AERODINAMIKA PESAWAT
Pengertian aerodinamika
Aerodinamika adalah salah satu cabang dinamika
yang berkenaan dengan kajian pergerakan udara, khususnya ketika udara tersebut
berinteraksi dengan benda padat. Aerodinamika adalah cabang dari dinamika
fluida dan dinamika gas. Aerodinamika seringkali digunakan secara sinonim
dengan dinamika gas, dengan perbedaan bahwa dinamika gas berlaku bagi semua gas.
5
lapisan atmosphere
1. Troposfer adalah lapisan atmosfer yang paling
bawah. Ketinggian dari lapisan ini adalah 0 km – 10 km. Namun pada daerah
khatulistiwa, memiliki ketinggian troposfer yang lebih tinggi yakni 16 km.pesawat
terbang pada lapisan ini.
2. Stratosfer merupakan lapisan di atas troposfer
atau lapisan kedua. Stratosfer ini berada pada ketinggian 10 km sampai 40
km. Kondisi angin pada lapisan stratosfer sangat kencang. Lapisan atmosfer
ini biasa digunakan oleh lalu lintas pesawat terbang. Semakin tinggi ke atas
jika mencapai 40 km dari permukaan bumi, suhunya semakin dingin yang bisa
mencapai 18 derajat celcius.balon udara cocok terbang pada lapisan ini.
3. Mesosfer Lapisan ketiga dari atmosfer ini
berada peda ketinggian 40 hingga 70 km. Materi gas pada lapisan mesosfer sudah
mulai berkurang. Fungsi dari lapisan
mesosfer adalah melindungi bumi dari jatuhnya meteor.
4. Termosfer Nama lain dari termosfer adalah
ionosfer. Termosfer berada pada ketinggian 70 km sampai 400 km. Di kutub utara
sering ada Aurora. Nah aurora ini terdapat pada lapisan ini. Pesawat ulang-alik
terbang pada lapisan ini.
5. Eksosfer Lapisan atmosfer tertinggi bumi
adalah eksosfer yang berada pada ketinggian > 400 km dari permukaan bumi
kita. Suhu pada lapisan ini sudah sangat dingin. Sebutan lain
dara eksosfer adalah ruang antar planet karena letaknya yang berseberangan
dengan luar angkasa. Fungsi dari lapisan ini adalah untuk pengorbitan satelit
dan melindungi bumi dari meteor.
Hukum bernauli ( biografi dan penemuannya )
Prinsip
Bernoulli
Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.
Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).
Aliran Tak-termampatkan
Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:
di mana:
v = kecepatan fluida
g = percepatan gravitasi bumi
h = ketinggian relatif terhadapa suatu referensi
p = tekanan fluida
ρ = densitas fluida
Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:
• Aliran bersifat tunak (steady state)
• Tidak terdapat gesekan
Aliran Termampatkan
Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut:
Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan ( p ), energi kinetik per satuan volum (1/2 PV^2 ), dan energi potensial per satuan volume (ρgh) memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.
Dalam bagian ini kita hanya akan mendiskusikan bagaimana cara berfikir Bernoulli sampai menemukan persamaannya, kemudian menuliskan persamaan ini. Akan tetapi kita tidak akan menurunkan persamaan Bernoulli secara matematis.
Kita disini dapat melihat sebuah pipa yang pada kedua ujungnya berbeda dimanaujung pipa 1 lebih besar dari pada ujung pipa 2.
Penerapan Hukum Bernoulli:
a. Efek Venturi
Selain teorema Torricelli, persamaan Bernoulli juga bisa diterapkan pada kasus khusus lain yakni ketika fluida mengalir dalam bagian pipa yang ketinggiannya hampir sama (perbedaan ketinggian kecil). Untuk memahami penjelasan ini, amati gambar di bawah
Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.
Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).
Aliran Tak-termampatkan
Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:
di mana:
v = kecepatan fluida
g = percepatan gravitasi bumi
h = ketinggian relatif terhadapa suatu referensi
p = tekanan fluida
ρ = densitas fluida
Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:
• Aliran bersifat tunak (steady state)
• Tidak terdapat gesekan
Aliran Termampatkan
Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut:
Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan ( p ), energi kinetik per satuan volum (1/2 PV^2 ), dan energi potensial per satuan volume (ρgh) memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.
