Komponen-komponen pesawat terbang

Sayap Sebuah pesawat terbang memberikan gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang. Gaya angkat terjadi oleh aliran udara dari bagian depan di sekitar sayap. Kuncinya terletak pada bentuk dari sayap: yang melengkung pada bagian atas dan relatif rata pada bagian bawah. Ini artinya aliran udara yang melintas pada bagian atas berbeda dengan bagian bawah dari sayap. Saat udara menerpa bagian atas sayap, menyebabkan aliran melintas menjauhi sayap.Karena bentuk lengkungan pada sayap pada bagian atas menyebabkan daerah tekanan rendah tercipta. Perbedaan tekanan bagian atas dan bagian bawah akan menciptakan gaya angkat pada sayap. Mesin jet Untuk bergerak ke depan melintasi udara pesawat terbang menggunakan daya dorong yang dihasilkan mesin. Hampir semua pesawat terbang komersial menggunakan mesin jet yang biasa disebut turbofans. Turbofans adalah salah satu dari keluarga mesin yang disebut mesin turbin gas. Udara dingin dimasukkan pada bagian depan dengan menggunakan sudut-sudut besar (biasanya berdiameter lebih dari 3 meter). Udara yang dimasukkan ke dalam mesin dan menekan ke luar dengan menghasilkan gaya dorong. Udara mengalir melalui sudut-sudut pada mesin yang biasa disebut kompresor.Kompresor menekan udara dan mengalir ke ruang pembakaran dengan menaikan tekanannya terlebih dahulu.Di dalam ruang pembakaran, udara dicampur dengan bahan bakar kemudian dibakar menyebabkan letupan yang terkendali.Panas yang terjadi pada ruang pembakaran menyebabkan adanya ekspansi termal yang sangat cepat dan keluar ke bagian belakang mesin. Saat keluar dari ruang pembakaran udara panas melintasi turbin menghasilkan gaya dorong. Turbin yang terhubung akan berputar agar kompresor dapat bekerja memasukkan udara dingin pada bagian depan, sehingga proses tersebut dapat dilakukan berulang-ulang secara terus-menerus. Pengendali Pada saat terbang pilot harus mengubah bentuk sayap agar pesawat dapat dikendalikan. Untuk melakukan ini dia memakai bagian sayap yang dapat digerakan yang biasa disebut permukaan kontrol. Ini akan mengubah pergerakan udara yang melintas pada permukaan sayap dan juga mengubah arah penerbangan. Untuk melakukan gerakan ke turun atau naik, tuas pilot menggerakkan panel pada bagian ekor yang biasa disebut elevator. Jika tuas pilot digerakkan ke belakang maka panel pada bagian depan elevator akan naik dan menyebabkan aliran udara menekan bagian ekor ke atas sehingga pesawat akan naik. Jika tuas pilot digerakkan ke depan maka panel pada bagian depan elevator akan turun dan menyebabkan aliran udara menekan bagian ekor ke bawah sehingga pesawat akan turun. Untuk menggerakkan pesawat agar pesawat miring terhadap permukaan bumi, pilot menggerakkan panel pada bagian ujung dari sayap yang disebut aileron. Untuk tuas pilot ke kiri akan menggerakkan aileron bagian kiri ke atas akan menyebabkan sayap sebelah kiri turun. Pada saat yang sama, aileron pada sayap kanan bergerak ke bawah menyebabkan sayap sebelah kanan ke atas. Kombinasi dua gaya akan menyebabkan gerakan bidang pesawat miring terhadap permukaan bumi. Demikian pula, untuk kasus tuas pilot digerakkan ke kanan akan meggerakkan pesawat miring ke kanan terhadap permukaan bumi. Saat membelok, pilot juga menggunakan stabiliser vertikal pada bagian ekor pesawat.Saat belok ke kiri, stabiliser bergerak ke kiri.Bagian ekor ini berbentuk seperti sebuah sayap terletak pada vertikal terhadap bidang pesawat, yang dapat digerakan ke kanan dan ke kiri.Sehingga dapat membantu pembelokan pesawat ke kanan dan ke kiri. Saat melakukan lepas landas bagian flaps membuat daerah permukaan sayap lebh besar dan lebih lengkung, sehingga memberikan daya angkat lebih pada sayap. Stabilitas pesawat Stabilitas pesawat atau model adalah kemampuan untuk kembali ke posisi tertentu dalam suatu penerbangan (setelah mendapat gangguan atau kondisi yang tidak normal). Pesawat atau model dapat menjadi stabil dalam keadaan tertentu dan tidak karena kondisi lainnya. Sebagai contoh suatu pesawat dapat stabil dalam keadaan terbang normal, tetapi menjadi tidak stabil dalam keadaan posisi terbang terbalik, demikian sebaliknya. Seringkali terjadi kerancuan antara stabilitas dengan keseimbangan atau trim. Pengujian keseimbangan dan trim