ke depan telah penuh dengan tantangan. Angkatan Udara AS, misalnya, mengatakan tahun lalu pihaknya berencana untuk meninggalkan Program Transisi Mesin Adaptif (AETP) untuk mengembangkan mesin tempur generasi baru, karena berfokus pada peningkatan mesin yang ada.
Namun, mereka khawatir China mungkin memanfaatkan kesempatan ini untuk mengejar ketinggalan.
“Beijing banyak berinvestasi dalam mengembangkan dan memproduksi teknologi propulsi yang efektif, dan investasi ini secara signifikan lebih besar daripada kami dari perspektif propulsi, memungkinkan mereka untuk menutup kesenjangan,” ungkap John R. Sneden, direktur propulsi Pusat Manajemen Siklus Hidup Angkatan Udara AS, dalam sebuah wawancara dengan Magaine Angkatan Udara & Luar Angkasa pada Agustus 2023.
“Kami kehilangan tenaga penggerak kami ke China,” tambahnya.
03:44
Jet penumpang buatan China C919 merayakan ulang tahun pertama penerbangan perdananya
Jet penumpang buatan China C919 merayakan ulang tahun pertama penerbangan perdanaPada hari Kamis, China menerapkan pembatasan ekspor pada komponen mesin jet canggih, peralatan manufaktur dan teknologi dengan aplikasi militer potensial. Menurut data bea cukai China, AS adalah pembeli utama produk kedirgantaraan China dalam empat bulan pertama tahun ini. China telah lama tertinggal di belakang AS dalam teknologi mesin penerbangan – hingga 30 tahun oleh beberapa perkiraan. Baru-baru ini Angkatan Udara PLA memulai layanan mesin WS-15 pada pesawat siluman J-20 – sementara mitranya dari Amerika, mesin F119 pada pesawat tempur F-22, mulai diproduksi pada 1990-an
.
Pada Desember 2022, GE mengumumkan rangka tengah turbin yang dibuat dengan pencetakan 3D laser. Hanya satu tahun kemudian, tim hang menyerahkan makalahnya, menyajikan komponen yang lebih besar dan lebih kompleks daripada GE.
Dengan kolaborator dari Northwestern Polytechnical University, sebuah lembaga penelitian pertahanan China yang disetujui oleh AS, tim hang mencapai prestasi ini dalam komponen raksasa yang disebut casing menengah. Dengan diameter lebih dari satu meter, ia memiliki alur bionik yang dalamnya hanya 15 hingga 35 mikrometer – lebih tipis dari rambut manusia.
Sebelumnya dianggap tidak mungkin untuk memproduksi komponen paduan keras sebesar itu menggunakan printer 3D sambil mempertahankan presisi pada skala yang begitu halus.
Casing menengah adalah komponen struktural penahan beban yang paling penting dan kompleks dari mesin penerbangan. Ini tidak hanya menghubungkan kipas intake depan mesin dan kompresor tetapi juga berfungsi sebagai penghubung antara mesin dan badan pesawat.
Casing menengah perlu menahan dampak gas bertekanan tinggi dan suhu tinggi saat mentransmisikan daya dorong dan torsi mesin ke pesawat. Meskipun hanya 3mm (0,11 inci) pada titik tertipisnya, ia dapat menanggung lebih dari 10 ton beban, menimbulkan tantangan desain dan manufaktur yang signifikan.
02:03
Prototipe robot 3D mencetak biomaterial di dalam tubuh manusia, menurunkan risiko bedah
Prototipe robot 3D mencetak biomaterial di dalam tubuh manusia, menurunkan risiko bedah
Menggunakan teknologi pencetakan 3D utama dan perangkat lunak komersial, tim hang menciptakan prototipe yang 25 persen lebih ringan dari coran tradisional, namun cukup kuat untuk menahan dampak seperti serangan burung.
Tes laboratorium mengkonfirmasi itu “memenuhi persyaratan sifat mekanik, pengurangan berat badan dan manufakturabilitas”, tulis Hang dan rekan-rekannya.
Namun para peneliti mencatat bahwa teknologi pencetakan 3D masih menghadapi tantangan yang cukup besar untuk mencapai produksi massal.
Meskipun teknologi manufaktur aditif peleburan laser ultra-cepat saat ini telah mencapai presisi 3 mikrometer, tegangan dan deformasi yang disebabkan oleh pemanasan dan pendinginan yang cepat selama proses peleburan dan pemadatan material masih menimbulkan sakit kepala bagi pabrik.
Meskipun demikian, para peneliti percaya teknologi ini akan merevolusi industri penerbangan dalam waktu dekat.
“Bilah kipas berongga tidak lagi terbatas pada struktur sarang lebah atau rangka tradisional tetapi dapat mengadopsi kerangka internal yang dioptimalkan secara topologi yang dikombinasikan dengan struktur kisi atau bahkan metamaterials. Tingkat kekosongan dapat ditingkatkan menjadi lebih dari 45 persen, dan diharapkan memiliki ketahanan benturan yang lebih baik,” tulis tim hang di koran.
Dengan mengintegrasikan desain dan teknologi manufaktur aditif, jaringan pipa dan saluran pendingin juga dapat disematkan ke dalam casing untuk meningkatkan kinerja pendinginan, kata para ilmuwan.
“Menggunakan paduan memori bentuk, kami juga dapat merancang dan memproduksi noles knalpot pintar dengan fungsi penyesuaian adaptif, menghilangkan struktur mekanis yang kompleks dan mencapai pengurangan berat struktural yang signifikan,” tambah mereka.
7