aerodinamika pesawatterbang
TRANSCRIPT
-
8/2/2019 Aerodinamika PesawatTerbang
1/5
Aerodinamika PesawatTerbang
Rabu, 13 Agustus 2008 06:26:07 - oleh :lahmudinPada prinsipnya, pada
saat pesawat mengudara, terdapat 4 gaya utama yang bekerja
pada pesawat, yakni gaya dorong (thrust T), hambat (drag D), angkat
(lift L), dan berat pesawat (weight W). Pada saat pesawat sedangmenjelajah (cruise) pada kecepatan danketinggian konstan, ke-4 gaya
tersebut beradadalam kesetimbangan: T = D dan L = W.Sedangkan pada
saat pesawat take off dan landing, terjadi akselerasi dan deselerasi
yangdapat dijelaskan menggunakan Hukum II Newton (total gaya adalah
sama dengan massadikalikan dengan percepatan).Pada saat take off,
pesawat mengalami akselerasi dalam arahhorizontal dan vertikal.Pada
saat ini, L harus lebih besar dari W, demikian juga T lebih besar dari D.
Dengandemikian diperlukan daya mesin yang besar pada saat take off.Gagal take off bisadisebabkan karena kurangnya daya mesin (karena
berbagai hal: kerusakan mekanik,human error, gangguan eksternal, dsb),
ataupun gangguan pada sistem kontrol pesawat.Dibalik Terbangnya
PesawatSebagian besar pesawat komersial saat ini menggunakan mesin
turbofan. Turbofan berasal dari dua kata, yakni turbin dan fan.
Komponan fan merupakan pembeda antaramesin ini dengan turbojet.
Pada mesinturbojet, udara luar dikompresi oleh kompresor hingga
mencapai tekanan tinggi. Selanjutnya udara bertekanan tinggi tersebut
masuk kedalam ruang bakar untuk dicampurkan dengan bahan bakar
(avtur).Pembakaran udara bahan bakar tersebut akan meningkatkan
temperatur dan tekananfluida kerja. Fluida bertekanan tinggi ini
selanjutnya dilewatkanmelalui turbin dan keluar pada nosel dengan
kecepatan sangat tinggi. Perbedaan kecepatan udara masuk dan
fluidakeluar dari mesin mencitpakan gaya dorong T (Hukum III Newton:
Aksi dan Reaksi).Gaya dorong T ini dimanfaatkan untuk bergerak dalam
arahhorizontal dan sebagiandiubah oleh sayap pesawat menjadi gaya
angkat L.Fan pada mesin turbofan berfungsi memberikan tambahan lajuudara yang memasukimesin melalui bypass air. Udara segar ini akan
bertemu dengan campuran udara bahan bakar yang telah terbakar di
ujung luar mesin. Salah satu keuntungan penggunaanturbofan adalah dia
mampu meredam kebisingan suara pada turbojet. Namun karenaturbofan
memiliki susunan komponen yangrelatif kompleks, maka mesin jenis ini
-
8/2/2019 Aerodinamika PesawatTerbang
2/5
sangatrentan terhadap gangguan FOD (Foreign Object Damage) dan
pembentukan es di dalammesin. Masuknya FOD (seperti burung) ke
dalam mesin bisa menyebabkan kejadian fatal pada pesawat.Sayap:
Mengubah T menjadi LHingga saat ini, setidaknya ada 3 penjelasan
yang diterima untuk fenomena munculnyagaya angkat pada sayap:prinsip Bernoulli, Hukum III Newton, dan efek Coanda. Sayap pesawat
memiliki kontur potongan melintang yang unik: airfoil. Pada airfoil,
permukaan
atas sedikit melengkung membentuk kurva cembung, sedangkan
permukaan bawah relatif datar. Bila sekelompok udara mengenai kontur
airfoil ini, maka ada kemungkinan bahwaudara bagian atas akanmemiliki kecepatan lebih tinggi dari bagian bawah: hal inidisebabkan
karena udara bagian atas harus melewati jarak yang lebih
panjang(permukaan atas airfoil adalah cembung) dibandingkan udara
bagian bawah.Prinsip Bernoulli menyatakan bahwa semakin tinggi
kecepatanfluida (untuk ketinggianyang relatif sama), maka tekanannya
akan mengecil. Dengan demikian akan terjadi perbedaan tekanan antara
udara bagian bawah dan atas sayap: hal inilah yang mencipakangaya
angkat L. Penjelasan dengan prinsip Bernoulli ini masih menuai prokontra; namun penjelasan ini pulalah yang digunakan Boeing untuk
menjelaskan prinsip gaya angkat.Penjelasan menggunakan Hukum III
Newton menekankan pada prinsip perubahanmomentum manakala udara
dibelokkan oleh bagian bawah sayap pesawat. Dari prinsipaksi ?reaksi,
muncul gaya pada bagian bawah sayap yang besarnya sama dengan
gayayang diberikan sayap untuk membelokkan udara. Sedangkan
penjelasan menggunakanefek Coanda menekankan pada beloknya
kontur udara yang mengalir di bagian atassayap. Bagian atas sayap
pesawat yang cembung memaksa udara untuk mengikuti kontur tersebut.