dilakukan agar pesawat dapat mencapai kondisi yang stabil yang berhubungan erat dengan faktor keselamatan. Keseimbangan adalah hal yang paling penting, dan harus yang diperiksa pertama kali. Untuk model yang telah dipublikasikan atau model yang telah dijual dalam bentuk kit, biasanya titik keseimbangan ini diberi tanda dengan CG (Centre of Gravity). Cara yang paling mudah dan umum dilakukan untuk menguji keseimbangan adalah dengan memberi tanda pada bagian bawah kedua ujung sayap yang segaris dengan titik berat juga pada bagian depan dan belakang dari badan pesawat, kemudian angkat pesawat pada titik-titik tersebut dengan ujung jari. Apabila keseimbangan model berada pada posisi Horizontal, berarti titik keseimbangannya benar. Apa bila tidak, maka harus ditambahkan beban atau yang populer dengan Ballast di bagian depan atau ekor suatu model. Hal ini memiliki akurasi yang baik untuk berbagai tujuan, khususnya untuk model yang memiliki karateristik perbedaan yang kecil dalam keseimbangan dan tidak merupakan hal yang kritis serta memiliki kondisi stabilitas yang dapat diatur. Untuk model yang memiliki ukuran yang lebih besar dan kebutuhan keseimbangan yang tinggi, hal tersebut tidak dapat diterapkan. Perlu diingat juga bahwa pengujian keseimbangan harus dilakukan untuk model dalam keadaan lengkap (semua bagian terpasang) dan siap terbang, walaupun bahan bakar tidak termasuk yang dihitung dalam model yang menggunakan mesin. Paling tidak keadaan ini memenuhi persyaratan dan memberikan gambaran seutuhnya mengenai keseimbangan. Umumnya model yang telah dibuat, posisi sayap dan horizontal stabilizer harus dicek. Saat ini kebanyakan model menggunakan pandangan untuk menentukan apakah posisi sayap dan stabilo membentuk sudut siku dengan badan pesawat, dianjurkan untuk menggunakan peralatan sebenarnya yang presisi dalam menentukan posisi tersebut. Sebagai contoh dapat digunakan jarum pentul dan benang. Jarum tersebut diletakkan di bagian depan dan belakang. Kemudian ditarik benang dari pin bagian depan ke ujung kanan dan kiri stabilo. Untuk sayap, ditarik benang dari pin belakang ke ujung sayap kiri dan kanan. Melihat dari pesawat bagian belakang juga salah satu cara yang cukup efektif untuk menguji keseluruhan proses .Untuk memperbaiki kesalahan dalam apabila posisi sayap, badan dan bagian ekor tidak benar, maka yang pertama kali yang dilakukan cari yang salah. Pada kenyataannya apa bila terjadi kesalahan kecil pada sayap terhadap badan maka hal yang termudah adalah menyesuaikan posisi stabilo. Pengujian terbang dan trim dilakukan agar suatu model dapat terbang mulus dan aman. Penyesuaian yang baik dari seluruh komponen pesawat di gunakan untuk mencapai hasil yang terbaik dari kinerja pesawat model, khususnya model yang dirancang untuk berprestasi tinggi. Hal ini membutuhkan perhatian khusus, pengalaman yang baik dan know-how tentang model yang dibuat. Aerodinamika Pada prinsipnya, pada saat pesawat mengudara, terdapat 4 gaya utama yang bekerja pada pesawat, yakni gaya dorong (thrust T), hambat (drag D), angkat (lift L), 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 lepas landas dan mendarat, 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 lepas landas. Gagal lepas landas bisa disebabkan karena kurangnya daya mesin (karena berbagai hal: kerusakan mekanik, human error, gangguan eksternal, dan sebagainya), atau gangguan pada sistem kontrol pesawat. Lapisan atmosfer Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah planet, termasuk bumi, dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di Bumi, atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan Bumi. Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan, yang dinamai menurut fenomena yang terjadi di lapisan tersebut. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung bertahap. Studi tentang atmosfer mula-mula dilakukan untuk memecahkan masalah cuaca, fenomena pembiasan sinar matahari saat terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang. Dengan peralatan yang sensitif yang dipasang di wahana luar angkasa, kita dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang atmosfer berikut fenomena-fenomena yang terjadi di dalamnya. Atmosfer Bumi terdiri atas nitrogen (78.17%) dan oksigen (20.97%), dengan sedikit argon (0.9%), karbondioksida (variabel, tetapi sekitar 0.0357%), uap air, dan gas lainnya. Atmosfer melindungi kehidupan di bumi dengan menyerap radiasi sinar ultraviolet dari matahari dan mengurangi suhu ekstrem di antara siang dan malam. 