Gaya Angkat

Gaya Angkat Pesawat Terbang 1. Fisika(Gaya Angkat pada Pesawat terbang) Nabila Arifannisa XII IPA 4 2. Asal Mula Pesawat TerbangPesawat terbang yang lebih berat dari udara diterbangkan pertama kali oleh WrightBersaudara (Orville Wright dan Wilbur Wright) dengan menggunakan pesawat rancangan sendiriyang dinamakan Flyer yang diluncurkan pada tahun 1903 di Amerika Serikat. Selain Wrightbersaudara, tercatat beberapa penemu pesawat lain yang menemukan pesawat terbang antaralain Samuel F Cody yang melakukan aksinya di lapangan Fanborough, Inggris tahun 1910.Sedangkan untuk pesawat yang lebih ringan dari udara sudah terbang jauh sebelumnya.Penerbangan pertama kalinya dengan menggunakan balon udara panas yang ditemukan seorangberkebangsaaan Perancis bernama Joseph Montgolfier dan Etiene Montgolfier terjadi padatahun 1782, kemudian disempurnakan seorang Jerman yang bernama Ferdinand vonZeppelindengan memodifikasi balon berbentuk cerutu yang digunakan untuk membawapenumpang dan barang pada tahun 1900. Pada tahun tahun berikutnya balon Zeppelin mengusaipengangkutan udara sampai musibah kapal Zeppelin pada perjalanan trans-Atlantik di NewJersey 1936yang menandai berakhirnya era Zeppelin meskipun masih dipakai menjelang PerangDunia II. Setelah zaman Wright, pesawat terbang banyak mengalami modifikasi baik dari rancang bangun,bentuk dan mesin pesawat untuk memenuhi kebutuhan transportasi udara.Pesawat komersial yanglebih besar dibuat pada tahun 1949 bernama Bristol Brabazon.Sampai sekarang pesawatpenumpang terbesar di dunia di buat oleh airbus industrie dari eropa dengan pesawat A380. 3. Jenis-jenis Mesin Pesawat 4. 1 . TURBOPROP ENGINEPada awal perkembangan engine, umumnya pesawat komersial menggunakan sistem penggerak turbopropeller atau yang biasa disebut dengan turboprop. Jenis turbo prop memiliki system tidak jauh berbedadengan turbo jet, akan tetapi energy ( thrust ) dihasilkan oleh putaran propeller sebesar 85 %, dimanaputaran propeller ini digerakkan oleh turbin yang menerima expansi energy dari hasil pembakaran, sisanya 15% menjadi exhaust jet thrust (hot gas).Turboprop engine lebih efisien dari pada turbojet, dirancang untuk terbang dengan kecepatan di bawahsekitar 800 km / h (500 mph). Contoh mesin turboprop yang populer antara lain mesin Roll-Royce Dart yangdipakai pada pesawat British Aerospace , Fokker 27 dll 5. 2. TURBOJET ENGINEPengembangan mesin penggerak pesawat(Engine) mengalami kemajuan sangat pesatdengan dikembangkannya mesin jenis turbojet, di mana propeller yang berfungsi untukmenghisap udara dan menghasilkan gayadorong digantikan dengan kompresorbertekanan tinggi yang tertutup casing, mesinmenyatu dengan ruang bakar dan turbinengine. Dari gambar di bawah terlihat bagian-bagian dari mesin turbo jet, yang terdiri dari airinlet (saluran udara), sirip compressor rotordan stator, saluran bahan bakar (Fuelinlet), ruang pembakaran (combusterchamber), turbin dan saluran gas buang(exhaust). Tenaga gaya dorong ( Thrust ) 100 %di hasilkan oleh exhaust jet thrust.Mesin turbojet adalah mesin jet yang palingsederhana, biasanya dipakai untuk pesawat-pesawat berkecepatan tinggi. Contoh darimesin ini adalah mesin Roll-Royce Olypus 593yang digunakan untuk pesawat Concorde. Jenislain adalah mesin Marine Olympus yangmemiliki kekuatan 28.000 hp (daya kuda atausetara dengan 21 MW) yang digunakan untukmenggerakkan kapal perang modern denganbobot mati 20.000 ton dengan operasiberkecepatan tinggi. 