HYDRAULIC SYSTEM (Sistem Hidrolik)

APA ITU HIDROLIK...?

    Hydraulic adalah sebuah teknologi yang memanfaatkan zat cair , biasanya oli, untuk melakukan suatu gerakan segaris atau putaran. sistem ini bekerja berdasarkan prinsip Jika suatu zat cair dikenakan tekanan, maka tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya Sistem Hidrolik adalah teknologi yang memanfaatkan zat cair, biasanya oli, untuk melakukan suatu gerakan segaris atau putaran. Sistem ini bekerja berdasarkan prinsip Jika suatu zat cair dikenakan tekanan, maka tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya Hukum Archimedes.

2.Hidraulic System

Hydraulic power system adalah suatu system pada pesawat terbang yang menggunakan tekanan zat cair (hydraulic) sebagai media untuk menggerakkan sistem – sistem yang terkait dengan komponen – komponen yang lain, seperti menggerakkan ground spoilers, flight spoilers, leanding gear, nose gear steering, trailing edge flaps, leading edge devices, ailerons, elevators, leanding gear brakes’ rudder, dan thrust reverser.

            Keunggulan dari system hydraulic adalah tenaga yang di butuhkan untuk menggerakkan flight control lebih ringan, jadi seorang pilot tidak perlu mengeluarkan tenaga yang besar dalam menggerakkan control colom.

 PRINSIP DAN HUKUM YANG DI APLIKASIKAN DALAM SYSTEM HYDRAULIC

JENIS – JENIS FLUIDA HYDRAULIC

            Cairan hydraulic adalah media yang memungkinkan terjadinya peralihan tekanan dan energi yang juga berfungsi sebagai media pelumasan, sehingga mengurangi gesekan yang terjadi pada bagian – bagian komponen yang bergerak. Jenis – jenis cairan hydraulic :

           

  - Mineral base oil

MIL – H – 5606, merupakan prodak dari minyak bumi dan berwarna merah , banyak digunakan pada system terutama system yang tidak menimbukan api, seperti flap dive system dan shock strut.

Sifatnya :   1. Mudah terbakar

2. Tidak beracun

3. Jarak jelajahnya rendah

4. Berguna sebagai pelumas

5. Tidak bersifat merusak

- Phosphate ester base oil

Skydrol BMS 3 – 11, merupakan prodak synthetic atau buatan, berwarna ungudan dipakai diseluruh system hydraulic di pesawat terbang.

Sifatnya :   1. Jarak jelajah – 65  F sampai 225  F

2. Mudah terkontaminasi

3. Dapat merusak bagian komponen

4. Dapat mengelupas cat pesawat

5. Tidak mudah terbakar

6. Beracun

 KOMPONEN- KOMPONEN HYDRAULIC SYSTEM PADA PESAWAT TERBANG

1. Reservoir berfungsi sebagai tangki penampungan cairan hydraulic yang terdiri dari tiga 

    reservoir yaitu masing – masing untuk System A, System B, dan Standby System.

2. Hydraulic pump berfungsi untuk menghisap dan menyalurkan (memompa) tekanan

    hydraulic ke system.

3. Pressure modul berfungsi untuk mengatur dan mengolah hydraulic pressure yang keluar 

 dari hydraulic pump sebelum masuk ke sub system.

4. Return modul berfungsi untuk mengatur dan mengolah hydraulic pressure setelah

    digunakan oleh sistem dan dilengkapi dengan filter

5. Case drain berfungsi untuk mengalirkan tekanan hydraulic langsung ke return modul

    melalui head exchanger ketika tekanan hydraulic tidak lagi digunakan oleh system.

6. Head exchanger berfungsi untuk mendinginkan cairan hydraulic yang melalui case drain.

7. Ground interconnect valve berfungsi untuk menghubungkan atau mengalirkan tekanan

    hydraulic dari hydraulic system B ke hydraulic system A pada saat di ground.

