Aerodinamika Pesawat Terbang
Pada prinsipnya, pada saat pesawat mengudara, terdapat 4 gaya utama
yang bekerja pada pesawat, yakni gaya dorong (thrust T), hambat (drag
D), angkat (liftL), dan berat pesawat (weight W). Pada saat pesawat
sedang menjelajah (cruise) pada kecepatan dan ketinggian konstan, ke-4
gaya tersebut berada dalam kesetimbangan: T = D dan L = W. Sedangkan
pada saat pesawat take off dan landing, terjadi akselerasi dan
deselerasi yang dapat dijelaskan menggunakan Hukum II Newton (total gaya
adalah sama dengan massa dikalikan dengan percepatan). Pada saat take
off, pesawat mengalami akselerasi dalam arah horizontal dan vertikal.
Pada saat ini, L harus lebih besar dari W, demikian juga T lebih besar
dari D. Dengan demikian diperlukan daya mesin yang besar pada saat take
off. Gagal take off bisa disebabkan karena kurangnya daya mesin (karena
berbagai hal: kerusakan mekanik, human error, gangguan eksternal, dsb),
ataupun gangguan sistem pada pesawat.
Dibalik Terbangnya Sebuah Pesawat
Sebagian besar pesawat komersial saat ini menggunakan mesin turbofan.
Turbofan berasal dari dua kata, yakni turbin dan fan. Komponan fan
merupakan pembeda antara mesin ini dengan turbojet. Pada mesin turbojet,
udara luar dikompresi oleh kompresor hingga mencapai tekanan tinggi.
Selanjutnya udara bertekanan tinggi tersebut masuk ke dalam ruang bakar
untuk dicampurkan dengan bahan bakar (avtur). Pembakaran udara bahan
bakar tersebut akan meningkatkan temperatur dan tekanan fluida kerja.
Fluida bertekanan tinggi ini selanjutnya dilewatkan melalui turbin dan
keluar pada nosel dengan kecepatan sangat tinggi. Perbedaan kecepatan
udara masuk dan fluida keluar dari mesin mencitpakan gaya dorong T
(Hukum III Newton: Aksi dan Reaksi). Gaya dorong T ini dimanfaatkan
untuk bergerak dalam arah horizontal dan sebagian diubah oleh sayap
pesawat menjadi gaya angkat L. Fan pada mesin turbofan berfungsi
memberikan tambahan laju udara yang memasuki mesin melalui bypass air.
Udara segar ini akan bertemu dengan campuran udara bahan bakar yang
telah terbakar di ujung luar mesin. Salah satu keuntungan penggunaan
turbofan adalah dia mampu meredam kebisingan suara pada turbojet. Namun
karena turbofan memiliki susunan komponen yang relatif kompleks, maka
mesin jenis ini sangat rentan terhadap gangguan FOD (Foreign Object
Damage) dan pembentukan es di dalam mesin. Masuknya FOD (seperti burung)
ke dalam mesin bisa menyebabkan kejadian fatal pada pesawat.
Sayap: Mengubah T menjadi L
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 udaramengenai 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. 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. Penjelasan menggunakan
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.
SUMBER
http://id.wikipedia.org/wiki/Aerodinamika#Aerodinamika_Pesawat_Terbang
https://www.google.com/search?q=AERODINAMIKA+PESAWAT&client=firefox-a&hs=BmO&rls=org.mozilla:en-US:official&sourc
Tidak ada komentar:
Posting Komentar