6. 3. TURBOFAN ENGINE Turbo Fan adalah jenis engine yang termodern sa’at ini yang menggabungkan tekhnologi Turbo Prop dan Turbo Jet. Mesin ini sebenarnya adalah sebuah mesin by-pass dimana sebagian dari udara dipadatkan dan disalurkan ke ruang pembakaran, sementara sisanya dengan kepadatan rendah disalurkan sekeliling bagian luar ruang pembakaran ( by-pass ). Sekaligus udara tersebut berfungsi untuk mendinginkan engine. Tenaga gaya dorong ( Thrust ) terbesar dihasilkan oleh FAN ( baling-baling/blade paling depan yang berukuran panjang ), menghasilkan thrust sebesar 80 % (secondary airflow), dan sisanya 20 % menjadi exhaust jet thrust (hot gas). Sepintas mesin turbo fan ini mirip turbo prop, namun baling-baling depan dari turbo fan memiliki ruang penutup ( Casing / Fan case ). Mesin / engine yang menggunakan type ini contohnya adalah mesin RB211 yang digunakan pada pesawat Boeing B 747 dan GE CF6-80C2 yang digunakan pada pesawat DC 10 serta P&W JT 9D SERIES . Mesin lain yang menggunakan jenis mesin turbofan adalah Roll-Royce Tay pada pesawat Fokker F-100 (yang dijuluki mesin fanjet), mesin Adour Mk871 yang digunakan pada pesawat tempur type Hawk Mk 100/200 pesawat tempur Jaguar dan Mitshubishi F-1 yang digunakan AU Jepang. Kemudian mesin high by-pass turbofan ini diterapkan juga pada mesin CFM56-5C2 yang dipakai oleh pesawat AIRBUS A340 dan mesin CFM56-3 yang dipakai pada Boeing B-737 serie 300, 400 dan 500 yang merupakan produk bersama antara GE dengan SNECMA dari Perancis. Pada pesawat militer, mesin turbofan yang diterapkan antara lain pada mesin TF39-1C yang dipakai pada pesawat angkut raksasa C-5GALAXI, kemudian GE F110 yang dipakai pada F-16. 7. 4. RAMJET ENGINERamjet merupakan suatu jenis mesin (engine) dimana apabila campuran bahan bakar dan udara yang dipercikkan apiakan terjadi suatu ledakan, dan apabila ledakan tersebut terjadi secara kontinyu maka akan menghasilkan suatudorongan (Thrust). Mesin Ramjet terbagi atas empat bagian, yaitu: saluran masuk (nosel divergen) bagian untukaliran udara masuk, ruang campuran merupakan ruang campuran antara udara dan bahan bakar supaya bercampursecara sempurna, combustor merupakan ruang pembakaran yang dilengkapi dengan membran,yang mana berfungsiuntuk mencegah tekanan balik, saluran keluar (nosel konvergen) yang berfungsi untuk memfokuskan aliranthrust, menahan panas dan meningkatkan suhu pada combustor.Technology ram jet ini umumnya dikembangkan pada roket / pesawat ulang alik. Pesawat tanpa awak X-43A inimemanfaatkan mesin scramjet yang di masa mendatang akan dipakai juga pada pesawat ulang alik. Adapunkeistimewaan dari x-434 ini adalah digunakannya mesin scramjet (supersonic combustible ramjet). Scramjetmenggunakan teknologi baru yang membakar hidrogen bersama dengan oksigen yang diambil dari udara. Oksigentersebut dihisap dan dipancarkan lagi dengan kecepatan sangat tinggi. 8. 