8. Hydraulic shut off valve berfungsi untuk memutuskan aliran dari tekanan hydraulic.

9. Hydraulic panel berfungsi untuk mengontrol dan mengoperasikan hydraulic system.

     10.Check valve berfungsi untuk mengalirkan tekanan hydraulic ke satu arah.

     11.Relief valve berfungsi untuk membuang  tekanan hydraulic yang berlebihan.

     12.Balance line berfungsi sebagai penghubung dan menyalurkan pneumatic bleed air dari

          reservoir system A ke reservoir system B dan reservoir standby system.

 Hydraulic System boeing 737-800/900

KOROSI DAN PENCEGAHANNYA PADA PESAWAT TERBANG

KOROSI DAN PENCEGAHANNYA PADA PESAWAT TERBANG

KOROSI DAN PENCEGAHANNYA PADA PESAWAT TERBANG

Introduction

Korosi merupakan reaksi elektrokimia yang menyebabkan logam untuk berubah menjadi garam dan oksida. Serbuk ini terpisah dari logam dan menyebabkan struktur logam melemah dan kehilangan kekuatannya.

Korosi menurut definisi klasik adalah reaksi kimia dari logam denga lngkungannya. Secara termodinamika, korosi merupakan peristiwa reaksi kimia dari system logam dengan lingkungan yang berair atau udara yang tidak berada dalam kesetimbangannya. Dengan berjalannya waktu, system akan menuju ke arah kesetimbangan dan logam akan membentuk oksida logam atau senyawa kimia

Kebanyakan orang telah melihat hasil akhir korosi pada sejumlah peralatan, kendaraan, dan barang-barang lain yang termasuk komponen logam. Tapi apa itu korosi dan bagaimana cara berkembang? Berikut adalah dasar-dasar bagaimana korosi dimulai dan apa yang dapat dilakukan untuk mencegah korosi dari merusak barang-barang berharga.

Korosi logam adalah pengerusakan logam secara kimia atau elektrokimia dan mempengaruhi baik permukaan ataupun internalnya. Air atau uap air mengandung kombinasi garam dengan oksigen pada atmosfir untuk menghasilkan sumber korosi pada pesawat.

Tipe korosi

Terdapat dua pengelompokan besar dari korosi yang memungkinkan dalam berbagai bentuk yang spesifik. Keduanya itu adalah Direct chemical attack dan electrochemical attack.

            Direct chemiucal attack atau korosi kimia murni adalah merupakan hasil dari kontak langsung antara permukaan logam yang tidak dilindungi dangan korosi agen, dan ini terjadi pada saat yang sama⁵.. 
Beberapa agen yang dapat menyebabkan korosi pada aircraft yaitu:

1.      Tumpahan atau percikan elektrolit dari batere,

2.      Endapan flux residu, (flux merupakan pengaruh sisa dari cleaning dll)

3.      Terkurungnya cleaning agen,

            Elektrokimia attack bisa dikatakan secara kimiawi sebagai reaksi elektrolisis dalam elektroplating, anodizing, atau pada dry cell batere. Reaksi semacam ini yang paling banyak terjadi pada reaksi korosi.

ELECTRO-CHEMICAL SERIES FOR METALS

   Arranged in order of Electrode Potential (Nobility)

Most Anodic – will give up electrons most easily.

Magnesium

Zinc

Clad 7075 Aluminum Alloy

Commercially Pure Aluminum

Clad 2024 Aluminum Alloy

Cadmium

7075-T6 Aluminum Alloy

2024-T3 Aluminum Alloy

Mild Steel

Lead

Tin

Copper

Stainless steel

 Silver

Nickel

Chromium

Gold

Most Cathodic-Least Corrosive.

