Bahan bakar zip

Bahan bakar zip, juga dikenal sebagai bahan bakar berenergi tinggi (HEF), adalah anggota keluarga bahan bakar jet yang mengandung aditif dalam bentuk senyawa hidro-boron, atau borana. Bahan bakar zip menawarkan kepadatan energi yang lebih tinggi daripada bahan bakar konvensional, yang membantu memperluas jangkauan pesawat jet. Pada tahun 1950-an, ketika jarak tempuh pesawat jet yang pendek menjadi masalah utama bagi para perencana militer, bahan bakar zip menjadi topik penelitian yang signifikan.

Sejumlah pesawat dirancang untuk menggunakan zip, termasuk XB-70 Valkyrie, XF-108 Rapier, serta BOMARC, dan bahkan program pesawat bertenaga nuklir. Angkatan Laut mempertimbangkan untuk mengubah semua mesin jet mereka menjadi zip dan mulai mempelajari cara mengubah kapal induk mereka untuk menyimpannya dengan aman.

Dalam pengujian, bahan bakar tersebut terbukti memiliki beberapa masalah serius, dan seluruh upaya akhirnya dibatalkan pada tahun 1959.

 Keterangan  
Bahan bakar dengan kepadatan energi tertinggi (berdasarkan berat) dalam kombinasi propelan umum adalah hidrogen. Akan tetapi, hidrogen gas memiliki kepadatan (volume) yang sangat rendah; hidrogen cair memiliki kepadatan yang lebih tinggi tetapi rumit dan mahal untuk disimpan. Ketika dikombinasikan dengan karbon, hidrogen dapat diubah menjadi bahan bakar hidrokarbon yang mudah terbakar. Unsur-unsur lain, seperti aluminium dan berilium, memiliki kandungan energi yang lebih tinggi daripada karbon, tetapi tidak bercampur dengan baik untuk membentuk bahan bakar stabil yang dapat dengan mudah terbakar.Cracknell pg. 332HawthorneGriswold, pg. 88

Dari semua elemen bermassa rendah, boron memiliki kombinasi energi tinggi, berat rendah, dan ketersediaan luas yang membuatnya menarik sebagai bahan bakar potensial. Borana memiliki energi spesifik yang tinggi, sekitar 70.000 kJ/kg (30.000 BTU/lb). Ini lebih baik dibandingkan dengan bahan bakar berbasis minyak tanah, seperti JP-4 atau RP-1, yang menyediakan sekitar 42.000 kJ/kg (18.000 BTU/lb). Namun, mereka tidak cocok untuk dibakar sebagai bahan bakar sendiri, karena mereka sering rentan terhadap penyalaan sendiri jika bersentuhan dengan udara, sehingga berbahaya untuk ditangani. 

Ketika dicampur dengan bahan bakar jet konvensional, mereka menambah kandungan energi sambil menjadi agak lebih stabil. Secara umum, bahan bakar yang diperkaya boron menawarkan kepadatan energi hingga 40% lebih tinggi daripada JP-4 biasa dalam hal berat dan volume. Di AS, seluruh keluarga bahan bakar diselidiki, dan umumnya disebut dengan nama yang diberikan selama Proyek HEF Angkatan Udara: 
 HEF-1 (ethyldiborane), 
 HEF-2 (propylpentaborane), 
 HEF-3 (ethyldecaborane), 
 HEF-4 (methyldecaborane), dan 
 HEF-5 (ethylacetylenedecaborane).

Bahan bakar Zip memiliki sejumlah kelemahan. Pertama, bahan bakar tersebut beracun, seperti halnya gas buangnya. Hal ini tidak terlalu menjadi perhatian dalam penerbangan, tetapi menjadi perhatian utama bagi kru darat yang melayani pesawat. Bahan bakar terbakar untuk menghasilkan padatan yang lengket dan korosif, sedangkan padatan boron karbida bersifat abrasif. Hal ini menyebabkan masalah serius bagi bilah turbin di mesin jet, di mana gas buang menumpuk di bilah dan mengurangi efektivitasnya dan terkadang menyebabkan kegagalan mesin yang parah. Terakhir, gumpalan gas buang diisi dengan partikulat, seperti asap batu bara, yang memungkinkan pesawat terlihat secara visual dari jarak jauh.