5. TURBOSHAFT ENGINEMesin Turboshaft sebenarnya adalah mesin turboprop tanpa baling-baling. Power turbin-nya dihubungkanlangsung dengan REDUCTION GEARBOX atau ke sebuah shaft (sumbu) sehingga tenaganya diukur dalam shafthorsepower (shp) atau kilowatt (kW).Jenis mesin ini umumnya digunakan untuk menggerakkan helikopter , yakni menggerakan rotor utama maupunrotor ekor (tail rotor) selain itu juga digunakan dalam sektor industri dan maritim termasuk untuk pembangkitlistrik, stasiun pompa gas dan minyak, hovercraft , dan kapal .Contoh mesin ini adalah GEM/RR 1004 bertenaga 900 shp yang diterapkan pada helikopter type Lynx dan mesinGnome 1.660 shp (1.238 kW) pada helicopter Sea King. Sedangkan versi Industri lain adalah mesin pembangkitlistrik 25-30 MW Roll-Royce RB 211 dengan 35.000-40.000 shp. 9. Pesawat Terbang Kenapa Pesawat bisa terbang ? Mungkin Anda pernah berfikir dan bertanya padadiri Anda maupun bertanya pada orang lain“Mengapa pesawat bisa terbang?”Logikanya, pesawat terbang mempunyai massa yangsangat berat, tapi kenapa pesawat bisa terbaringtinggi melayang di udara?Apakah karena sesuai namanya, makanya bisaterbang?Untuk menjawab pertanyaan tersebut, silakan Andasimak beberapa alasan, dasar-dasar serta teorimengapa pesawat bisa terbang. 10. Pesawat bisa terbang karena adamomentum dari doronganhorizontal mesin pesawat (Engine),kemudian dorongan enginetersebut akan menimbulkanperbedaan kecepatan aliran udaradibawah dan diatas sayap pesawat.Kecepatan udara diatas sayap akanlebih besar dari dibawah sayap dikarenakan jarak tempuh lapisanudara yang mengalir di atas sayaplebih besar dari pada jarak tempuhdi bawah sayap, waktu tempuhlapisan udara yang melalui atassayap dan di bawah sayap adalahsama . 11. Sistem Kemudi PesawatSistem kemudi pesawat terbang dipergunakan untuk melakukan manuver. Pada saatpesawat akan berbelok ke arah kanan maka daun kemudi digerakkan ke arahkiri, begitu juga saat pesawat akan bermanuver ke kiri, maka daun kemudi digerakkanke arah kiri. Bagian belakang pesawat terdapat kemudi yang dirancang secarahorizontal dan vertical.Ekor Pesawat terbang untuk ManuverPesawat bisa terbang ke segala arah, menanti gerak kemudi pilot. Kalau kemudidiputar ke kiri, pesawat akan bankingke kiri. Demikian pula sebaliknya. Gerakan iniditentukan bilah aileron di kedua ujung sayap utama. Lalu, jika pedal kiri atau kanandiinjak, pesawat akan bergerak maju ke kiri atau ke kanan. Dalam hal ini yangbergerak adalah bilahrudder.Posisinya di belakang sayap tegak (di ekor).Berbeda jika gagang kemudi di tarik atau didorong. Pesawat akan menanjak ataumenukik. Penentu gerakan ini adalah bilah kemudi elevator yang terletak di keduabilah sayap ekor horizontal.Fungsi foil adalah untuk mempermudah pesawat saat melakukan maneuver. 12. Ada beberapa bagian utama pesawat yang membuat pesawat itu bisaterbang dengan sempurna, diantaranya sebagai berikut :1. Badan pesawat ( Fuselage ) terdapat didalamnya ; ruang kemudi(Cockpit) dan ruang penumpang (Passenger).2. Sayap (Wing), terdapat Aileron berfungsi untuk “Rolling” pesawat miringkiri – kanan dan Flap untuk menambah luas area sayap ( Coefficient Lift )yang berguna untuk menambah gaya angkat pesawat.3. Ekor sayap (Horizontal Stabilazer), terdapat Elevator berfungsi untuk“Pitching” nose UP – DOWN.4. Sirip tegak (Vertical Stabilizer), terdapat Rudder berfungsi untuk“Yawing” belok kiri – kanan.5. Mesin (Engine), berpungsi sebagai Thrust atau gaya dorong yangmenghasilkan kecepatan pesawat.6. Roda Pesawat ( Landing Gear ),berfungsi untuk mendarat/ landing atautinggal landas / Take-off. 13. Gaya-gaya yang bekerja pada pesawatThrust, adalah gaya dorong, yang dihasilkan oleh mesin (powerplant)/baling-baling.Gaya ini kebalikan dari gaya tahan (drag). Sebagai aturan umum, thrust beraksiparalel 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 gangguanaliran udara oleh sayap, fuselage, dan objek-objek lain. Drag kebalikan dari thrust,dan beraksi kebelakang paralel dengan arah angin relatif (relative wind).Weight, gaya berat adalah kombinasi berat dari muatan pesawat itu sendiri, awakpesawat, bahan bakar, dan kargo atau bagasi. Weight menarik pesawat ke bawahkarena gaya gravitasi. Weight melawan lift (gaya angkat) dan beraksi secara vertikalke bawah melalui center of gravity dari pesawat.Lift, (gaya angkat) melawan gaya dari weight, dan dihasilkan oleh efek dinamis dariudara yang beraksi di sayap, dan beraksi tegak lurus pada arah penerbangan melaluicenter of lift dari sayap. 14. MenurutBernoulli... suatu fluida yang bergerak lebih cepat memiliki tekanan yang lebih rendah dibandingkan dengan fluida yang bergerak lebih lambat. 15. Kecepatan udara besar menimbulkan tekananudara yang kecil, sehingga tekanan udara dibawah sayap menjadi lebih besar dari sayappesawat bagian atas. Sehingga akan timbul gayaangkat (Lift) yang menjadikan pesawat itu bisaterbang. 16. Penerapan Hukum Bernoulli untuk mendesain pesawat terbang Pesawat terbang dirancang sedemikian rupa sehingga hambatan udaranya sekecilmungkin. Pesawat pada saat terbang akan menghadapi beberapa hambatan, diantaranyahambatan udara, hambatan karena massa badan pesawat itu sendiri, dan hambatan padasaat menabrak awan. Setelah dilakukan perhitungan dan rancangan yang akurat danteliti, langkah selanjutnya adalah pemilihan mesin penggerak pesawat yang mampumengangkat dan mendorong badan pesawat. Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbangyang sedang mengangkasa, yaitu :1. Berat pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi.2. Gaya angkat yang disebabkan oleh bentuk pesawat.3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh dorongan mesin / engine.4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara. Jika pesawat hendak bergerak mendatar dengan suatu percepatan, maka gaya ke depan harus lebih besar daripada gaya hambatan dan gaya angkat harus sama dengan berat pesawat. Jika pesawat hendak menambah ketinggian yang tetap, maka resultan gaya mendatar dan gaya vertical harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya ke depan sama dengan gaya hambatan dan gaya angkat sama dengan berat pesawat. 17. Pada sayap pesawat berlaku persamaan Bernoulli sebagai berikut :Karena sayap pesawat tipis dianggap tinggi sayap h1=h2 , sehingga persamaan diatasmenjadi : P1 + ½ρv1² = P2 + ½ρv2² P1 - P2 = ½ρ(v2²- v1²) Jika luas efektif sayap pesawat adalah A, maka gaya ke atas oleh udara pada sisi sayap bawah adalah : F1 = P1 . A 18. Dan gaya ke bawah oleh udara pada sisi sayap atas adalah : F2 = P2 . A Gaya netto ke atas yang dilakukan udara pada sayap pesawat adalah : ΔF= F2 – F1 ΔF = (P1 – P2). A Sehingga : ΔF = ½ρ((v2²- v1²). A