75% dari atmosfer ada dalam 10 sampai 11 km dari permukaan planet. Atmosfer tidak mempunyai batas mendadak, tetapi agak menipis lambat laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa luar. Gaya gaya pesawat udara Dari beberapa hal, bagusnya kinerja penerbang dalam sebuah penerbangan bergantung pada kemampuan untuk merencanakan dan berkordinasi dengan penggunaan tenaga (power) dan kendali pesawat untuk mengubah gaya dari gaya dorong (thrust), gaya tahan (drag), gaya angkat (lift) dan berat pesawat (weight). Keseimbangan dari gaya-gaya tersebutlah yang harus dikendalikan oleh penerbang. Makin baik pemahaman dari gaya-gaya dan cara mengendalikannya, makin baik pula ketrampilan seorang penerbang. Berikut ini hal-hal yang mendefinisikan gaya-gaya tersebut dalam sebuah penerbangan yang lurus dan datar, tidak berakselerasi (stright and level, unaccelerated). Thrust, adalah gaya dorong, yang dihasilkan oleh mesin (powerplant)/baling-baling. Gaya ini kebalikan dari gaya tahan (drag). Sebagai aturan umum, thrust beraksi paralel 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 gangguan aliran udara oleh sayap, badan pesawat, dan objek-objek lain. Drag kebalikan dari 'thrust', dan beraksi ke belakang paralel dengan arah angin relatif (relative wind). Weight gaya berat adalah kombinasi berat dari muatan pesawat itu sendiri, awak pesawat, bahan bakar, dan kargo atau bagasi. Weight menarik pesawat ke bawah karena gaya gravitasi. Weight melawan 'lift' (gaya angkat) dan beraksi secara vertikal ke bawah melalui pusat gravitasi pesawat. Lift (gaya angkat) melawan gaya dari weight, dan dihasilkan oleh efek dinamis dari udara yang beraksi di sayap, dan beraksi tegak lurus pada arah penerbangan melalui center of lift' dari sayap. Pada penerbangan yang stabil, jumlah dari gaya yang saling berlawanan adalah sama dengan nol. Tidak akan ada ketidakseimbangan dalam penerbangan yang stabil dan lurus (Hukum ketiga Newton). Hal ini berlaku pada penerbangan yang mendatar atau mendaki atau menurun. Hal ini tidak sama dengan mengatakan seluruh keempat gaya adalah sama. Secara sederhana semua gaya yang berlawanan adalah sama besar dan membatalkan efek dari masing-masing gaya. Seringkali hubungan antara keempat gaya ini diterangkan dengan salah atau digambarkan dengan sedemikian rupa sehingga menjadi kurang jelas. Hubungan yang benar antara gaya-gaya dalam penerbangan Perhatikan gambar berikut sebagai contoh. Pada ilustrasi di bagian atas, nilai dari semua vektor gaya terlihat sama. Keterangan biasa pada umumnya akan mengatakan (tanpa menyatakan bahwa 'thrust' dan drag tidak sama nilainya dengan weight dan lift) bahwa thrust sama dengan drag dan lift sama dengan weight. Harus dimengerti bahwa dalam penerbangan yang lurus dan mendatar (straight and level), adalah benar gaya lift/weight yang saling berlawanan adalah sama, tapi kedua gaya itu juga lebih besar dari gaya berlawanan thrust/drag yang juga sama nilainya di antara keduanya, bukan dibandingkan dengan lift/weight. Untuk kebenarannya, harus dikatakan bahwa dalam keadaan stabil (steady): Jumlah gaya ke atas (tidak hanya lift) sama dengan jumlah gaya ke bawah (tidak hanya weight) Jumlah gaya dorong (tidak hanya thrust) sama dengan jumlah gaya ke belakang (tidak hanya drag) Perbaikan dari rumus lama yang mengatakan thrust sama dengan drag dan lift sama dengan weight ini juga mempertimbangkan fakta bahwa dalam climb/terbang mendaki, sebagian gaya thrust juga diarahkan ke atas, beraksi seperti gaya lift, dan sebagian gaya weight, karena arahnya yang ke belakang juga beraksi sebagai drag. Pada waktu melayang turun (glide) sebagian vektor gaya weight diarahkan ke depan, beraksi seperti gaya thrust. Dengan kata lain, jika kapan pun arah pesawat tidak horisontal maka lift, weight, thrust dan drag akan terbagi menjadi dua komponen. Gaya Angkat Sayap Pada Pesawat Terbang Pesawat terbang dapat terangkat ke udara yang melalui sayap peswat, tidak seperti roket yang terangkat ke atas karena aksi-reaksi antara gas yang disemburkan roketdengan roket itu sendiri. Roket yang menyemburkan gas ke belakang dan sebagai reaksinya gas mendorong roket maju. Jadi, roket tetap dapat terangkat ke atas walaupun tidak ada udara, tetapi pesawat terbang tidak dapat terangkat jika tidak ada udara. Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi bagian atas yang lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk sayap seperti ini dinamakan aerofoil. Bentuk ini menyebabkan garis arus seperti arus. Garis arus pada sisi bagian atas lebih rapat daripaa sisi bagian bawahnya, yang berarti kelajuan aliran udara pada sisi bagian atas pesawat (v2) lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap (v1). Sesuai dengan asas Bernoulli, tekanan pada sisi bagian atas (p2) lebih kecil daripada sisi bagian bawah (p1) karena kelajuan udaranyalebih besar. Beda tekanan p1 - p2 menghasilkan gaya angkat sebesar F1 - F2 = (p1 - p2)A Dengan A adalah luas penampang totl sayap Jika nilai p1 - p2 dari persamaan p1 - p2 = 1/2 p (v2^2 - v1^2) kita masukkan ke persamaan di atas menjadi F1 - F2 = 1/2 p (v2^2 - v1^2)A Dengan p massa jenis udara Pesawat terbang dapat terangkat ke tas jika gaya angkat lebih besar daripada berat pesawat. Jadi, apakah suatu pesawat dapat terbang atau tidak tergantung pada berat pesawat, kelajuan pesawat, dan ukuran sayapnya. Makin besar kecepatan pesawat maka makin besar kecepatan udaranya dan ini berarti v2^2 - V1^2 bertambah besar sehingga gaya angkat F1 - F2 makin besar. Makin besar ukuran sayap (A) makin besar gaya angkatnya. Supaya pesawat dapat terangkat gaya angkat harus lebih besar daripada berat pesawat (F1-F2) > mg). Jika pesawat telah berada pada ketinggian tertentu dan pilot ingin mempertahankan ketinggiannya (melayang di udara) makakelajuan pesawat harus diatur sedemikian rupa sehingga gaya angkat sama dengan berat pesawat (F1 - F2 = mg) Pada dasarnya ada 4 buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa 1. Berat pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi 2. Gaya angkat yang disebabkan oleh bentuk pesawat 3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh gesekan udara 4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara. Jika pesawat hendak bergrak 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 vertikal harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya ke depan sama dengan gaya hambatan dan gaya angkat sama dengan berat pesawat. Vektor gaya pada saat pesawat mendaki Diskusi dari konsep sebelumnya sering diabaikan dalam teks, buku-buku atau manual aeronautika. Alasannya bukan karena tidak ada konsekwensinya, tapi karena mengabaikan diskusi ini maka ide utama dari hal gaya-gaya aerodinamika yang bekerja pada sebuah pesawat yang terbang dapat disampaikan tanpa harus mendalami teknisnya seorang ahli aerodinamika. Dalam kenyataannya mempertimbangkan hanya terbang datar/level flight, dan mendaki secara normal dan meluncur dengan mantap/steady, tetaplah benar bahwa gaya angkat sayap adalah gaya ke atas yang penting, dan berat/weight adalah gaya ke bawah yang sangat penting. Seringnya, kesulitan yang dihadapi pada saat menerangkan gaya yang bekerja pada pesawat udara adalah masalah bahasa dan artinya. Contohnya, penerbang telah lama mempercayai bahwa pesawat mendaki karena kelebihan gaya angkat (excess lift). Hal ini tidak benar jika seseorang hanya memikirkan hubungannya dengan sayap saja. Tapi bagaimanapun hal ini benar, jika gaya angkat adalah penjumlahan total dari semua “gaya ke atas”. Tetapi ketika merujuk ke “gaya angkat dari thrust” definisi yang sebelumnya telah dibuat untuk gaya-gaya ini tidak berlaku lagi dan membuat lebih sulit. Hal yang tidak tepat dalam bahasa ini telah menjadi alasan untuk menggunakannya sebagai argumen, terutama dalam sektor akademik, bukannya untuk membuatnya lebih mudah sebagai penjelasan pada prinsip-prinsip dasar penerbangan. Meskipun gaya-gaya yang bekerja pada pesawat terbang telah ditetapkan, masih diperlukan sebuah diskusi yang lebih detil tentang bagaimana penerbang menggunakannya untuk memproduksi penerbangan yang terkendali. Thrust Sebelum pesawat mulai bergerak, thrust harus digunakan. Pesawat akan tetap bergerak dan bertambah kecepatannya sampai thrust dan drag menjadi sama besar. Untuk menjaga kecepatan