Serba - Serbi Pesawat Terbang (Gaya, Sumbu Putar dan Keistimewaan Roda)

Gaya Pada Pesawat Terbang

a. Thrust

Thrust adalah gaya dorong yang menyebabkan pesawat bergerak ke depan, baik ketika berada di darat maupun di udara. Thrust dihasilkan oleh tenaga penggerak yang disebut powerplant atau baling-baling. Gaya thrust bergerak secara paralel dengan sumbu longitudinal (sumbu putar pesawat terbang).

b. Drag

Drag adalah gaya tarik yang menyebabkan pesawat bergerak ke belakang. Gaya drag bergerak secara paralel dengan arah angin relatif.

c. Weight

Weight adalah gaya berat yang menyebabkan pesawat tertarik ke bawah karena gaya gravitasi. Gaya weight bergerak secara vertikal ke bawah.

d. Lift

Lift adalah gaya angkat yang menyebabkan pesawat dapat mengudara. Gaya angkat terjadi pada bagian sayap pesawat terbang. Gaya angkat sayap pesawat terbang dihasilkan dari aliran fluida (udara) yang melewati sayap pesawat.

Aliran udara pada sayap bagian atas memiliki kecepatan lebih besar daripada aliran udara pada sayap bagian bawah. Hal ini menyebabkan sayap menerima tekanan dari bawah, sehingga sayap dapat terdorong ke atas dan peswat dapat mengudara.

Gaya tekanan pada permukaan sayap bagian bawah lebih besar daripada gaya tekanan pada permukaan sayap bagian atas. Maka dikatakan, tekanan berpindah dari daerah yang bertekanan lebih tinggi ke daerah bertekanan lebih rendah, sehingga terjadi gaya angkat pada sayap pesawat.

Berdasarkan hukum Bernoulli antara sayap pesawat bagian atas dan bawah tidak terdapat perbedaan ketinggian, sehingga energi potensial kedua sayap sama-sama nol.

Sayap pesawat disebut juga dengan airfoil.

Rumus :

P₁ + ½ ρ . V₁² = P₂ + ½ ρ . V₂²

P₁ + P₂ = ½ . ρ . ( V₁² – V₂²)

F_angkat = F₁ – F₂ = ½ . ρ . ( V₁² – V₂²) . A

Keterangan :

F_angkat adalah gaya angkat pesawat (N)

ρ adalah massa jenis udara (kg/m³)

A adalah luasan sayap pesawat (m²)

V₁ adalah kecepatan aliran udara pada bagian atas sayap (m/s)

V₂ adalah kecepatan aliran udara pada bagian bawah sayap (m/s)

F₁ adalah gaya pada sayap atas (N)

F₂ adalah gaya pada sayap bawah (N)

Contoh :

Sebuah pesawat memiliki total luas sayap 100 melaju dengan kecepatan 220 m/s. Jika kecepatan aliran udara pada bagian bawah pesawat sebesar 180 m/s, berapa besar maksimal berat total pesawat yang diperbolehkan agar pesawat dapat mengudara?

Jawab :

Telah ditetapkan bahwa massa jenis udara (ρ_udara) = 1,2 kg/m³

F_angkat = F₁ – F₂

F_angkat = ½ . ρ . ( V₁² – V₂²) . A

F_angkat = ½ . 1,2 . (220² – 180²) . 100

        = ½ . 1,2 . (48400 – 32400) . 100

        = ½ . 1,2 . 16000 . 100 = 960000 N

Agar pesawat mengudara, gaya angkat pesawat harus dapat menyokong gaya berat pesawat, maka

F_angkat = W

F_angkat = m . g

m = F_angkat/g

    = 960000/10 = 96000 kg = 96 ton

Pesawat dengan mesin piston (piston engine) merupakan jenis pesawat ringan atau disebut light aircraft. Pesawat jenis ini memiliki daya jelajah yang kecil dan kemampuan terbang yang tidak terlalu tinggi.

Dalam keadaan stabil jumlah gaya ke atas (tidak hanya lift) sama dengan jumlah gaya ke bawah (tidak hanya weight. Dan jumlah gaya dorong/ke depan (tidak hanya thrust) sama dengan jumlah gaya ke belakang (tidak hanya drag).

