PENDAHULUAN

1. Pengertian Pesawat Udara

Pesawat udara adalah sebuah wahana atau kendaraan yang dapat terbang melayang di

udara dengan atatu tanpa menggunakan mesin dikarenakan adanya perbedaan tekanan

udara. Pesawat udara dibagi dalam dua kategogi berdasarkan bobotnya, yaitu pesawat

yang lbih berat dari udara, dan pesawat yang lebih ringan dari udara.

2. Klasifikasi Pesawat Udara

Pesawat udara terbagi dalam beberapa bagian atau dapat di klasifikasikan sebagai

berikut

1. Berdasarkan bobot

Pesawat terbang yang lebih berat dari udara, yang masuk dalam kategori ini

adalah autogiro, helikopter, girokopter dan pesawat bersayap tetap. Pesawat bersayap

tetap umumnya menggunakan mesin pembakaran dalam yang berupa mesin

piston (dengan baling-baling) atau mesin turbin (jet atau turboprop) untuk

menghasilkan dorongan yang menggerakkan pesawat, lalu pergerakan udara di sayap

menghasilkan gaya dorong ke atas, yang membuat pesawat ini bisa terbang. Sebagai

pengecualian, pesawat bersayap tetap juga ada yang tidak menggunakan mesin,

misalnya glider, yang hanya menggunakan gaya gravitasi dan arus udara panas.

Helikopter dan autogiro menggunakan mesin dan sayap berputar untuk menghasilkan

gaya dorong ke atas, dan helikopter juga menggunakan mesin untuk menghasilkan

dorongan ke depan.

Pesawat terbang yang lebih ringan dari udara, yang masuk dalam kategori ini

adalah balon dan kapal udara. Aerostat menggunakan gaya apung untuk terbang di

udara, seperti yang digunakan kapal laut untuk mengapung di atas air. Pesawat

terbang ini umumnya menggunakan gas seperti helium, hidrogen, atau udara panas

untuk menghasilkan gaya apung tersebut. Perbedaaan balon udara dengan kapal udara

adalah balon udara lebih mengikuti arus angin, sedangkan kapal udara memiliki

sistem propulsi untuk dorongan ke depan dan sistem kendali

. 

Pesawat terbang yang lebih berat dari udara diterbangkan pertama kali

oleh Wright Bersaudara (Orville Wright dan Wilbur Wright) dengan menggunakan

pesawat rancangan sendiri yang dinamakan Flyer yang diluncurkan pada

tahun 1903 di Amerika Serikat.

2. Berdasarkan jenis sayap

Pesawat bersayap tetap adalah pesawat terbang yang terbang bukan karena gerakan pada sayap, pesawat sayap tetap terbang saat pesawat melaju melalui udara, pergerakan pada sayap menghasilkan gaya angkat yang mengangkat pesawat. Pesawat bersayap tetap berbeda dengan pesawat bersayap putar atau ornitroper, yang terbang dengan sayap yang bergerak dan menghasilkan gaya angkat. Pesawat bersayap tetap memanfaatkan prinsip Bernoulli, yaitu suatu fluida yang bergerak lebih cepat memiliki tekanan yang lebih rendah dibandingkan dengan fluida yang bergerak lebih lambat. Karena sisi sayap bagian atas lebih panjang daripada sisi sayap bagian bawah (karena kelengkungan permukaan sayap di bagian atas), maka udara yang mengalir lebih cepat di bagian atas daripada di bagian bawah. Perbedaan kecepatan udara itulah yang menyebabkan pesawat dapat terbang. Supaya ada udara mengalir di sayap, pesawat harus bergerak pada kecepatan tertentu. Karena itulah pesawat bersayap tetap tidak dapat terbang jika pesawat bersayap tetap tidak bergerak dengan kecepatan tertentu di udara.

Pesawat sayap berputar, Helikopter adalah sebuah pesawat yang mengangkat dan

terdorong oleh satu atau lebih rotor (propeller) horizontal besar. Helikopter

diklasifikasikan sebagai pesawat sayap-berputar untuk membedakannya dari pesawat

sayap-tetap biasa lainnya. Kata helikopter berasal dari bahasa Yunani helix (spiral)

dan pteron (sayap). Helikopter yang dijalankan oleh mesin diciptakan oleh

penemu Slovakia Jan Bahyl.