Dalam bagian ini kita hanya akan mendiskusikan bagaimana cara berfikir Bernoulli sampai menemukan persamaannya, kemudian menuliskan persamaan ini. Akan tetapi kita tidak akan menurunkan persamaan Bernoulli secara matematis.
Kita disini dapat melihat sebuah pipa yang pada kedua ujungnya berbeda dimanaujung pipa 1 lebih besar dari pada ujung pipa 2.
Penerapan Hukum Bernoulli:
a. Efek Venturi
Selain teorema Torricelli, persamaan Bernoulli juga bisa diterapkan pada kasus khusus lain yakni ketika fluida mengalir dalam bagian pipa yang ketinggiannya hampir sama (perbedaan ketinggian kecil). Untuk memahami penjelasan ini, amati gambar di bawah
.
Pada gambar di atas tampak bahwa ketinggian pipa, baik bagian pipa yang penampangnya besar maupun bagian pipa yang penampangnya kecil, hampir sama sehingga diangap ketinggian alias h sama. Jika diterapkan pada kasus ini, maka persamaan Bernoulli berubah menjadi :
Ketika fluida melewati bagian pipa yang penampangnya kecil (A2), maka laju fluida bertambah (ingat persamaan kontinuitas). Menurut prinsip Bernoulli, jika kelajuan fluida bertambah, maka tekanan fluida tersebut menjadi kecil. Jadi tekanan fluida di bagian pipa yang sempit lebih kecil tetapi laju aliran fluida lebih besar.
Ini dikenal dengan julukan efek Venturi dan menujukkan secara kuantitatif bahwa jika laju aliran fluida tinggi, maka tekanan fluida menjadi kecil. Demikian pula sebaliknya, jika laju aliran fluida rendah maka tekanan fluida menjadi besar.
b. Tabung Pitot
Tabung Pitot adalah alat ukur yang kita gunakan untuk mengukur kelajuan gas / udara. Perhatikan gambar di bawah…
Lubang pada titik 1 sejajar dengan aliran udara. Posisi kedua lubang ini dibuat cukup jauh dari ujung tabung pitot, sehingga laju dan tekanan udara di luar lubang sama seperti laju dan tekanan udara yang mengalir bebas. Dalam hal ini, v1 = laju aliran udara yang mengalir bebas (ini yang akan kita ukur), dan tekanan pada kaki kiri manometer (pipa bagian kiri) = tekanan udara yang mengalir bebas (P1).
Lubang yang menuju ke kaki kanan manometer, tegak lurus dengan aliran udara. Karenanya, laju aliran udara yang lewat di lubang ini (bagian tengah) berkurang dan udara berhenti ketika tiba di titik 2. Dalam hal ini, v2 = 0. Tekanan pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan udara di titik 2 (P2).
Ketinggian titik 1 dan titik 2 hampir sama (perbedaannya tidak terlalu besar) sehingga bisa diabaikan. Ingat ya, tabung pitot juga dirancang menggunakan prinsip efek venturi. Mirip seperti si venturi meter, bedanya si tabung petot ini dipakai untuk mengukur laju gas alias udara. Karenanya, kita tetap menggunakan persamaan efek venturi. Sekarang kita oprek persamaannya :
Ini persamaan yang kita cari. Persamaan ini digunakan untuk menghitung laju aliran gas alias udara menggunakan si tabung pitot.
c. Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang
Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang juga merupakan salah satu contoh Hukum Bernoulli.
Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa .
1. Berat Pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi Bumi
2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua sayap pesawat
3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin pesawat
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan udara.
Bagian depan sayap dirancang melengkung ke atas. Udara yang ngalir dari bawah berdesak2an dengan temannya yang ada di sebelah atas. Mirip seperti air yang ngalir dari pipa yang penampangnya besar ke pipa yang penampangnya sempit. Akibatnya, laju udara di sebelah atas sayap meningkat. Karena laju udara meningkat, maka tekanan udara menjadi kecil. Sebaliknya, laju aliran udara di sebelah bawah sayap lebih rendah, karena udara tidak berdesak2an (tekanan udaranya lebih besar). Adanya perbedaan tekanan ini, membuat sayap pesawat didorong ke atas. Karena sayapnya nempel dengan badan si pesawat, maka si pesawat ikut2an terangkat.