yang tetap maka thrust dan drag harus tetap sama, seperti halnya lift dan weight harus sama untuk mempertahankan ketinggian yang tetap dari pesawat. Jika dalam penerbangan yang datar (level), gaya thrust dikurangi, maka pesawat akan melambat. Selama thrust lebih kecil dari drag, maka pesawat akan terus melambat sampai kecepatan pesawat (airspeed) tidak sanggup lagi menahan pesawat di udara. Sebaliknya jika tenaga mesin ditambah, thrust akan menjadi lebih besar dari drag, pesawat terus menambah kecepatannya. Ketika drag sama dengan thrust, pesawat akan terbang dengan kecepatan yang tetap. Terbang straight dan level (lurus dan datar) dapat dipertahankan mulai dari terbang dengan kecepatan rendah sampai dengan kecepatan tinggi. Penerbang harus mengatur angle of attack dan thrust dalam semua jangkauan kecepatan (speed regim) jika pesawat harus ditahan di ketinggian tertentu (level flight). Angle of attack dalam kecepatan yang berbeda Secara kasar jangkauan kecepatan ini dapat dikelompokkan dalam 3 daerah (regim), kecepatan rendah (low-speed), menjelajah (cruising flight), dan kecepatan tinggi (high-speed). Angle of attack haruslah cukup tinggi untuk menambah gaya angkat ketika kecepatannya rendah jika keseimbangan antara gaya angkat dan gaya berat harus dipertahankan. Gambar di bawah. Jika thrust dikurangi dan kecepatan berkurang maka gaya angkat akan lebih kecil dari berat/weight dan pesawat akan mulai turun dari ketinggiannya. Untuk menjaga ketinggian penerbang dapat menambah angle of attack sebesar yang diperlukan untuk menghasilkan gaya angkat yang sama dengan berat/weight dari pesawat, dan waktu pesawat mulai terbang lebih lambat pesawat akan mempertahankan ketinggiannya jika penerbang memberikan thrust dan angle of attack yang sesuai. Ada keadaan menarik dalam penerbangan straight & level dalam kecepatan rendah,-relatif terhadap equilibrium gaya-gaya-, dengan keadaan hidung pesawat yang lebih tinggi, ada komponen vertikal dari thrust yang membantu mendukung pesawat. Untuk satu hal, beban di sayap cenderung untuk kurang dari yang diperkirakan. Kebanyakan penerbang akan mengetahui pesawat akan stall, -jika keadaan gaya yang lain adalah sama-, pada saat kecepatannya menjadi lebih rendah biarpun dengan power on (tenaga mesin) dibandingkan dengan power off (tenaga mesin idle)(Aliran udara melalui sayap dari baling-baling juga membantu). Bagaimanapun jika analisa kita hanya dibatasi dengan 4 gaya pada definisi umum yang “biasa”, seseorang bisa mengatakan bahwa pada straight & level slow speed, thrust adalah sama dengan drag dan lift sama dengan weight. Pada waktu straight & level flight ketika thrust ditambahkan dan kecepatan bertambah, maka angle of attack harus dikurangi. Karena itu, jika perubahan dilakukan dengan kordinasi yang benar, maka pesawat akan tetap berada di ketinggian yang sama, tapi dengan kecepatan yang lebih besar jika hubungan antara thrust dan angle of attack disesuaikan. Jika angle of attack tidak disesuaikan (dikurangi) dengan pertambahan thrust maka pesawat akan mendaki (climb). Tapi dengan mengurangi angle of attack, lift berubah, membuatnya sama dengan weight, dan jika dikerjakan dengan benar maka pesawat akan tetap dalam level flight (tidak mengubah ketinggian). Penerbangan yang datar (level flight) dengan sudut angle of attack yang sedikit negatif adalah mungkin dalam kecepatan yang sangat tinggi. Ini buktinya, bahwa level flight dapat dilakukan dengan berapa pun angle of attack di antara sudut stall dan sudut yang relatif negatif pada kecepatan yang sangat tinggi. Drag Drag atau hambatan dalam penerbangan terdiri dari dua jenis: parasite drag dan induced drag. Yang pertama disebut parasite drag karena tidak ada fungsinya sama sekali untuk membantu pesawat untuk dapat terbang, sedangkan yang kedua disebut induced karena dihasilkan atau terbuat dari hasil kerja sayap yang membuat gaya angkat (lift). Parasite drag sendiri terdiri dari dua komponen form drag, yang terjadi karena gangguan pada aliran udara melalui badan pesawat, dan skin friction, hambatan dari gesekan dengan kulit pesawat. Dari kedua jenis parasite drag, form drag adalah yang paling mudah untuk dikurangi pada waktu merancang sebuah pesawat. Secara umum, makin streamline bentuk pesawat maka akan