Dibandingkan dengan pesawat sayap-tetap lainnya, helikopter lebih komplex dan

lebih mahal untuk dibeli dan dioperasikan, lumayan lambat, memiliki jarak jelajah

dekat dan muatan yang terbatas. Sedangkan keuntungannya adalah gerakannya;

helikopter mampu terbang di tempat, mundur, dan lepas landas dan mendaratsecara

vertikal. Terbatas dalam fasilitas penambahan bahan bakar dan beban/ketinggian,

helikopter dapat terbang ke lokasi mana pun, dan darat di mana pun dengan lapangan

sebesar rotor dan setengah diameter. Landasan helikopter disebut helipad.

PEMBAHASAN

1. Gaya gaya yang bekerja pada pesawat

Pada 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). Berikut ini hal-hal yang mendefinisikan gaya-gaya tersebut dalam

sebuah penerbangan yang lurus dan datar, serta pada kecepatan tetap.

Thrust, adalah gaya dorong, yang dihasilkan oleh mesin atau baling-baling. Gaya ini

kebalikan dari gaya tahan (drag). Sebagai aturan umum, thrust beraksi paralel dengan

sumbu longitudinal. Tapi sebenarnya hal ini tidak selalu terjadi, seperti yang akan

dijelaskan kemudian.

Drag, adalah gaya ke belakang, menarik mundur, dan disebabkan oleh gangguan aliran

udara oleh sayap, fuselage, dan objek-objek lain. Drag kebalikan darithrust, dan beraksi

kebelakang sejajar dengan arah angin relatif (relative wind).

Weight, gaya berat adalah kombinasi berat dari muatan pesawat itu sendiri, awak

pesawat, bahan bakar, dan kargo atau bagasi. Weight menarik pesawat ke bawah karena

gaya gravitasi. Weight melawan lift (gaya angkat) dan beraksi secara vertikal ke bawah

melalui center of gravity dari pesawat.

Lift, adalah gaya angkat melawan gaya dari weight, dan dihasilkan oleh efek dinamis

dari udara yang beraksi di sayap, dan beraksi tegak lurus pada arah penerbangan

melalui aerodynamic center dari sayap.

Pada saat pesawat sedang menjelajah (cruise) pada kecepatan dan

ketinggian konstan, ke-4 gaya tersebut berada dalam kesetimbangan:

T = D

L = W

.

Menurut Hukum III newton tentang aksi reaksi. gaya angkat/Lift adalah "reaksi" dari

"aksi" sayap pesawat yang berbentuk dan bersudut sedemikian rupa hingga saat

pesawat melaju, Berdasarkan dari besarnya "sudut serang" (angle of attack) pesawat ,

sayap akan mendorong udara yang melewatinya kearah bawah (dikenal dengan aliran

"down wash"). Prinsip yang sama juga terjadi pada pesawat helikopter. Putaran baling-

baling akan mendorong udara kebawah sehingga menghasilkan reaksi gaya angkat yang

menyebabkan pesawat melayang di udara.

Sayap pesawat kalau kita lihat memiliki bentuk melengkung sedemikian rupa sehingga

bidang permukaan atasnya lebih lebar dari pada permukaan bawahnya, dan udara yang

melewati bagian atas terpaksa bergerak lebih cepat. Hal tersebut menyebabkan

terciptanya wilayah tekanan rendah di atas sayap. Perbedaan tekanan yang diatas dan

dibawah itulah yang disebut gaya bubung/Lift. Makin cepat gerak maju, makin besar

gaya bubung ini sampai akhirnya mengatasi gaya gravitasi. Selama pesawat tinggal

landas, bilah atau kelepak sayapnya merentang untuk manambah bidang sayap dan gaya

bubungnya, Sewaktu terbang, pesawat naik atau turun dengan mengubah sudut serang

sayapnya.

2. Prinsip Terjadinya Gaya angkat ( lift force )

Ada beberapa macam gaya yang bekerja pada benda benda yang terbang di udara. Namun hingga saat ini, setidaknya ada 3 penjelasan yang diterima untuk fenomena munculnya gaya 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 bahwa udara bagian atas akan memiliki kecepatan lebih tinggi dari bagian bawah. Hal ini disebabkan karena udara bagian atas harus melewati jarak yang lebih panjang (permukaan atas airfoil adalah cembung) dibandingkan udara bagian bawah.

1. Prinsip Bernoulli , menyatakan bahwa semakin tinggi kecepatan fluida (untuk

ketinggian yang relatif sama), maka tekanannya akan mengecil.