Isaac Newton :
Pada gambar di atas tampak bahwa ketinggian pipa, baik bagian pipa yang penampangnya besar maupun bagian pipa yang penampangnya kecil, hampir sama sehingga diangap ketinggian alias h sama. Jika diterapkan pada kasus ini, maka persamaan Bernoulli berubah menjadi :
Ketika fluida melewati bagian pipa yang penampangnya kecil (A2), maka laju fluida bertambah (ingat persamaan kontinuitas). Menurut prinsip Bernoulli, jika kelajuan fluida bertambah, maka tekanan fluida tersebut menjadi kecil. Jadi tekanan fluida di bagian pipa yang sempit lebih kecil tetapi laju aliran fluida lebih besar.
Ini dikenal dengan julukan efek Venturi dan menujukkan secara kuantitatif bahwa jika laju aliran fluida tinggi, maka tekanan fluida menjadi kecil. Demikian pula sebaliknya, jika laju aliran fluida rendah maka tekanan fluida menjadi besar.
b. Tabung Pitot
Tabung Pitot adalah alat ukur yang kita gunakan untuk mengukur kelajuan gas / udara. Perhatikan gambar di bawah…
Lubang pada titik 1 sejajar dengan aliran udara. Posisi kedua lubang ini dibuat cukup jauh dari ujung tabung pitot, sehingga laju dan tekanan udara di luar lubang sama seperti laju dan tekanan udara yang mengalir bebas. Dalam hal ini, v1 = laju aliran udara yang mengalir bebas (ini yang akan kita ukur), dan tekanan pada kaki kiri manometer (pipa bagian kiri) = tekanan udara yang mengalir bebas (P1).
Lubang yang menuju ke kaki kanan manometer, tegak lurus dengan aliran udara. Karenanya, laju aliran udara yang lewat di lubang ini (bagian tengah) berkurang dan udara berhenti ketika tiba di titik 2. Dalam hal ini, v2 = 0. Tekanan pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan udara di titik 2 (P2).
Ketinggian titik 1 dan titik 2 hampir sama (perbedaannya tidak terlalu besar) sehingga bisa diabaikan. Ingat ya, tabung pitot juga dirancang menggunakan prinsip efek venturi. Mirip seperti si venturi meter, bedanya si tabung petot ini dipakai untuk mengukur laju gas alias udara. Karenanya, kita tetap menggunakan persamaan efek venturi. Sekarang kita oprek persamaannya :
Ini persamaan yang kita cari. Persamaan ini digunakan untuk menghitung laju aliran gas alias udara menggunakan si tabung pitot.
c. Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang
Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang juga merupakan salah satu contoh Hukum Bernoulli.
Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa .
1. Berat Pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi Bumi
2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua sayap pesawat
3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin pesawat
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan udara.
Bagian depan sayap dirancang melengkung ke atas. Udara yang ngalir dari bawah berdesak2an dengan temannya yang ada di sebelah atas. Mirip seperti air yang ngalir dari pipa yang penampangnya besar ke pipa yang penampangnya sempit. Akibatnya, laju udara di sebelah atas sayap meningkat. Karena laju udara meningkat, maka tekanan udara menjadi kecil. Sebaliknya, laju aliran udara di sebelah bawah sayap lebih rendah, karena udara tidak berdesak2an (tekanan udaranya lebih besar). Adanya perbedaan tekanan ini, membuat sayap pesawat didorong ke atas. Karena sayapnya nempel dengan badan si pesawat, maka si pesawat ikut2an terangkat.
Isaac Newton :
Sir Isaac
Newton FRS (lahir di Woolsthorpe-by-Colsterworth, Lincolnshire, 4 Januari 1643 – meninggal 31 Maret 1727 pada umur 84 tahun; KJ: 25 Desember 1642 – 20 Maret 1727) adalah
seorang fisikawan, matematikawan, ahli astronomi, filsuf alam, alkimiawan, dan teolog yang berasal dari Inggris. Ia merupakan pengikut aliran heliosentris dan
ilmuwan yang sangat berpengaruh sepanjang sejarah, bahkan dikatakan sebagai
bapak ilmu fisika klasik.
Hukum gerak
Newton
Hukum gerak Newton adalah tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika
klasik. Hukum ini
menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum ini telah dituliskan
dengan pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad,[1] dan dapat dirangkum sebagai berikut:
1.