menghasilkan bentuk yang mengurangi parasite drag. Skin friction adalah jenis parasite drag yang paling sullit untuk dikurangi. Tidak ada permukaan yang halus secara sempurna. Bahkan permukaan yang dibuat dengan mesin pada waktu diperiksa menggunakan alat/kaca pembesar, mempunyai permukaan kasar yang tidak rata. Permukaan yang kasar ini akan membelokkan aliran streamline udara pada permukaan, menghasilkan hamatan pada aliran yang lancar. Skin friction ini bisa dikurangi dengan memakai cat/finish glossy yang rata dan mengurangi kepala rivet yang menyembul keluar, permukaan yang kasar dan tidak rata. Ada satu lagi elemen yang harus ditambahkan pada waktu membahas tentang parasite drag waktu merancang pesawat. Parasite drag menggabungkan efek dari form drag dan skin friction. Gabungan ini disebut interference drag. Jika dua benda diletakkan bersebelahan, maka turbulensi yang terjadi bisa mencapai 50-200 persen lebih besar dibandingkan jika kedua benda tersebut ditest secara terpisah. Tiga elemen ini, form drag, skin friction dan interference drag semua dihitung untuk menentukan parasite drag pada sebuah pesawat. Bentuk sebuah objek adalah faktor yang penting dalam parasite drag. Juga, Indicated Airspeed (kecepatan yang ditunjukkan oleh indikator) adalah sama pentingnya ketika kita berbicara tentang parasite drag. Drag pada sebuah objek yang berdiri pada posisi yang tetap, relatif terhadap aliran udara yang diberikan, akan bertambah secara kuadrat dari kecepatan udaranya. Menambah kecepatan dua kali akan menambah drag empat kali, menambah kecepatan tiga kali akan menambah drag sembilan kali. Hubungan ini hanya berlaku pada kecepatan subsonik, di bawah kecepatan suara. Pada kecepatan yang sangat tinggi, rasio profil drag yang biasanya bertambah sejalan dengan pertambahan kecepatan, ternyata akan bertambah dengan lebih cepat lagi. Jenis dasar kedua dari drag adalah induced drag. Seperti kita ketahui dalam fisika bahwa tidak ada sistem mekanik yang bisa 100 persen efisien. Maksudnya, apapun bentuknya dari sebuah sistem, maka sebuah usaha akan memerlukan usaha tambahan yang akan diserap atau hilang dalam sistem tersebut. Makin efisien sebuah sistem, makin sedikit kehilangan usaha ini. Sifat aerodinamik sayap dalam penerbangan yang datar menghasilkan gaya angkat yang dibutuhkan, tapi ini hanya bisa didapat dengan beberapa penalti yang harus dibayar, yaitu induced drag. Induced drag pasti ada ketika sayap menghasilkan gaya angkat dan faktanya jenis drag ini tidak bisa dipisahkan dari produksi gaya angkat. Konsekwensinya, drag ini selalu muncul pada saat gaya angkat dihasilkan. Sayap pesawat menghasilkan gaya angkat dengan menggunakan energi dari aliran udara bebas. Ketika menghasilkan gaya angkat, tekanan di permukaan bawah sayap lebih besar dari di permukaan atas. Hasilnya udara akan cenderung untuk mengalir dari dari daerah tekanan tinggi dari ujung sayap (wingtip) ke tengah kepada daerah tekanan rendah di atas sayap. Di sekitar ujung sayap ada kecenderungan tekanan-tekanan ini untuk menjadi seimbang, sama kuat, menghasilkan aliran lateral keluar dari bagian bawah ke bagian atas sayap. Aliran lateral ini membuat kecepatan yang berputar ke udara di ujung sayap dan mengalir ke belakang sayap. Maka aliran di sekitar ujung sayap akan berbentuk dua vortex yang mengalir (trailing) di belakang pada waktu sayap bergerak maju. Ketika pesawat dilihat dari ekornya, votex-vortex ini akan bersirkulasi kebalikan arah jarum jam di sekitar ujung sayap kanan dan searah jarum jam di ujung sayap kiri. Harus diingat arah dari putaran vortex-vortex ini yang bisa dilihat bahwa mereka menghasilkan aliran udara ke atas setelah melewati ujung sayap, dan aliran udara ke bawah di belakang trailing edge dari sayap. Aliran udara ke bawah ini sama sekali tidak dibutuhkan untuk menghasilkan gaya angkat. Inilah sumber induced drag. Makin besar ukuran dan kekuatan vortex-vortex ini dan pada gilirannya komponen aliran udara ke bawah dari aliran udara yang melewati sayap, makin besar efek dari induced drag. Aliran udara ke bawah di atas ujung sayap ini mempunyai efek yang sama dengan membelokkan vektor gaya angkat ke belakang; karena itu gaya angkat akan agak berbelok ke belakang sejajar dengan arah udara (relatif wind) dan