Pembelokan kontur udara tersebut dimungkinkan karena adanya daerah
tekananrendah pada bagian atas sayap pesawat (atau dengan penjelasan
lain: pembelokan kontur udara tersebut menciptakan daerah tekanan
rendah). Perbedaan tekanan tersebutmenciptakan perbedaan gaya yang
-
8/2/2019 Aerodinamika PesawatTerbang
3/5
menimbulkan gaya angkat L. Meski belum adakonsensus resmi
mengenai mekanisme yang paling akurat untuk menjelaskan
munculnyafenomena gaya angkat, yang jelas sayap pesawat berhasil
mengubah sebagian gayadorong T mesin menjadi gaya angkat L.Kontrol
Gerak PesawatPesawat terbang memiliki kemampuan bergerak dalamtiga sumbu,yakni pitch, roll, danyaw. Gerak naik turunnya hidung
pesawat dikontrol oleh elevator, gerak naik turunnyasayap pesawat
dikontrol oleh aileron, sedangkan gerak berbelok dalam bidang
horizontaldikontrol oleh rudder yang berada di sirip (fin) pesawat. Selain
itu, dibagian belakangsayap juga terdapat flap yang berfungsi membantu
meningkatkan gaya angkat pada saattake off maupun mengurangi gaya
angkat pada saat landing (air brake). Pada saatmenjelajah (cruise) flap
ini akan masuk ke dalam sayap untuk mengurangi gaya hambatDpesawat.Kecelakaan pesawat pada saat take off : beberapa kasus
[1]Sebagian besar kecelakaan pesawat pada saat take off terjadi karena
kegagalan fungsimesin yang muncul karena berbagai sebab. Kegagalan
fungsi mesin tersebut bisadisebabkan karena kerusakan pada komponen
mesin itu sendiri, kerusakan pada daerah didekat mesin yang berimbas
pada mesin, kebocoran dan terbakarnya tanki bahan bakar,ataupun
kerusakan sistem kontrol pesawat, ataupun human error. Di bawah ini
akandiberikan gambaran kasus kecelakaan pesawat pada saat take off.
Air Florida Flight 90, Januari 13, 1982, menewaskan 78 orangAir
Florida Flight 90 menggunakan Boeing 737-222 pada saat take off dari
BandaraWashington dalam kondisi cuaca yang sangat dingin. Sesaat
setelah take off, pesawattersebut gagal untuk mencapai ketinggian, dan
jatuh di Sungai Potomac setelahsebelumnya sempat menghantam 5
kendaraan di high way. Dari penyelidikan, diduga pilot tidak
mengaktifkan sistem anti-es. Sehingga indicator EPR (Engine Pressure
Ratio)memberikan pembacaan indicator dengan kesalahan tinggi:
seharusnya untuk take off diperlukan EPR 2.04, namun karena kesalahan
indikator, mesin hanya memproduksi EPR 1.7. Pesawat memang
berhasil mengudara, namun dia gagal mendapatkan ketinggiankarena
-
8/2/2019 Aerodinamika PesawatTerbang
4/5
kurangnya daya pesawat.Air France Flight 4590 (Concorde),
menewaskan 113 orangSebelum musibah ini, penerbangan Concorde
merupakan penerbangan teraman, karena belum mengalami satu pun
musibah fatal. Musibah ini ternyata mengubah perjalanan penerbangan
Concorde selanjutnya; yang mungkin diperkuat dengan berbagai faktorlain,menyebabkan penerbangan ini ditutup selamanya. Pada 25 Juli
2000, Concorde ini lepaslandas dari Bandara Internasional Charles de
Gaulle di dekat Paris.Penyelidikan atas kasus ini mengungkapkan bahwa
terdapat lempeng titanium yangterjatuh dari penerbangan sebelumnya,
yakni Continental Airlines DC 10, yang kemudianmengenai bagian roda
Concorde. Titanium tersebut mampu merobek ban Concorde,
danselanjutnya serpihan ban (4.5 kg) dengan kecepatan sangat tinggi
(300 km/jam) tersebutmenghantam bagian sayap. Rambatan tekanan dangetaran akibat benturan tersebutmengkoyakkan tanki yang berisi penuh
bahan bakar. Kedua mesin pesawat segera mati,dan Concorde jatuh
menimpa sebuah hotel. Jumlah total korban meninggal padakecelakaan
ini sebanyak 113 orang yang meliputi awak dan penumpang pesawat
sertaorang yang tertimpa pesawat.American Airlines Flight 587,
menewaskan 260 orangPada 12 November 2001, Penerbangan pesawat
Airbus A300-600 yang digunakanAmerican Airlines dengan nomor
penerbangan 587 jatuh taklama setelah take off dariBandara
Internasional John F Kennedy. Karena berdekatan waktunya
dengan tragediSeptember 11, sempat muncul dugaan bahwa "terorisme"
merupakan penyebab jatuhnya pesawat tersebut. Pesawat ini melaju di
runway yang baru saja dilalui Boeing 747.Melajunya objek sebesar
pesawat terbang dengan kecepatan tinggi tentu sajamenimbulkan
turbulensi udara yang cukup intens. Turbulensi udara tersebut
mengganggu jalannya Airbus A300-600 yang mencoba take off.Pilot
mencoba menggunakan rudder untuk mengendalikan jalannya pesawat,
namun pilotterlalu jauh menggunakan rudder tersebut dan kemudianmengkoreksinya denganmenggerakkan rudder ke arah yang berlawanan:
juga terlalu jauh. Gerakan rudder yangsangat besar dan dalam
waktu yang singkat tersebut mencipakan tegangan (stress) yangsangat
besar di bagian ekor pesawat. Pada akhirnya bagian ekor pesawat
tersebut patah,dan menyebabkan pilot kehilangan kontrol atas
-
8/2/2019 Aerodinamika PesawatTerbang
5/5
pesawat.Pihak Airbus dan American Airlines saling menyalahkan:
di satu sisi American Airlines