GAYA ANGKAT PESAWAT Untuk mahasiswa PTM Otomotif IKIP Veteran Semarang

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "GAYA ANGKAT PESAWAT Untuk mahasiswa PTM Otomotif IKIP Veteran Semarang"

Iwan Kurnia
7 tahun lalu
Tontonan:

1 GAYA ANGKAT PESAWAT Untuk mahasiswa PTM Otomotif IKIP Veteran Semarang 1. Pendahuluan Pesawat terbang modern sudah menggunakan mesin jet, namun prinsip terbangnya masih menggunakan ilmu gaya udara seperti oleh Orville Wright dan Wilbur Wright. Kakak beradik tersebut berhasil melakukan penerbangan pertama menggunakan pesawat rancangan sendiri yang diberi nama flyer, pada 1903 di Amerika Serikat. Selain Wright bersaudara, Samuel F Cody juga berhasil melakukan penerbangan di lapangan udara Fanborough, Inggris pada Setelah pesawat Flyer penemuan Wright bersaudara, pesawat terbang banyak mengalami modifikasi baik dari rancang bangun, bentuk, dan mesin untuk memenuhi kebutuhan transportasi udara. Perkembangan teknologi pesawat terbang mencapai beberapa kemajuan selama kurang dari satu abad, terlebih lagi setelah ditemukannya teknologi tak terdeteksi radar, yaitu stealth. Pada umumnya, pesawat terdiri atas badan pesawat, kabin, sayap, ekor, sirip, dan roda. Ketika pesawat terbang di angkasa, pada dasarnya memerlukan dua hal, yaitu mendorong dan mengangkat. Mendorong adalah mendesak pesawat maju ke depan menggunakan mesin atau baling-baling. Baling-baling pendorong pada prinsipnya sama dengan baling-baling pengangkat. Dua kekuatan tersebut bekerja berlawanan dengan gaya tarik dan gravitasi (gaya berat). Secara umum, prinsip terbang pesawat menggunakan hukum fisika, yakni memanfaatkan hukum Bernoulli di udara dengan memanfaatkan arus laminair sayap yang dihasilkan akibat daya dorong mesin pesawat. Pada awalnya, navigasi pesawat menggunakan tanda-tanda yang mudah dikenal di darat, baik tanda-tanda alam maupun tanda-tanda buatan manusia seperti gunung, sungai, atau rel kereta api. Dalam perkembangannya, navigasi pesawat menjadi berbagai jenis, yaitu navigasi radio, radar, inersial dan satelit. Pada praktiknya pesawat terbang menggunakan beberapa teknologi navigasi sekaligus. Pesawat komersial atau pesawat penumpang biasanya lebih sering menggunakan navigasi radio. Navigasi radar dan inersial lebih sering digunakan oleh pesawat militer matamata karena sifatnya yang self contain(tidak bergantung pada stasiun di luar). Sedangan navigasi satelit digunakan oleh semua jenis pesawat. Selain itu, pesawat-pesawat modern biasanya telah menggunakan suatu alat yang di sebut TICAS. Alat ini untuk memantau lalu lintas udara, yaitu memperingatkan jarak antara pesawat di udara.

2 2. Mengapa pesawat bisa terbang? Pesawat terbang dapat terangkat ke atas, karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat bagian sisi atas lebih besar daripada bagian sisi bawah. Karena pada penampang sayap pesawat terbang, bagian belakang lebih datar dan sisi bagian atas lebih melengkung daripada bagian bawahnya, maka aliran udara bagian atas akan lebih rapat jika dibanding bagian bawahnya. Artinya, kecepatan aliran udara pada bagian sisi atas lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap. sehingga tekanan bagian atas lebih kecil daripada tekanan bagian bawah. Perbedaan tekanan inilah yang yang menentukan gaya angkat pesawat. Pesawat terbang dapat terangkat ke atas jika gaya angkat lebih besar daripada berat pesawat. Jadi, suatu pesawat dapat terbang atau tidak tergantung dari berat pesawat, kelajuan pesawat, dan ukuran sayapnya. Makin besar kecepatan pesawat, makin besar kecepatan udara, sehingga gaya angkat sayap pesawat makin besar. Supaya pesawat dapat terangkat, gaya angkat harus lebih besar daripada berat pesawat: (F 1 F 2 ) > m g