Pada akhirnya, masalah pembakaran HEF di seluruh mesin terbukti mustahil dipecahkan. Membuang endapan itu sulit, dan keausan yang ditimbulkannya merupakan sesuatu yang tidak dapat diatasi oleh ilmu material. Dimungkinkan untuk membakarnya dengan relatif mudah dalam afterburner, tetapi ini hanya akan efektif pada pesawat yang menggunakan afterburner untuk jangka waktu yang lama. Dikombinasikan dengan tingginya biaya produksi bahan bakar dan masalah toksisitas, nilai bahan bakar zip berkurang drastis.

Setelah minat terhadap borana sebagai bahan bakar jet menurun, beberapa penelitian skala kecil tentang penggunaannya sebagai bahan bakar roket terus dilakukan. Penelitian ini juga terbukti tidak membuahkan hasil, karena oksida boron padat dalam produk pembakaran mengganggu termodinamika yang diharapkan, dan keunggulan daya dorong tidak dapat direalisasikan. 

 Sejarah  
Beberapa penelitian dilakukan terhadap bahan bakar boronat selama bertahun-tahun, dimulai dengan Proyek HERMES milik Angkatan Darat AS yang terkait roket pada akhir tahun 1940-an, Proyek ZIP milik Biro Aeronautika Angkatan Laut AS pada tahun 1952, dan Proyek HEF (Bahan Bakar Berenergi Tinggi) Angkatan Udara AS pada tahun 1955. Selama sebagian besar tahun 1950-an, bahan bakar zip dianggap sebagai "hal besar berikutnya" dan dana yang cukup besar dikeluarkan untuk proyek-proyek ini dalam upaya untuk membawanya ke layanan. Nama Angkatan Laut melekat, dan semua bahan bakar boronat dikenal sebagai "bahan bakar zip", meskipun penamaan Angkatan Udara untuk bahan bakar itu sendiri menjadi umum.Dequasie, pp. 73–76"Boron Bomber, RAF Flying Review, September 1958

Dorongan utama program Angkatan Udara didasarkan pada HEF-3, yang tampaknya menjadi kandidat yang paling mungkin untuk pengenalan cepat. HEF menjadi bagian dari upaya WS-110 untuk membangun pembom jarak jauh baru untuk menggantikan B-52 Stratofortress dengan desain yang mampu melesat dengan kecepatan hingga Mach 2. Desain awal dari Boeing dan North American Aviation (NAA) keduanya menggunakan bahan bakar konvensional untuk lepas landas dan jelajah, beralih ke HEF selama lari cepat berkecepatan tinggi, membakarnya hanya di bagian afterburner mereka. Ini menghindari masalah utama dengan HEF; dengan membakarnya hanya di afterburner, masalah penumpukan pada turbin dihilangkan, dan karena afterburner hanya digunakan untuk lepas landas dan penerbangan berkecepatan tinggi, masalah dengan gas buang beracun sangat berkurang.

Ketika desain awal terbukti terlalu mahal untuk membenarkan peningkatan kinerja yang relatif kecil, keduanya kembali ke papan gambar dan muncul dengan desain baru yang terbang dengan kecepatan supersonik untuk sebagian besar misi tempur. Desain ini didasarkan pada mesin baru yang dirancang untuk penerbangan kecepatan tinggi yang berkelanjutan, dengan NAA B-70 Valkyrie dan General Electric J93 maju ke tahap prototipe. Dalam kasus ini afterburner digunakan untuk periode yang lebih lama, memaksimalkan manfaat HEF. Ada rencana untuk memperkenalkan versi J93 yang lebih baru yang akan membakar HEF-4 secara menyeluruh. Sementara itu, ada juga penelitian tentang penggunaan HEF-3 di ramjet BOMARC, serta penelitian tentang membawanya pada armada kapal induk Angkatan Laut AS untuk memberi daya pada pesawat masa depan, tetapi kedua program ini mati.