menghasilkan komponen lift yang arahnya ke belakang. Inilah induced drag. Juga harus diingat untuk membuat tekanan negatif yang lebih besar di atas sayap, ujung depan sayap dapat diangkat untuk mendapatkan angle of attack yang lebih besar. Juga jika sebuah sayap yang asimetri mempunyai angle of attack nol, maka tidak akan ada perbedaan tekanan dan tidak ada aliran udara ke bawah, maka tidak ada induced drag. Pada kasus apapun, jika angle of attack bertambah maka induced drag akan bertambah secara proporsional. Vortex di ujung sayap (wingtip vortex) Cara lain untuk menyatakan hal ini, makin kecil kecepatan pesawat makin besar angle of attack yang dibutuhkan untuk menghasilkan gaya angkat yang sama dengan berat pesawat dan konsekwensinya makin besar induced drag ini. Besarnya induced drag ini bervariasi berbanding terbalik dengan kuadrat kecepatan pesawat. Dari diskusi ini, dapat diketahui parasite drag bertambah sebanding dengan kecepatan kuadrat, dan induced drag bervariasi berbanding terbalik dengan kuadrat kecepatan pesawat. Dapat dilihat pula bahwa jika kecepatan berkurang mendekati kecepatan stall, total drag akan menjadi besar sekali karena induced drag naik secara tajam. Sama juga bila pesawat mendekati kecepatan maksimumnya, total drag akan menjadi besar karena parasite drag naik secara tajam. Seperti pada gambar berikut, pada beberapa kecepatan total drag menjadi maksimum. Hal ini sangat penting untuk mendapatkan maksimum ketahanan dan jarak tempuh pesawat udara. Pada saat drag pada besaran minimumnya, tenaga yang dibutuhkan untuk melawan drag juga minimum. Untuk mengerti efek dari lift dan drag di sebuah pesawat udara pada sebuah penerbangan keduanya harus digabungkan dan rasio lift/drag harus diperhatikan. Dengan data-data lift dan drag yang tersedia pada bermacam-macam kecepatan pada saat pesawat terbang datar dan tidak berakselerasi, proporsi CL (Coefficient of Lift) dan CD (Coefficient of Drag) dapat dihitung pada setiap angle of attack tertentu. Hasil plotting untuk rasio lift/drag (L/D) pada angle of attack tertentu menunjukkan bahwa L/D bertambah ke maksimum kemudian berkurang pada koefisien lift dan angle of attack yang lebih besar seperti terlihat pada gambar. Perhatikan bahwa maksimum rasio lift/drag (L/D max) terjadi pada angle of attack dan koefisien yang tertentu. Jika pesawat beroperasi pada penerbangan yang stabil pada L/D max, maka total drag adalah minimum. Angle of attack apapun yang lebih kecil atau lebih besar dari yang ada di L/D max akan mengurangi rasio lift/drag dan konsekwensinya menambah total drag dari gaya angkat yang diberikan pada pesawat. Lokasi dari center of gravity (CG) ditentukan oleh rancangan umum pada masing-masing jenis pesawat. Perancang pesawat menentukan sejauh apa center of pressure (CP) akan bergerak. Kemudian mereka akan menentukan center of gravity di depan center of pressure (CP) untuk kecepatan penerbangan yang terkait untuk membuat momen yang cukup untuk mempertahankan equilibrium penerbangan. Konfigurasi dari pesawat juga mempunyai efek yang besar pada rasio lift/drag. Sebuah pesawat layang dengan kinerja yang tinggi mungkin mempunyai rasio lift/drag yang sangat besar. Pesawat tempur supersonik mungkin punya lift/drag yang kecil pada penerbangan subsonik tapi yang menyebabkan hal ini adalah konfigurasi pesawat yang dibutuhkan pada saat terbang supersonik (dan L/D yang besar pada saat terbang dengan Mach number yang tinggi). Weight Gravitasi adalah gaya tarik yang menarik semua benda ke pusat bumi. Center of gravity(CG) bisa dikatakan sebagai titik di mana semua berat pesawat terpusat. Pesawat akan seimbang di keadaan/attitude apapun jika pesawat terbang ditahan tepat di titik center of gravity. Center of gravity juga adalah sesuatu yang sangat penting karena posisinya sangat berpengaruh pada kestabilan sebuah pesawat terbang. Posisi dari center of gravity ditentukan oleh rancangan umum dari setiap pesawat terbang. Perancang pesawat menentukan seberapa jauh center of pressure (CP) akan berpindah. Kemudian mereka akan menjadikan titik center of gravity di depan center of pressure untuk kecepatan tertentu dari pesawat untuk mendapatkan kemampuan yang cukup untuk mengembalikan keadaan penerbangan yang equilibrium. Weight mempunyai