          

Klasifikasi korosi

            Banyak bentuk dari korosi yang tergantung dari beberapa faktor yang mempengaruhi, seperti bahan, ukuran dan bentuknya, juga fungsi, kondisi atmosfir dan penyebab korosinya (corrosive agent). Berikut akan dijabarkan beberapa jenis korosi:

1.     Oksidasi

            Oksidasi adalah reaksi kimia dimana elemen logam bersatu dengan oksigen. Elektron berpindah dari logam dalam proses ini. Jenis ini merupakan jenis korosi yang biasa kita temui dan terbilang cukup gampang terjadi, ini merupakan “dry” corrosion atau dikenal dengan oksidasi. Saat logam seperti aluminium diletakkan pada gas yang mengandung oksigen, reaksi kimia akan terjadi pada permukaan logam dan gas.

2.     Uniform surface corrosion

            Merupakan lapisan korosi yang pernah terbentuk sebelumnya, tidak menyebabkan pits atau kerusakan disekitar..

3.     Pitting

            Pitting adalah pembentukan kantung dari korosi yang terjadi pada permukaan logam dan ini merupakan korosi yang terjadi akibat dari korosi yang terjadi sebelumnya tidak dihilangkan pitting terbentuk pada daerah anode.

4.     Intergranullar corrosion

              Tampilan photo-mikro dari aluminum alloy menampilkan bahwa logam ini tersusun dari susunan yang kecil yang menjadi satu ikatan; yaitu interaksi antara atom dari berbagai elemen.

            Spot welding ( bentuk resistensi dari las listrik yang melewatkan arus pada lembaran logam) atau seam welds (metode resistensi las listrik) dapat menyebabkan pembesaran grain sehingga menyebabakan logam untuk terkena intergranular korosi. Jenis korosi ini sangat sulit dideteksi tanpa menggunakan ultrasonic atau X-ay.

 Penyebab korosi

1.  Acid dan alkali
2. Salts (garam)
3. Merkuri
4.Air

     5.Udara

     6.Bahan organik

Lokasi Korosi

Pesawat modern terbuat dari bahan yang tipis, logam yang reaktif, yang dapat mengabaikan loss strength, kehilangan kekuatan yang kecil. Hampir dari setiap part pesawat merupakan subyek untuk terjadinya kerusakan seperti terjadinya korosi, berikut adalah tempat lokasi yang biasanya terjadi korosi:

1.     Engine exhaust area.

2.     Komponen batere dan ventilasi

     3.     Wheel wells dan landing gear4.  Magnesium wheel, terutama disekitar bolt    head, dan daerah wheel web, dari air yang terjebak dan pengaruhnya.

      5.  Rigid tubing, terutama pada B-nuts dan ferrule, dengan clamp dan tubing tapes.

      6.  Posisi indicator switches dan perlengkapan listrik yang lain.

       7.  Crevices antara stiffeners, ribs, dan permukaan skin bagian bawah, yang memiliki tipe untuk water trap.

  8.     External skin area 
  9.     Seam dan lap joint

      10.     Engine inlet area 

      11.  Control cable

Preventive maintenance

            Banyak yang bisa dilakukan untuk meningkatkan daya tahan dari korosi pada aircraft; improvement aircfart, surface treatment, insulation dan protective finishes kesemuanya dapat dianut untuk mengurangi usaha dalam menjaga reliability.

            Perawatan perlindungan korosi juga termasuk memiliki fungsi. Ada beberapa cara yang dilakukan untuk mengatasi permasalahan korosi diantaranya cleaning, langkah yang pertama dan utama dalam mengendalikan korosi adalah membersihkan permukaan pesawat. Cleaner yang digunakan adalah berserial number MIL-C-25769 yang dapat meremoving grime, kotoran, dan sisa exhaust, dan juga oil dan grease.

            Cara yang lainnya adalah dengan paint removal, semua korosi hendaklah dibuang dari permukaan pesawat. Karena korosi akan berkelanjutan selama masih ada dipermukaan tersebut.