Sumbu Putar Pesawat Terbang

Sumbu putar pesawat terbang terbagi menjadi tiga, yaitu :

a. Yaw adalah gerakan pesawat pada sumbu vertikal (kiri dan kanan). Gerakan ini dikendalikan oleh sistem rudder yang terletak pada sirip tegak (vertical stabilizer). Rudder dikendalikan dengan menggunakan rudder pedal. Terdapat dua rudder pedal, yaitu rudder pedal kiri dan rudder pedal kanan. Rudder menyebabkan pesawat dapat berdefleksi ke arah kiri atau ke arah kanan.

b. Pitch adalah gerakan pesawat pada sumbu lateral. Gerakan ini dikendalikan oleh sistem elevator yang terletak pada ekor sayap (horizontal stabilizer). Pitch dikendalikan dengan menggunakan stick control. Elevator menyebabkan pesawat dapat berdefleksi naik atau turun.

c. Roll adalah gerakan pesawat pada sumbu longitudinal. Gerakan ini dikendalikan oleh sistem aileron yang terletak pada sayap (wing). Roll dikendalikan dengan menggunakan stick control. Aileron menyebabkan pesawat dapat bergerak mirik ke arah kiri atau ke arah kanan.

Keistimewaan Roda Pesawat

Roda pesawat mampu bekerja pada kecepatan 464 kph. Saat akan mendarat, kecepatan pesawat sekitar 250 km/jam. Ukuran roda pesawat sekitar dua kali lebih besar daripada roda truk atau 6 kali lebih besar daripada roda mobil. Sebuah roda pesawat dapat menampung beban sekitar 38 ton.

Sebuah roda berisi gas nitrogen. Gas nitrogen tidak banyak bereaksi terhadap karet dan tidak banyak bereaksi terhadap perubahan suhu ketika pesawat mula lepas landas (dari darat ke udara). Saat mendarat, pesawat harus dalam posisi sedikit miring. Satu roda pesawat akan menyentuh landasan lebih dulu daripada roda lainnya.

Jumlah roda pesawat berbeda-beda sesuai dengan besar dan berat tubuh pesawat. 

Pesawat Boeing 777 memiliki 14 ban.

Pesawat Airbus A380 memiliki 22 ban.

Pesawat super jumbo Antonov An-225 memiliki 32 ban.

Daya tahan sebuah ban pesawat tergantung tekanan udara di dalamnya. Tekanan udara standard untuk roda pesawat sekitar 200 psi (pound square inch) atau sekitar 6 kali lipat tekanan udara pada ban mobil. 

Tekanan udara ban mobil di Indonesia sekitar 28 psi sampai 33 psi. Tekanan udara ban motor bebek di Indonesia sekitar 29 psi (jika berkendara sendiri) sampai 30 psi (jika berboncengan).

Vulkanisir ban (retreading) adalah proses pembuatan ban dengan cara melapisi kembali ban yang telah aus dengan tapak baru. Lapisan karet ban yang sudah aus atau terpakai dibuang untuk diganti dengan lapisan yang baru. Vulkanisir ban bertujuan untuk memperpanjang umur ban. Sebuah roda pesawat dapat divulkanisir sebanyak minimal 7 kali atau maksimal 16 kali. Tapak roda pesawat berpola alur, sedangkan tapak roda mobil berpola blok. Hal tersebut dikarenakan pola blok akan membuat roda cepat rusak dan pecah karena terus bergesekan dengan aspal landasan sebab saat mendarat roda ban bergesekan atau terseret, hingga berdecit dan mengeluarkan sedikit kepulan asap sebelum berotasi. Pola alur ban pesawat biasanya berjumlah 4 garis.

Selain itu, pola alur bertujuan untuk mencegah terjadinya hydroplaning ketika ban mendarat pada landasan yang basah. Hydroplaning atau aquaplaning adalah peristiwa pemantulan pesawat terbang dari permukaan landasan yang basah, hingga sistem pengereman pesawat tidak bekerja secara maksimal. Peristiwa ini sangat berbahaya jika pesawat mendarat dengan kecepatan 200 km/jam. Pola alur juga dapat mencegah air membasahi bagian mesin.

Kekuatan roda pesawat berada pada kawat fiber yang relatif kaku dan berbahan dasar nilon. Kawat fiber ini dikenal dengan nama aramid. Setiap lapisan ban berkontribusi terhadap bantalan beban dan kemampuan menahan tekanan udara. Aramid tertanam di dalam ban dan dibuat berlapis-lapis.

Sebuah roda harus dapat menahan 4 kali tekanan beban utama atau sekitar 3 detik. Umumnya, sebuah roda pesawat diganti jika sudah digunakan sebanyak 500 kali pendaratan. Roda depan biasanya lebih sering diganti daripada roda belakang. Komponen lain sebagai penyusun ban pesawat, antara lain karet, baja dan lembaran kain khusus.