Dengan demikian akan terjadi perbedaan tekanan antara udara bagian bawah dan

atas sayap: hal inilah yang mencipakan gaya angkat L. Penjelasan dengan prinsip

Bernoulli ini masih menuai pro kontra; namun penjelasan ini pulalah yang

digunakan Boeing untuk menjelaskan prinsip gaya angkat.

2. Hukum III Newton, menekankan pada prinsip perubahan momentum manakala udara dibelokkan oleh bagian bawah sayap pesawat. Dari prinsip aksi reaksi, muncul gaya pada bagian bawah sayap yang besarnya sama dengan gaya yang diberikan sayap untuk membelokkan udara. Sedangkan penjelasan menggunakan efek Coanda menekankan pada beloknya kontur udara yang mengalir di bagian atas sayap. Bagian atas sayap pesawat yang cembung memaksa udara untuk mengikuti kontur tersebut. Pembelokan kontur udara tersebut dimungkinkan karena adanya daerah tekanan rendah pada bagian atas sayap pesawat (atau dengan penjelasan lain: pembelokan kontur udara tersebut menciptakan daerah tekanan rendah). Perbedaan tekanan tersebut menciptakan

perbedaan gaya yang menimbulkan gaya angkat L. Meski belum ada konsensus resmi mengenai mekanisme yang paling akurat untuk menjelaskan munculnya fenomena gaya angkat, yang jelas sayap pesawat berhasil mengubah sebagian gaya dorong T mesin menjadi gaya angkat L. Gaya-gaya aerodinamika ini meliputi gaya angkat (lift), gaya dorong (thrust), gaya berat (weight), dan gaya hambat udara (drag). Gaya-gaya inilah yang mempengaruhi profil terbang semua benda-benda di udara, mulai dari burung-burung yang bisa terbang mulus secara alami sampai pesawat terbang yang paling besar sekalipun.

Namun hal mendasar yang menyebabkan pesawat itu bisa mengudara adalah lebih kepada karena gaya angkat yang lebih tunduk kepada hukum Newton ketiga, yang secara sederhana berbunyi : SETIAP AKSI AKAN MENDAPAT REAKSI YANG BERLAWANAN ARAH DAN SAMA BESAR.

Gaya hambat udara (drag) merupakan gaya yang disebabkan oleh molekul-molekul dan partikel-partikel di udara. Gaya ini dialami oleh benda yang bergerak di udara. Pada benda yang diam gaya hambat udara nol. Ketika benda mulai bergerak, gaya hambat udara ini mulai muncul yang arahnya berlawanan dengan arah gerak, bersifat menghambat gerakan (itu sebabnya gaya ini disebut gaya hambat udara). Semakin cepat benda bergerak semakin besar gaya hambat udara ini. Agar benda bisa terus bergerak maju saat terbang, diperlukan gaya yang bisa mengatasi hambatan udara tersebut, yaitu gaya dorong (thrust) yang dihasilkan oleh mesin. Supaya kita tidak perlu menghasilkan thrustyang terlalu besar kita harus mencari cara untuk mengurangi drag. Salah satu caranya adalah dengan menggunakan desain yang streamline(ramping).

Supaya bisa terbang, kita perlu gaya yang bisa mengatasi gaya berat akibat tarikan gravitasi bumi. Gaya ke atas (lift) ini harus bisa melawan tarikan gravitasi bumi sehingga benda bisa terangkat dan mempertahankan posisinya di angkasa. Lalu bagaimana kita bisa mengatasi gravitasi ini? Ini saatnya memanfaatkan bantuan dari fisikawan-fisikawan legendaris: Isaac Newton, Bernoulli, dan Coanda