            Selain menghilangkan korosi ada juga pencegahanya::

1.      Pemilihan bahan yang tepat

2.      Merubah kondisi lingkungan, atau menjaga kondisi lingkungan sesuai dengan karakteristik bahan.

3.      Desain yang tepat, (untuk industri)

4.      Cathodic dan anodic protection

  sedangkan untuk perawatan yang lebih spesific harus melakukan beberapa hal:

1.      Melakukan cleaning

2.      Melakukan lubrikasi

3.      Inspection yang detail untuk korosi dan kegagalan sistem proteksinya

4.      Melakukan treatment pada korosi dan touch up/pengecatan ulang dari paint yang rusak 

5.      Menjaga drain holes tetap bebas dari gangguan

6.      Selalu mendrain fuel mau pun oli pada bebrapa perangkat

7.      Selalu wipe down/membersihkan daerah yang kritis

8.      Memasang protective cover pada peralatan  

JENIS MESIN PESAWAT TERBANG

JENIS MESIN PESAWAT TERBANG

Jenis Mesin Pesawat Terbang

Turboprop , Turbojet , Turbofan , Turboshaf, Ramjet.
Pesawat bisa terbang karena ada gaya dorong dari mesin penggerak (Engine) yang menyebabkan pesawat memiliki kecepatan, dan kecepatan inilah yang di terima sayap pesawat berbentuk aerofoil sehingga pesawat dapat terangkat / terbang. Pemilihan engine didasarkan pada besar kecilnya ukuran pesawat terbang. Adapun jenis-jenis mesin ( Engine ) pesawat terbang adalah sebagai berikut :
 



1 . TURBOPROP ENGINE
 
Pada awal perkembangan engine, umumnya pesawat komersial menggunakan sistem penggerak turbo propeller atau yang biasa disebut dengan turboprop. Jenis turbo prop memiliki system tidak jauh berbeda dengan turbo jet, akan tetapi energy ( thrust ) dihasilkan oleh putaran propeller sebesar 85 %, dimana putaran 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 bawah sekitar 800 km / h (500 mph). Contoh mesin turboprop yang populer antara lain mesin Roll-Royce Dart yang dipakai pada pesawat British Aerospace , Fokker 27 dll

2. TURBOJET ENGINE
Pengembangan mesin penggerak pesawat (Engine) mengalami kemajuan sangat pesat dengan dikembangkannya mesin jenis turbojet , di mana propeller yang berfungsi untuk menghisap udara dan menghasilkan gaya dorong digantikan dengan kompresor bertekanan tinggi yang tertutup casing, mesin menyatu dengan ruang bakar dan turbin engine. Dari gambar di bawah terlihat bagian-bagian dari mesin turbo jet, yang terdiri dari air inlet (saluran udara), sirip compressor rotor dan stator, saluran bahan bakar (Fuel inlet), ruang pembakaran (combuster chamber), turbin dan saluran gas buang (exhaust). Tenaga gaya dorong ( Thrust ) 100 % di hasilkan oleh exhaust jet thrust.

Mesin turbojet adalah mesin jet yang paling sederhana, biasanya dipakai untuk pesawat-pesawat berkecepatan tinggi. Contoh dari mesin ini adalah mesin Roll-Royce Olypus 593 yang digunakan untuk pesawat Concorde. Jenis lain adalah mesin Marine Olympus yang memiliki kekuatan 28.000 hp (daya kuda atau setara dengan 21 MW) yang digunakan untuk menggerakkan kapal perang modern dengan bobot mati 20.000 ton dengan operasi berkecepatan tinggi.

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.

4. RAMJET ENGINE
Ramjet merupakan suatu jenis mesin (engine) dimana apabila campuran bahan bakar dan udara yang dipercikkan api akan terjadi suatu ledakan, dan apabila ledakan tersebut terjadi secara kontinyu maka akan menghasilkan suatu dorongan (Thrust). Mesin Ramjet terbagi atas empat bagian, yaitu: saluran masuk (nosel divergen) bagian untuk aliran udara masuk, ruang campuran merupakan ruang campuran antara udara dan bahan bakar supaya bercampur secara sempurna, combustor merupakan ruang pembakaran yang dilengkapi dengan membran,yang mana berfungsi untuk mencegah tekanan balik, saluran keluar (nosel konvergen) yang berfungsi untuk memfokuskan aliran thrust, menahan panas dan meningkatkan suhu pada combustor.
Technology ram jet ini umumnya dikembangkan pada roket / pesawat ulang alik. Pesawat tanpa awak X-43A ini memanfaatkan mesin scramjet yang di masa mendatang akan dipakai juga pada pesawat ulang alik. Adapun keistimewaan dari x-434 ini adalah digunakannya mesin scramjet (supersonic combustible ramjet). Scramjet menggunakan teknologi baru yang membakar hidrogen bersama dengan oksigen yang diambil dari udara. Oksigen tersebut dihisap dan dipancarkan lagi dengan kecepatan sangat tinggi.