3 Jika pesawat telah berada pada ketinggian tertentu dan pilot ingin mempertahankan ketinggiannya (melayang di udara), maka kelajuan pesawat harus diatur sedemikian rupa sehingga gaya angkat sama dengan berat pesawat: (F 1 F 2 ) = m g Contoh Sebuah pesawat terbang bergerak dengan kecepatan tertentu sehingga udara yang melalui bagian atas dan bagian bawah sayap pesawat yang luas permukaannya 50 m 2 bergerak dengan kelajuan masing-masing 320 m/s dan 300 m/s. Berapakah besarnya gaya angkat pada sayap pesawat terbang tersebut? (ρ udara = 1,3 kg/m 3 ) Jawab : diketahui A = 50 m 2 V 2 = 320 m/s V 1 = 300 m/s ρ udara = 1,3 kg/m 3 F 1 -F 2 = ½ ρ A ( v 2 2 -V 2 1 ) = ½ ( 1,3 kg/m 3 ) (50 m 2 ) ( 320 m/s) 2 (3 m/s) 2 = N 3. Hukum Bernoulli dan gaya angkat pesawat Menurut hukum bernoulli, fluida berkelajuan tinggi yang bebas mengalir memiliki tekanan yang lebih rendah dibanding fluida sejenis yang berkelajuan lebih rendah. Fenomena ini diterapkan pada pesawat melalui perancangan penampang lintang pesawat (disebut aerofoil [British] atau airfoil [Amerika]). Struktur airfoil berbentuk aerodinamis pada bagian atas

4 (streamline) sehingga udara yang di atasnya bergerak lebih cepat daripada udara di bagian bawah. Akibatnya, tekanan udara di bawah sayap lebih besar daripada tekanan udara di atas sayap yang menyebabkan gaya dorong ke atas. Dengan persamaan Bernoulli Karena h 1 dapat dianggap sama dengan h 2, didapatkan: Skemanya kurang lebih seperti di bawah ini: Sekarang untuk gaya gesek, gaya gesek dapat dicari dari Hukum stokes. Untuk aliran laminar diperoleh besarnya hambatan udara: Nilai k bergantung dari bentuk geometris tiap tiap benda. Untuk benda besar macam pesawat, akan tercipta turbulensi di bagian belakan sehingga aliran udara tidak lagi laminar. Berdasarkan percobaan, besarnya gaya gesekan pada alira turbulen sebanding dengan kuadrat kecepatannya. Setelah gaya dorong mesin dikurangi dengan gaya geseknya, diperolehlah gaya dorong netto, yang menyebabkan pesawat melaju ke depan.

5 Nah, sekarang kita akan sedikit membahas mengenai kontrol/kemudi pesawat. Secara konvensional, pesawat memiliki tiga macam kemudi untuk bergerak dalam tiga sumbu yakni rudder, elevators, dan aileron. Jalasnya dapat dilihat pada tabel. nama gerak letak elevator pitch (pada sumbu lateral) horizontal tail/tailplane (sepasang) rudder yaw (pada sumbu vertikal ) vertical tail/fin aileron roll (pada sumbu longitudinal) wing (sepasang) Pada dasarnya, sistem gerak itu berupa pelat berengsel yang dihubungkan dengan sayap dan sayap ekor. Misalkan rudder pada fin, jika engselnya lurus, udara akan bergerak dengan simetris sehingga pesawat terbang lurus. Jika pelatnya digerakkan ke kanan misalnya, udara yang bergerak di kanan akan mendapatkan drag tambahan, sehingga tekanan udara pada kanan ekor lebih tinggi dibanding di sebelah kiri. Akibatnya ekor pesawat akan mendapatkan torka ke ke kiri sehingga moncong pesawat akan bergerak ke kanan yang menyebabkan gerak gelengan (yaw). Begitu juga halnya jika rudder bergerak ke kiri maka moncong akan berputar ke kiri. Begitu pula pada elevator yang menyebabkan gerak anggukan (pitch). Jika kedua elevator kiri dan kanan) bergerak ke atas, tekanan udara di atas ekor akan lebih besar sehingga ekor bergerak ke bawah dan moncong pesawat naik ke atas.

6 Yang sedikit berbeda ialah sepasang aileron yang terletak pada sayap. Aileron dibuat sedemikian rupa sehingga jika yang kiri naik ke atas maka yang kanan turun ke bawah dan sebaliknya. Jika aileron kiri naik ke atas, tekanan udara di bagian atas menjadi lebih besar sehingga sayap kiri akan mendapatkan torka ke bawah. Di sisi lain aileron kanan akan turun ke bawah, menyebabkan sayap kanan mendapatkan torka ke atas. Torka ke atas di sayap kanan dan torka ke bawah di sayap kiri menyebabkan pesawat berguling (roll) ke arah kiri. Demikian juga untuk roll ke kanan, aileron kiri turun dan aileron kanan naik. Pesawat terbang biasanya juga dilengkapi dengan sepasang flaps pada sayap di bagian dalam. Jikaflaps diturunkan ke bawah, akan menambah sudut angle of attack dari flaps sehingga menghasilkan gaya angkat lebih, tetapi juga hambatan lebih untuk memperlambat laju pesawat.

dokumen-dokumen yang mirip

Bagaimana Sebuah Pesawat Bisa Terbang? - Fisika

PESAWAT TERBANG Dengan mempelajari bagaimana pesawat bisa terbang Anda akan mendapatkan kontrol yang lebih baik atas UAV Anda. Bagaimana Sebuah Pesawat Bisa Terbang? - Fisika Empat gaya aerodinamik yang