Hukum Pertama: setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali ada gaya yang resultannya
tidak nol bekerja pada benda tersebut.[2][3][4] Berarti jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau bergerak
dengankecepatan konstan (tidak
mengalami percepatan).
2.
Hukum Kedua: sebuah benda dengan massa M mengalami gaya resultan sebesar F akan
mengalami percepatan a yang arahnya sama
dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding
terbalik terhadap M. atau F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja
pada suatu benda sama dengan turunan darimomentum linear benda tersebut terhadap waktu.
3.
Hukum Ketiga: gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar
yang sama, dengan arah terbalik, dan segaris. Artinya jika ada benda A yang
memberi gaya sebesar F pada benda B, maka benda B akan memberi gaya sebesar –F
kepada benda A. F dan –F memiliki besar yang sama namun arahnya berbeda. Hukum
ini juga terkenal sebagai hukum aksi-reaksi, dengan F disebut sebagai aksi dan –F
adalah reaksinya.
Laminar
vs turbulent flow:
Aliran viscous fluid bisa dibedakan menjadi
aliran laminar dan aliran turbulent. Pada aliran laminar, partikel-partikel
fluida mengalir lembut bagikan lapisan-lapisan laminar. Sebaliknya, pada aliran
turbulen, partikel-partikel fluida saling bercampur dan mengalir secara tidak
beraturan. Untuk menyatakan besaran-besaran seperti kecepatan, tekanan, dsb
pada aliran turbulent, biasanya dipakai statistical average. Kecepatan fluida
pada saat terjadi transisi antara laminer dan turbulent disebut dengan
kecepatan kritis.
Gambar
berikut ini menunjukkan profil kecepatan (u) terhadap waktu (t) pada aliran (A)
steady laminar, (B) unsteady laminar, dan (C) steady turbulent.
Dan dibawah
ini profil kecepatan fluida laminar dan turbulent yang mengalir pada sebuah
sisi papan dan sebuah pipa.
5. Fully
developed flow: adalah aliran yang vektor kecepatannya tidak lagi berubah
terhadap koordinat.
Boundary Layer (Lapisan Batas)
Konsep
lapisan batas pertama kali dikemukakan pada tahun 1904 oleh Ludwig Prandtl,
seorang ahli aerodinamika Jerman. Sebelumnya, analisa aliran fluida terbagi
menjadi dua konsep dasar, yaitu aliran tanpa pengaruh gesekan yang dikemukakan
oleh Leonhard Euler seorang ahli hidrodinamika pada tahun 1755. Analisa aliran
tanpa gesekan dinyatakan dalam persamaan Euler. Dengan banyaknya kontradiksi
pada hasil eksperimennya, persamaan Euler dijelaskan lebih rinci untuk kondisi
aliran bergesekan oleh Navier pada tahun 1827, lalu oleh Stokes pada tahun
1845, yaitu persamaan Navier-Stokes.
Pada saat aliran fluida bergesekan,
terjadilah sebuah gesekan. Pengaruh gesekan akan menimbulkan lapisan batas dan
akhirnya disebut dengan boundary layer (lapisan batas)
Boundary
layer (lapisan batas) adalah suatu lapisan yang terbentuk disekitar
penampang yang dilalui oleh fluida tersebut, karena mengalami hambatan yang
disebabkan oleh beberapa faktor, seperti faktor gesekan, dan efek- efek viskos.
Viskositas adalah kemampuan untuk menahan suatu gesekan (ukuran
kekentalan fluida). Hubungan antara viskositas dengan aliran laminar
dan turbulen, semakin besar viskositas yang terdapat pada fluida maka semakin
kecil gesekan yang terjadi antara fluida dengan permukaan suatu benda sehingga
kecepatan aliran antara molekul fluida lebih teratur, ini berarti aliran ini
cenderung laminar. Begitupun sebaliknya, semakin kecil viskositas fluida maka
alirannya cenderung bergolak (tidak teratur) atau turbulen.
Seperti yang
sebelumnya pernah dijelaskan, lapisan laminar dan turbulen adalah aliran yang
disebabkan oleh wadah suatu aliran fluida. saat aliran tidak teratur maka
terjadilah turbulensi (contoh wadahnya adalah pipa yang berkelok). Begitu juga
dengan laminar, aliran yang teratur disebut aliran laminar (contoh wadahnya
adalah pipa lurus).