5. TURBOSHAFT ENGINE
Mesin Turboshaft sebenarnya adalah mesin turboprop tanpa baling-baling. Power turbin-nya dihubungkan langsung dengan REDUCTION GEARBOX atau ke sebuah shaft (sumbu) sehingga tenaganya diukur dalam shaft

horsepower (shp) atau kilowatt (kW).

Jenis mesin ini umumnya digunakan untuk menggerakkan helikopter , yakni menggerakan rotor utama maupun rotor ekor (tail rotor) selain itu juga digunakan dalam sektor industri dan maritim termasuk untuk pembangkit listrik, 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 mesin Gnome 1.660 shp (1.238 kW) pada helicopter Sea King. Sedangkan versi Industri lain adalah mesin pembangkit listrik 25-30 MW Roll-Royce RB 211 dengan 35.000-40.000 shp.

BIDANG-BIDANG KENDALI TERBANG PESAWAT UDARA (AIRCRAFT FLIGHT CONTROL SURFACES)

 

Posted by : ramarambofreak Sabtu, 29 November 2014

Pengendalian pesawat udara saat terbang dikontrol dalam tiga sumbu , yaitu sumbu lateral , sumbu longitudinal dan sumbu vertical, oleh bidang-bidang control ( flight control surfaces). Bidang-bidang control ini memandu pesawat udara selama terbang mulai take off, climbing, cruising , descent sampai landing. Flight control surfaces dibagi dalam tiga (3) kelompok utama yaitu primary control surface , secondary control surfaces dan auxiliary control surface

BIDANG-BIDANG KENDALI TERBANG UTAMA ( PRIMARY FLIGHT CONTROL SURFACES ).

Primary flight control surface terdiri dari aileron, elevator dan rudder..  

Aileron dipasang di bagian traling edge sayap, berfungsi mengontrol gerakan miring ( banking) ,belok ( turning) dan berputar dengan tumpuan sumbu longitudinal ( rolling). Pergerakan antara aileron kanan dan kiri arahnya saling berlawanan

       Elevator dipasang di horizontal stabilizer, berfungsi mengontrol gerakan pitching(nose up and down ) dengan tumpuan sumbu lateral .

       Rudder dipasang di vertical stabilizer, berfungsi  mengontrol arah kiri dan kanan ( hiding) atau yawing , dengan tumpuan sumbu vertical.

BIDANG-BIDANG KENDALI TERBANG PEMBANTU ( SECONDARY FLIGHT CONTROL SURFACES)

            Yang termasuk secondary flight control surface adalah macam-macam tabs yaitu : trim tab , servo tab, spring tab, balance tab.

Fungsi tabs adalah :

- untuk membantu pilot mengurangi gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan primary flight  

  control .

- untuk membantu pilot dalam melakukan trim and balance pesawat  saat kondisi terbang. 

Tab merupakan bidang control yang kecil yang dipasang pada bagian trailing edge dari primary control surfaces. Perhatikan gambar 24 !

TRIM TAB , berfungsi mengontrol keseimbangan sebuah pesawat udara sehingga dapat menjaga dan mempertahankan posisi terbang dalam kondisi lurus dan mendatar (straight and level ) , tanpa tekanan pada control column, control wheel atau rudder pedal.Sebagian besar trim tab dipasang pada pesawat udara dioperasikan secara mekanikal dari cockpit melalui sistem kabel. Akan tetapi ada juga yang dioperasikan menggunakan electrical actuator. Trim tab dipasang pada elevator , rudder dan aileron.