Isaac Newton yang terkenal dengan ketiga persamaan geraknya menyumbangkan hukum III Newton tentang Aksi-Reaksi. Sayap pesawat merupakan bagian terpenting dalam menghasilkan lift. Partikel-partikel yang menabrak ini lalu dipantulkan ke bawah (ke arah tanah). Udara yang menghujani tanah ini merupakan gaya aksi. Nah, ini baru aksi yang disebabkan proses yang terjadi di bagian bawah sayap. Di bagian atas sayap, ada proses lain yang juga menghasilkan aksi. Di sini Bernoulli dan Coanda ‘bekerja sama’. Sewaktu udara akan mengalir di bagian atas sayap, tekanannya sebesar P1. Ketika udara melewati bagian lengkung pesawat, tekanan udara di daerah itu turun menjadi P2. Menurut Coanda, udara yang melewati permukaan lengkung akan mengalir sepanjang permukaan itu (dikenal sebagai Efek Coanda). Udara yang melewati bagian atas sayap ini mirip udara yang bergerak sepanjang botol. Udara ini akan mengalir sepanjang permukaan atas sayap hingga mencapai ujung bawah sayap. Di ujung bawah sayap itu partikel-partikel udara bergerombol dan bertambah terus sampai akhirnya kelebihan berat dan berjatuhan (downwash). Siraman udara atau downwash ini juga merupakan komponen gaya AKSI. Tanah yang menerima gaya aksi ini pasti langsung memberikan gaya REAKSI yang besarnya sama dengan gaya aksi tetapi berlawanan arah. Karena gaya aksinya menuju tanah (ke arah bawah), berarti gaya reaksinya ke arah atas. Gaya reaksi ini memberikan gaya angkat (lift) yang bisa mengangkat pesawat dan mengalahkan gaya berat akibat tarikan gravitasi bumi. Sumber gaya angkat (lift) yang lain adalah perubahan tekanan udara di P2.

3. Struktur pesawat terbang

Menurut definisi FAA (Badan Penerbangan Amerika Serikat) di FAR (Federal

Aviation Regulation) saat ini yang juga diadopsi oleh Indonesian CASR (Civil Aviation

Safety Regulation), Part 1, Definition and Abbreviations, aircraft adalah sebuah

perangkat yang digunakan atau dimaksudkan untuk digunakan dalam penerbangan. 

Kategori aircraft untuk sertifikasi penerbangnya dalam hal ini adalah airplane,

rotorcraft, lighter-than-air, powered lift, danglider. Part 1 tersebut juga

mendefinisikan airplane atau pesawat terbang yaitu digerakkan mesin, sayap tetap yang

lebih berat dari udara (heavier than air), serta dalam penerbangannya ditahan oleh reaksi

dinamis dari udara yang kecepatannya berlawanan arah dengan sayapnya.

Seperti dituliskan sebelumnya, secara umum pesawat terbang terdiri dari

beberapa komponen utama yaitu fuselage (badan pesawat), sayap,empennage (bagian

belakang atau ekor), roda pendaratan, dan mesin. Yang dimaksud

dengan Fuselage adalah kabin dan atau kokpit, yang berisi kursi untuk penumpangnya

dan pengendali pesawat. Sebagai tambahan, fuselage juga bisa terdiri dari ruang kargo

dan titik-titik penghubung bagi komponen utama pesawat yang lainnya

Komponen Utama Pesawat Udara

Sayap adalah komponen yang menghasilkan gaya angkat. Sayap merupakan airfoil

yang disambungkan di masing-masing sisi fuselage dan merupakan permukaan yang

mengangkat pesawat di udara. Terdapat berbagai macam rancangan sayap, ukuran dan

bentuk yang digunakan oleh pabrik pesawat. Setiap rancangan sayap memenuhi

kebutuhan dari kinerja yang diharapkan untuk rancangan pesawat tertentu.

Sayap dapat dipasang di posisi atas, tengah atau bawah dari

fuselage. Rancangan ini disebut high-wing, mid-wing dan low-wing. Jumlah sayap juga

berbeda-beda. Pesawat terbang dengan satu set sayap disebut monoplane, sedangkan

pesawat terbang dengan dua set sayap disebut biplane.

Empennage terdiri dari seluruh ekor pesawat, termasuk permukaan yang tetap/diam seperti vertical stabilizer dan horizontal stabilizer. Sedangkan permukaan yang bergerak termasuk rudder, elevator, dan satu atau lebih trim tab.

Landing gear atau roda pesawat adalah penopang utama pesawat pada waktu parkir, taxing, lepas landas atau pada waktu mendarat. Tipe paling umum dari landing gear terdiri dari roda, tapi pesawat terbang juga dapat dipasangi float (pelampung) untuk beroperasi di atas air atau ski, untuk mendarat di salju. Landing gear terdiri dari 3 roda, dua roda utama dan roda ketiga yang bisa berada di depan atau di belakang pesawat. Landing gear yang memakai roda dibelakang disebut conventional wheel. Pesawat terbang dengan conventional wheel juga kadang-kadang disebut dengan pesawat tailwheel. Jika roda ketiga bertempat di hidung pesawat, ini disebut nosewheel, dan rancangannya disebut tricycle gear.