Lapisan
batas suatu aliran fluida pada sebuah pipa :
Gambar ini
menunjukan kecepatan angin yang menabrak pesawat dan menimbulkan lapisan batas
:
Hal diatas
terjadi karena adanya tegangan geser pada lapisan batasnya sehingga pada
lapisan batasnya, kecepatan aliran fluida dan tekanannya sama dengan nol.
Boundary
layer dan tegangan geser dapat kita temukan dimana saja, karena kita selalu
menggunakan fluida dalam kehidupan sehari-hari.
Airfoil
Airfoil
adalah bentuk dari suatu sayap pesawat yang dapat menghasilkan gaya angkat
(lift) atau efek aerodinamika ketika melewati suatu aliran udara.
Airflow
Airflow
adalah aliran udara yang melewati suatu objek/benda
Aliran
laminer adalah aliran udara yang sejajar dengan permukaan benda atau yang tidak
memiliki pergolakan
Aliran
turbulent yaitu aliran udara yang terpecah lalu menbentuk suatu pusaran
Boundry
layer yaitu aliran lapisan udara yang melewati suatu objek dalam kecepatan
tertentu
Skin
friction yaitu gesekan pada permukaan yang menyebabkan drag.
-
Drag :
Drag adalah gaya hambat yang yang
dikarenakan adanya gesekan dan tahanan antara permukaan pesawat (wing, fuselage, dan objek
yang berada di pesawat) dengan udara. Drag
merupakan komponen gaya aerodinamika yang sejajar dengan kecepatan
terbang pesawat, tetapi arahnya berlawanan (searah dengan relative wind). Drag itu sendiri terdiri
dari 2 jenis, yaitu induced
drag dan parasite
drag.
Drag pada pesawat terbang
1. Induced Drag
Induced drag (Di)
merupakan gaya tahan yang terjadi karena adanya gaya angkat atau lift karena adanya
perputaran aliran udara yang membelok atau biasa disebut wing vortex disekitar
permukaan sayap, perputaran udara ini akan menghasilkan lift pada pesawat.
Aliran wing vortex pada sayap pesawat
Induced drag (Di)
biasanya terjadi pada saat pesawat sedang tinggal landas dan juga pada waktu
mendarat, yaitu pada harga cl
atau α yang tinggi atau dengan kata lain pada kecepatan rendah.
Grafik induced drag (Di) versus kecepatan
Grafik diatas merupakan grafik hubungan antara gaya tahan
karena gaya angkat atau induced
drag dengan kecepatan. Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa drag karena gaya angkat akan
turun dengan naiknya kecepatan, dengan kata lain induced drag berbanding terbalik dengan
kecepatan.
2. Parasit Drag
Parasit drag (Dp)
merupakan gaya hambat yang terjadi karena adanya gesekan antara permukaan
pesawat. Ada lima jenis parasit
drag, yaitu :
1. Skin friction drag atau gaya hambat gesekan kulit,
terjadi karena adanya gesekan viskos yang terjadi dalam lapisan batas atau boundary layer. Kehalusan
kulit atau permukaan akan berpengaruh besar pada tahanan ini.
2. Form drag atau gaya hambat bentuk,
terjadi karena bentuk dari pesawat itu sendiri dan besarnya form drag tergantung dari
bentuk besar kecil pesawat dan komponen-komponen tambahan yang dipasang pada
pesawat tersebut.
3. Interference drag atau gaya hambat interferensi, terjadi
karena interferensi lapisan batas dari berbagai bagian pesawat terbang.
Misalnya pada sambungan antara bagian-bagian dari pesawat seperti sambungan
rivet pada fuselage, wing,
dan bagian-bagian lainnya. Besar kecilnya interference
drag tergantung dari kehalusan sambungan tersebut.
4. Leakage drag atau gaya hambat kebocoran, terjadi
karena adanya perbedaan tekanan antara bagian dalam dan bagian luar dari
pesawat terbang.
5. Profile drag atau gaya hambat profil, biasa terdapat
pada helikopter. Profile drag
terjadi karena adanya rotor
yang bergerak dan berputar.
Grafik diatas merupakan grafik hubungan antara parasit drag dengan
kecepatan terbang pesawat. Dari grafik dapat dilihat bahwa parasit drag berbanding
lurus dengan kecepatan, yaitu akan bertambah besar dengan bertambahnya
kecepatan. Berbeda dengan induced
drag yang berbanding terbalik dengan kecepatan.