SERVO TAB, sering disebut flight tab , digunakan terutama untuk main control surface yang besar/lebar, yang bekerja membantu pergerakan control surface dan menahannya pada posisi yang diinginkan. Hanya servo tab yang bergerak merespon terhadap pergerakkan cockpit control, dimana horn dari dari servo tab bersifat bebas terhadap pivot sumbu engsel main control surface. Tekanan aliran udara pada servo tab akan menggerakkan primary control surface, dengan demikian mengurangi tenaga yang dibutuhkan pilot untuk menggerakkan primary control surface tersebut.

BALANCE TAB, rangkaian pada balance tab dirancang sedemikian rupa sehingga saat main control surface bergerak, tab bergerak dalam arah yang berlawanan, sehingga gaya aerodinamika yang bekerja pada tab membantu pergerakkan main control surface.

SPRING TAB, bekerja seperti hydraulic actuator , membantu pergerakkan primary control surface. Konstruksinya terdiri dari susunan spring dan rangkaian mekanik lainnya. Dalam beberapa pesawat udara , spring tab dipasang pada trailing edge masing-masing aileron dan digerakkan oleh gaya spring push pull rod yang dirangkaikan ke aileron control linkage.

BIDANG-BIDANG KENDALI TERBANG PELENGKAP (AUXILIARY FLIGHT CONTROL SURFACES )

            Yang termasuk auxiliary flight control surface adalah : flaps , spoilers, speed brakes , slats, leading edge flaps and slot. Auxiliary group tersebut dibagi 2 kelompok yaitu kelompok penambah gaya angkat (lift increasing group) dan kelompok pengurang gaya angkat (lift decreasing group).

Yang termasuk lift increasing group adalah : flaps, trailing edge and leading edge slats , slots.

Yang termasuk lift decreasing group adalah : speed brakes , spoilers.

Jenis flaps terdiri dari :

1) plain flap,

2) split flap,

3) fowler flap,

4) slotted flap

  

MENGAPA PESAWAT BISA TERBANG...???

Prinsip-Prinsip Fisika pada Sayap Pesawat Terbang

 

Pernah memperhatikan pesawat terbang atau menumpanginya? Penulis yakin kebanyakan dari kita pernah melakukan paling tidak salah satu dari hal tersebut, baik itu terkait “pesawat terbang” yang seperti gambar berikut ini (maksudnya pesawat kertas):

ataupun yang berikut ini, Boeing 777-300ER terbaru milik Garuda Indonesia:

Di sini penulis akan memfokuskan pembahasan prinsip-prinsip fisika untuk tipe pesawat yang terakhir (ya iyalah… masa ya iya dong…). Pesawat ini jauh lebih besar, jauh lebih serius, dan seolah telah memperkecil dunia sejak pertama kali diluncurkan oleh Wright bersaudara pada tahun 1903 silam. Sejak peluncuran “mesin terbang” pertama di dunia saat itu, sudah ribuan “burung besi” dibuat dan diterbangkan di seluruh penjuru dunia. Hal ini tentunya sering menimbulkan rasa takjub bagi orang-orang yang memperhatikannya.

Robert L. Wolke, seorang profesor kimia yang juga penulis terkenal, telah menulis sebuah buku berjudul What Einstein Told His Barber: More Scientific Answers to Everyday Questions (dalam bahasa Indonesia berjudul Kalau Einstein Lagi Cukuran, Ngobrolin Apa Ya? Lebih Banyak Penjelasan Ilmiah untuk Peristiwa Sehari-hari). Dalam buku tersebut salahsatunya diulas tentang mekanisme terbangnya pesawat. Di dalam tulisannya ia mengakui, “I looked up in utter dis-belief at the four-hundred-ton monster that had just wafted me across the Atlantic Ocean at an altitude of more than five miles (eight kms) above Earth’s surface.”