4. Gerakan Pada Pesawat

Pada dasarnya, pesawat terbang mempunyai gerak dasar pesawat yang

fungsinya agar pesawat dapat bergerak stabil pada saat terbang di udara. Adapun ketiga

gerak dasar pesawat itu adalah sebagai berikut :

Gambar sumbu-sumbu pada pesawat

1.   Pitching

Pitching merupakan gerakan menggangguk atau gerakan keatas dan kebawah

dari nose pesawat, pitching bergerak pada sumbu lateral pesawat. Untuk dapat

melakukan gerakan pitching, pilot menggerakkan bidang kendali utama atau primary

control surface, yaitu dengan mengerakkan elevator yang terletak pada horizontal

stabilizer. Pergerakan elevator dikendalikan dengan mengunakan stick control yang

berada di dalam cockpit, stick digerakkan kedepan dan kebelang.

Apabila stick digerakkan kebelakang, maka elevator up atau keatas dan akan

mengakibatkan nose pesawat bergerak keatas. Apabila stick digerakkan kedepan,

maka elevator down atau turun dan akan mengakibatkan nose pesawat bergerak turun

kebawah. Gerakan pitchingdilakukan pada saat pesawat akan melakukan take off (pada

saat climbing atau terbang menanjak) dan landing (pada saat descent atau terbang

menurun).

Gambar gerakan pitch pada pesawat

2. Rolling

Rolling merupakan gerakan berguling (roll) dari pesawat, rolling bergerak pada

sumbu longitudinal pesawat. Untuk dapat melakukan gerakan rolling, pilot

mengerakkan bidang kendali aileron yang berada di wing / sayap.

Pergerakan ailerondikendalikan dengan mengunakan stick control yang berada di

dalam cockpit, stickdigerakkan ke kiri dan kekanan. Apabila stick digerakkan ke kanan,

maka aileronsebelah kanan akan naik keatas dan aileron sebelah kiri wing akan turun

kebawah. Hal ini akan menyebabkan pesawat akan rolling kesebelah kanan. Begitupula

sebaliknya, apabila stick digerakkan ke kiri, maka aileron sebelah kiri akan naik

danaileron sebelah kanan akan turun. Hal ini akan menyebabkan pesawat

akan rolling ke sebelah kiri. Gerakan rolling dilakukan pada saat pesawat akan

berbelok atau bergerak ke arah kiri atau ke arah kanan.

Gambar gerakan roll pada pesawat

3. Yawing

Yawing merupakan gerakan menggeleng atau nose pesawat bergerak ke kanan

dan ke kiri. Yawing bergerak pada sumbu vertikal pesawat. Untuk dapat melakukan

gerakan yawing pada pesawat, pilot menggerakkan bidang kendali rudder yang berada

pada vertical stabilizer. Pergerakan rudder dikendalikan dengan menggunakanrudder

pedal (kanan dan kiri) yang berada didalam cockpit. Apabila pedal kanan diinjak,

maka rudder akan bergerak kekanan dan nose pesawat akan mengarah ke kanan. Dan

apabila pedal kiri diinjak, maka rudder akan bergerak kekiri dan nosepesawat akan

mengarah ke kiri.

Gambar gerakan yaw  pada pesawat

KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan di atas maka dapat disimpulkan bahwa,

Pesawat terbang atau pesawat udara terbagi atas beberapa klasifikasi diantaranya

berdasarkan jenis sayap yaitu pesawat bersayap tetap dan sayap berputar, dan

berdasarkan bobot yaitu pesawat yang lebih ringan dari udara dan pesawat yang lebih

berat dari udara.

Gaya-gaya yang bekerja pada pesawat udara terdiri dari gaya angkat (lift), gaya berat

(weight), gaya dorong (thrust), dan gaya hambat (drag). Semua gaya-gaya tersebut

dalam suatu keadaan setimbang. Gaya angkat yang terjadi pada sayap pesawat terjadi

karena adanya perbedaan tekanan udara pada bagian atas sayap dengan bagian bawah

sayap. Hal ini dijelaskan dengan teori dasar prinsip Bernoulli, dan hukum newton III.

Pesawat terdiri dari beberapa bagian utama, diantaranya, fuselage, sayap, landing

gear, empennage, dan bidang kendali. Geakan pada pesawat di atur oleh bidang

kendali pesawat sehingga menghasilkan gerakan mengangguk (pitch), membelok

(yaw), dan mengguling (roll).