Karena masalah tersebut terbukti tidak dapat diatasi, Angkatan Udara membatalkan program mereka pada tahun 1959, dan minat pada zip pada dasarnya menghilang. Pada titik ini satu-satunya desain yang masih mempertimbangkan penggunaan HEF adalah XB-70 dan J93-nya. NAA dan General Electric menanggapi dengan mendesain ulang mesin untuk bekerja dengan bahan bakar jet baru dengan kepadatan lebih tinggi, JP-6, dan mengisi salah satu dari dua ruang bom dengan tangki bahan bakar baru. Dengan melakukan hal itu, jangkauannya berkurang drastis dari sekitar 7.700 menjadi 5.500 mil laut (14.300 menjadi 10.200 km). Hal ini mengurangi pemilihan target yang dapat diserang dari AS dan memerlukan pengisian bahan bakar dalam penerbangan untuk setiap profil misi, satu masalah lagi yang menyebabkan pengalihan proyek akhirnya menjadi pesawat eksperimental murni.

Diperkirakan AS menghabiskan sekitar $1 miliar untuk program ini, jika disesuaikan dengan inflasi pada tahun 2001. Setidaknya lima pabrik produksi HEF dibangun di AS, dan dua pekerja tewas dalam ledakan yang menghancurkan satu pabrik di New York. Sebagian besar program ini diklasifikasikan sebagai Rahasia Tinggi ketika sedang dilaksanakan, tetapi meskipun demikian, program ini diliput secara luas baik di media perdagangan maupun surat kabar sipil. 

Baik Amerika Serikat dan Uni Soviet secara independen mendeklasifikasi penelitian mereka pada tahun 1964. 

Penelitian bahan bakar Zip menghasilkan penggunaan trietilborana sebagai agen pengapian untuk bahan bakar JP-7 yang digunakan di SR-71 Blackbird.

Salah satu peninggalan program HEF yang berpotensi bertahan lama adalah lapangan terbang tanah terbengkalai di luar Boron, California. Ditandai pada peta topografi USGS sebagai "Pabrik Angkatan Udara #72", tidak ada yang pernah dibangun di lokasi tersebut kecuali landasan udara dan tangki air. Diperkirakan bahwa ini adalah pabrik untuk bahan bakar HEF, menggunakan endapan boraks besar di dekatnya (yang menjadi asal nama kota tersebut), yang dapat dengan mudah dikirim ke Pangkalan Angkatan Udara Edwards.

 Lihat pula 
 Bahan bakar penerbangan
 Bahan bakar jet
 Minyak bumi
 Bahan bakar
 Pesawat udara
 Bensin
 Avgas
 JP-1
 JP-4
 JP-5
 JP-6
 JP-7
 JP-8
 JPTS
 Propelan roket
 Propelan roket cair
 Mesin roket
 Kriogenik (bahan bakar) penyimpanan pada temperatur yang sangat rendah berupa cair gas seperti hidrogen cair.
 Hipergolik (propelan) mudah menyala spontan ketika kontak kombinai komponen propelan eperti bahan bakar dan oksidator.
 Oksidator
 Oksigen cair
 Hidrogen cair
 Minyak tanah
 Metana
 Monometilhidrazina
 Aerozine 50
 RP-1 Rocket Propellant 1 atau Refined Petroleum 1
 Dinitrogen tetroksida N2O4
 Dimetilhidrazin tak simetris UDMH
 Peroksida uji tinggi
 Hidrazina
 Katalisis
 Monopropelan
 Bipropelan

 Referensi 

Kategori:Bahan bakar pesawat terbang
Kategori:Bahan bakar penerbangan militer
Kategori:Bahan bakar jet
Kategori:Bahan bakar jet militer
Kategori:Borana