Terkadang memang sulit bagi kita membayangkan bagaimana bisa sebuah bongkahan logam seberat empat ratus ton membawa kita terbang di udara selama berjam-jam pada ketinggian rata-rata 10 kilometer. Namun, jelas-jelas itu bisa terjadi, dan, ia terjadi tiap hari. Jadi kita tidak perlu bingung, segera akan dijelaskan bagaimana hal itu bisa terjadi.

Dari buku yang sama itu, penulis mengutip penjelasan yang akan disampaikan dalam tulisan ini. Pertama-tama, mari kita ingat-ingat sedikit, di pelajaran sekolah sudah banyak dibahas mengenai prinsip-prinsip fisika di balik terbangnya pesawat. Masalahnya, seringkali, kalau bukan selalu, para pelajar diarahkan untuk mempercayai begitu saja bahwa pesawat dapat terbang hanya karena sebuah prinsip yang dikenal dengan nama Prinsip Bernoulli. Prinsip ini, seperti sudah jelas dari namanya, dirumuskan oleh seorang matematikawan Swiss bernama Daniel Bernoulli (1700-1782), yang merumuskan konsep dinamika fluida dalam persamaan berikut:

Bagi yang tidak familiar dengan fisika, jangan langsung mual. Ketiga suku pada masing-masing ruas persamaan ini hanya merunutkan tekanan (p) yang diberikan si fluida, energi gerak fluida per satuan volume (), dan energi potensial fluida per satuan volume (ρgh) pada dua buah titik yang berbeda (dinyatakan oleh indeks 1 dan 2).

Fakta alam yang ingin ditunjukkan oleh persamaan Bernoulli ini adalah, bahwa ketika sebuah fluida (entah apakah itu air, semilir angin, atau hasil buang gas orang di sebelah Anda) bergerak lebih cepat, tekanan fluida tersebut terhadap lingkungan sekitarnya akan berkurang. Kejadian ini mirip seperti seorang pelari, yang lebih sulit untuk mendorong orang di sampingnya daripada ketika ia berjalan normal.

Cukupkah Prinsip Bernoulli saja?

Lantas, apa hubungannya dengan pesawat terbang? Menurut orang-orang yang sudah puas dengan prinsip Bernoulli sebagai satu-satunya mekanisme di balik kemampuan pesawat terbang, sayap pesawat dirancang sedemikian rupa dengan bagian atas yang lebih melengkung dari bagian bawah (kenyataannya memang begitu). Dengan rancangan sayap semacam itu, menurut mereka, ketika udara melalui sayap pesawat, udara yang melintas di bagian atas akan melintas lebih jauh. Oleh karena waktu tempuh udara di atas sayap dan di bawah sayap sama (asumsi waktu transit sama), kecepatan udara diatas sayap lebih besar, yang berarti, tekanan di atas sayap lebih kecil daripada di bawah. Adanya perbedaan tekanan menyebabkan adanya gaya tekan udara, yang totalnya mengarah ke atas. Hal inilah yang diklaim menjadi sebab utama pesawat dapat terbang.

Penampang sayap pesawat dan diagram aliran angin di sekeliling sayap pesawat (gambar dari Boeing, Inc.)

Sebenarnya teori tersebut hampir semuanya benar, kecuali untuk satu hal: asumsi waktu transit sama hampir tidak berlaku pada kenyataan sebenarnya. Tidak ada alasan penting bagi udara yang terpecah ke atas dan ke bawah sayap untuk kembali bertemu dalam waktu bersamaan. Dengan demikian, meskipun mungkin aliran udara di bagian atas sayap memang mengalir lebih cepat daripada di bawah sayap, perbedaan kecepatan yang ada tidak akan mampu untuk mengangkat pesawat ketika hanya prinsip Bernoulli yang diperhitungkan. Supaya perbedaan kecepatan itu bisa cukup besar sesuai prinsip Bernoulli, sayap pesawat harus dibuat sedemikian melengkung layaknya punggung paus! Namun, sayap yang seperti itu justru akan lebih membebani pesawat lagi sehingga akan jauh lebih sulit untuk sekadar mengangkat pesawat.