Struktur utama sayap
Macam macam sayap
Macam-macam tail
Vorteks
Suatu vortex adalah
Fluida mengalir yang berpusar, biasanya turbulen. Setiap gerakan berputar
dengan arah streamline tertutup adalah aliran vortex. Gerakan Fluida berpusar
disekeliling dari suatu pusat adalah vortex. Kecepatan dan laju rotasi terbesar
berada di pusat, dan berkurang begitu menjauhi pusat.
Winglet
Fungsi Winglet
Winglet berfungsi untuk meredam putaran udara (vortex) pada bagian ujung
sayap yang disebabkan pertemuan udara bagian bawah sayap yang bertekanan tinggi
dengan udara bagian atas sayap yang bertekanan rendah yang menyebabkan
terjadinya turbulensi. Putaran udara ini juga menyebabkan pesawat membutuhkan
energi yang lebih besar agar dapat stabil di udara, sehingga akan boros bahan
bakar. Dengan adanya winglet, bahan bakar pesawat bisa diirit hingga 7%, jumlah
yang cukup besar untuk pesawat yang melakukan perjalanan long distance.
Macam-Macam Winglet
1. Wingtip Fence, yaitu winglet yang berupa sebuah sirip
tambahan pada bagian atas dan bawah pada posisi tegak di ujung sayap. Contoh pesawat
yang menggunakan winglet jenis ini adalah Airbus A319.
2. Blended Winglets, yaitu winglet yang berupa
perpanjangan dari sayap dan ditekuk ke arah atas sayap. Contoh pesawat yang
menggunakan winglet jenis ini adalah keluarga Boeing 737 NG.
3. Raked Wingtip, yaitu winglet yang berupa perpanjangan
sayap yang memiliki sudut agak lebih tinggi di bagian ujung sayap. Winglet
jenis ini adalah salah satu dari teknologi Boeing yang digunakan pada pesawat
terbarunya yaitu 787 dan 747-8.
4 Basic Force
Drag yaitu saat
pesawat mulai terdorong oleh kerja mesin, ada gaya yang bekerja berlawanan atau
menghambat geraknya pesawat dengan menghasilkan gaya gesek sehingga menahan
laju pesawat. Drag biasa juga disebut resistance atau berlawanan.
Lift yaitu gaya angkat pada pesawat yang
biasanya disebabkan oleh tekanan
Thrust yaitu gaya dorong pada pesawat yang
biasa nya disebabkan oleh engine
Stall yaitu kondisi aerodinamik
dimana CL mulai berkurang yang disebabkan karena AOA meningkat dan melampaui
batasan critical point.
Macam macam stall:
-
Acclerated : Flight control
berlebihan
-
Secondary : recover pesawat tergesa gesa
-
Crossed control : flight
control berlawanan = back pressure berlebih
Flight Control
Primary :
bidang kemudi utama pada pesawat terbang.
Aileron :
- Merupakan
bidang kendali pada pesawat untuk melakukan roll
- Menyetabilkan
pesawat dalam arah lateral
Elevator :
- Bidang
kendali pada saat pesawat melakukan pitch ( pitch up/down)
-
Menyetabilkan pesawat dalam arah longitudinal
Rudder :
- Bidang
kendali pada saat pesawat melakukan yaw
Secondary :
bidang kemudi bantu pada pesawat terbang.
-
Flap :
Berfungi mengendalikan laju udara yang mengalir
melalui sayap pesawat. Flap dapat membantu pesawat tipe fix wing lepas landas
maupun melakukan pengereman saat mendarat, Kegunaan flap, fungsi flap ini untuk
menambah daya angkat (lift), tapi disisi lain juga untuk menambah drag. Setiap
posisi flap itu digunakan pada setting tertentu dengan memperhitungkan kondisi
load (beban muatan pesawat terbang), panjang runway (landasan), power setting
dll.
Sudut/angle kemiringan flap pada umumnya bervariasi dari 5, 10, 15, 20, 40 derajat, bergantung type pesawat terbangnya. Untuk takeoff tanpa flap atau flap rendah akan membutuhkan runway yang lebih panjang, Hasilnya, pada saat pesawat terbang tsb terbang climb (mendaki) performance-nya akan lebih bagus. Sebaliknya, jika flap tinggi akan mengurangi jarak takeoff...tapi karena dragnya tinggi, otomatis kemampuan climb-nya jadi rendah.