Prinsip apa lagi, dong?

Lalu, kalau bukan hanya karena Prinsip Bernoulli, lantas apa faktor utama yang menyebabkan pesawat bisa terbang? Sekarang serahkan tampuk penjelasan kepada Isaac Newton (1642-1727). Newton, sebagaimana banyak orang ketahui, terkenal terutama atas ketiga hukumnya mengenai gerak, dan juga karena hukum gravitasi-nya Newton (soalnya Einstein teori gravitasi yang lain). Ketiga hukum Newton ini amat berguna karena dapat diaplikasikan pada hampir semua kondisi di alam semesta, selama benda yang ditinjau tidak terlalu ringan (lebih ringan dari sebuah elektron) atau tidak bergerak terlalu cepat (mendekati kecepatan cahaya). Lalu, bagaimana hukum Newton diaplikasikan pada sayap pesawat terbang?

Sabar dulu… Begini… Rancangan sayap yang telah disebutkan pada penjelasan prinsip Bernoulli, selain membuat aliran udara yang sedikit lebih cepat di bagian atas sayap daripada di bagian bawah, ternyata juga menghembuskan udara yang dibelahnya ke arah bawah. Kok bisa? Ini semua bermula dari kenyataan bahwa sebuah fluida yang mengalir di permukaan sebuah benda lengkung akan cenderung untuk mengikuti bentuk lengkung benda (meskipun pada akhirnya akan menyimpangkan arah laju fluida) sebelum kemudian melanjutkan perjalanan. Efek ini dikenal dengan nama Efek Coandă, merujuk kepada ahli aerodinamika Henri-Marie Coandă (1885-1972). Contoh efek Coandă dalam kehidupan sehari-hari dapat kita lihat pada aliran air yang berbelok di sekitar lengkungan kepala sendok (kita bisa coba juga pada permukaan gelas).

Contoh efek Coandă.

 Sekarang bayangkan udara yang mengalir di atas dan di bawah sayap pesawat. Sayap pesawat membelah aliran udara menjadi ke atas dan ke bawah, dan sesuai dengan efek Coandă, udara yang mengalir di sayap pesawat akan mengikuti bentuk lekukan sayap tersebut. Disinilah kuncinya: Bentuk sayap yang sedemikian rupa membuat udara yang mengalir di atas ‘diarahkan’ sehingga secara umum lebih banyak udara yang dihembuskan ke arah bawah. Dari fakta ini, sesuai hukum 3 Newton, dengan adanya udara yang dihembuskan ke bawah oleh sayap, udara di bawah pesawat akan ‘balas mendorong’ pesawat. Nah! “Balasan” inilah yang menjadi gaya angkat pesawat!

α adalah “angle of attack” dari pesawat.

Ah, ada satu faktor lagi. Jika kita lihat penampang melintang sayap pesawat, akan kita dapati bidang sayap pesawat tidaklah sejajar dengan tubuh pesawat, tetapi agak miring di bagian depan (yang disebut sebagai angle of attack) dengan sudut sekitar 4 derajat untuk pesawat-pesawat kecil. Dengan bentuk seperti ini, udara yang dilintasi pesawat akan sedikit ‘tertahan’ di bagian bawah sayap, yang akhirnya mendorong sayap ke atas. Efek serupa dapat kita jumpai jika kita merentangkan tangan keluar kaca jendela mobil yang melaju, dan menaikkan sisi yang menghadap arah angin sedikit. Akan ada dorongan yang cukup kuat ke atas. Prinsip-prinsip inilah, dengan sedikit kontribusi prinsip Bernoulli, yang menjadi faktor utama di balik terbangnya sebuah pesawat.

 Penulis:
Gianluigi Grimaldi Maliyar, mahasiswa Tohoku University, Jepang.
Kontak: gian.gmaliyar(at)gmail(dot)com.

http://majalah1000guru.net/2013/08/pesawat-terbang/