Sudut/angle kemiringan flap pada umumnya bervariasi dari 5, 10, 15, 20, 40 derajat, bergantung type pesawat terbangnya. Untuk takeoff tanpa flap atau flap rendah akan membutuhkan runway yang lebih panjang, Hasilnya, pada saat pesawat terbang tsb terbang climb (mendaki) performance-nya akan lebih bagus. Sebaliknya, jika flap tinggi akan mengurangi jarak takeoff...tapi karena dragnya tinggi, otomatis kemampuan climb-nya jadi rendah.
- Spoiler :
Berfungsi
sebagai perusak aerodynamic pesawat,biasanya di gunakan pada saat landing untuk
memperlambat pesawat terbang.
- Slat :
ilah slats
adalah permukaan aerodinamis di tepi muka sayap pesawat sayap tetap, ketika
digunakan, memungkinkan sayap untuk beroperasi pada sudut serangan tinggi.
Sebuah koefisien angkat tinggi yang dihasilkan sebagai hasil dari angle of
attack dan kecepatan, sehingga dengan mengerahkan bilah slats pesawat terbang
dapat terbang pada kecepatan yang lebih lambat, atau lepas landas dan mendarat
di jarak pendek. Mereka biasanya digunakan ketika mendarat atau melakukan
manuver yang mengambil pesawat dekat dengan stall, tapi biasanya dalam
penerbangan normal untuk meminimalkan hambatan.
- Trim tabs :
Trim tabs,
yaitu suatu bidang kecil yang terdapat pada control surface yang berfungsi
untuk menyeimbangkan dan mengurangi tekanan pada kemudi.
Shockwave
Shockwave atau Gelombang kejut adalah
gelombang dari sebuah aliran yang sangat cepat dikarenakan kenaikan tekanan,
temperature, dan densitas secara mendadak pada waktu bersamaan. Seperti
gelombang pada umumnya shock wave juga membawa energi dan dapat menyebar
melalui medium padat,cair ataupun gas.
Gelombang kejut terjadi diakibatkan
karena kecepatan sumber bunyi lebih cepat dari pada kecepatan bunyi itu
sendiri. Suatu benda, misal pesawat terbang menembus udara dengan kecepatan
beberapa ratus km/jam. Kecepatan cukup rendah ini memungkinkan molekul-molekul
udara tetap stabil ketika harus menyibak memberi jalan pesawat tebang. Namun,
ketika kecepatan pesawat menjadi sebanding dengan kecepatan molekul-molekul,
molekul-molekul tersebut tidak sempat menghindar dan bertumpuk di tepi-tepi
depan pesawat dan terdorong bersamanya.
SonicBoom
Penumpukan udara bertekanan secara cepat ini menghasilkan “kejutan udara”
atau gelombang kejut, yang berwujud dentuman keras. Gelombang bunyi tersebut
memancar ke segala arah dan dapat terdengar sebagai sebuah ledakan oleh
orang-orang dibawah sana. Dentuman keras tersebut disebut dengan istilah ”Sonic
Boom“. Sonic Boom ini memiliki energi yang cukup besar yang mampu memecahkan
gelas kaca dan jendela.
Shockwave adalah fenomena terjadinya corong.
Sound barrier adalah lapisan udara yang di
tembus ketika pesawat menembus masuk kedalam kecepatan suara.
Sonic boom adalah suara yang diakibatkan ketika
gelombang menyentuk objek disekitar.
Kecepatan Suara
Subsonik (Mach < 1,0)
Transonik ( 0,8 < Mach < 1.2)
Supersonik (1.2 < Mach <= 5.0)
Hypersonik (mach > 5.0)
F1 – F2 =
gaya angkat pesawat terbang (N),
A=
luas penampang sayap pesawat (m2),
v1=
kecepatan udara di bagian bawah sayap (m/s),
v2=
kecepatan udara di bagian atas sayap (m/s), dan
ρ = massa
jenis fluida (udara).
Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang juga merupakan salah
satu contoh Hukum Bernoulli.
Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa .
1. Berat Pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi Bumi
2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua sayap pesawat
3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin pesawat
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan udara.
Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa .
1. Berat Pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi Bumi
2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua sayap pesawat
3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin pesawat
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan udara.
Comments
Post a Comment