hubungan yang tetap dengan lift, dan thrust bersama drag. Hubungannya sederhana, tapi penting untuk mengerti aerodinamika penerbangan. Lift adalah gaya ke atas pada sayap yang beraksi tegak lurus pada arah angin relatif (relatif wind). Lift diperlukan untuk meniadakan berat pesawat (weight, yang disebabkan oleh gaya tarik bumi yang beraksi pada massa pesawat). Gaya berat (weight) ini beraksi ke bawah melalui center of gravity pesawat. Pada penerbangan yang datar dan stabil, ketika gaya angkat sama dengan weight, maka pesawat dalam keadaan equilibrium dan tidak mendapatkan atau mkehilangan ketinggian. Jika lift berkurang dibandingkan dengan weight maka pesawat akan kehilangan ketinggian. Ketika lift lebih besar dari weight maka ketinggian pesawat akan bertambah. Lift Penerbang dapat mengendalikan lift. Jika penerbang menggerakkan roda kemudi ke depan atau belakang, maka angle of attack akan berubah. Jika angle of attack bertambah maka lift akan bertambah (jika faktor lain tetap konstan). Ketika pesawat mencapai angle of attack yang maksimum, maka lift akan hilang dengan cepat. Ini yang disebut dengan stalling angle of attack atau burble point. Sebelum melangkah lebih lanjut dengan lift dan bagaimana lift bisa dikendalikan, kita harus menyelipkan tentang kecepatan. Bentuk dari sayap tidak bisa efektif kecuali sayap terus menerus “menyerang” udara baru. Jika pesawat harus tetap melayang, maka pesawat itu harus tetap bergerak. Lift sebanding dengan kuadrat dari kecepatan pesawat. Sebagai contoh, jika sebuah pesawat bergerak pada kecepatan 200 knots mempunyai lift empat kali lipat jika pesawat tersebut terbang pada kecepatan 100 knots, dengan syarat angle of attack dan faktor lain tetap konstan. Dalam keadaan sebenarnya, pesawat tidak dapat terus menerus bergerak secara datar di sebuah ketinggian dan menjaga angle of attack yang sama jika kecepatan ditambah. Lift akan bertambah dan pesawat akan menanjak sebagai hasil dari pertambahan gaya angkat. Untuk menjaga agar lift dan weight menjadi sama, dan menjaga pesawat dalam keadaan lurus dan datar (straight and level) dalam keadaan equilibrium maka lift harus dikurangi pada saat kecepatannya ditambah. Normalnya hal ini dilakukan dengan mengurangi angle of attack, yaitu menurunkan hidung pesawat. Sebaliknya, pada waktu pesawat dilambatkan, kecepatan yang berkurang membutuhkan pertambahan angle of attack untuk menjaga lift yang cukup untuk menahan pesawat. Ada batasan sebanyak apa angle of attack bisa ditambah untuk menghindari stall. Kesimpulannya, bahwa untuk setiap angle of attack ada kecepatan/indicated airspeed tertentu untuk menjaga ketinggian dalam penerbangan yang mantap/steady, tidak berakselerasi pada saat semua faktor dalam keadaan konstan. (Ingat bahwa ini hanya benar pada saat terbang dengan mempertahankan ketinggian “level flight”) Karena sebuah airfoil akan selalu stall pada angle of attack yang sama, jika berat ditambahkan maka lift harus ditambah dan satu-satunya metode untuk melakukannya adalah dengan menaikkan kecepatan jika angle of attack ditahan pada nilai tertentu tepat di bawah “critical”/stalling angle of attack. Lift dan drag juga berubah-ubah sesuai dengan kerapatan udara (density). Kerapatan udara dipengaruhi oleh beberapa faktor: tekanan, suhu, dan kelembaban. Ingat, pada ketinggian 18000 kaki, kerapatan udara hanyalah setengah dari kerapatan udara di permukaan laut. Jadi untuk menjaga lift di ketinggian yang lebih tinggi sebuah pesawat harus terbang dengan kecepatan sebenarnya (true airspeed) yang lebih tinggi pada nilai angle of attack berapa pun. Lebih jauh lagi, udara yang lebih hangat akan kurang kerapatannya dibandingkan dengan udara dingin, dan udara lembab akan kurang kerapatannya dibandingkan dengan udara kering. Maka pada waktu udara panas dan lembab (humid) sebuah pesawat harus terbang dengan true airspeed yang lebih besar dengan angle of attack tertentu yang diberikan dibandingkan dengan terbang pada waktu udara dingin dan kering. Jika faktor kerapatan berkurang dan total lift harus sama dengan total weight pada penerbangan tersebut, maka salah satu faktor harus ditambahkan. Faktor yang biasanya ditambahkan adalah kecepatan atau angle of attack, karena dua hal ini dapat dikendalikan langsung oleh penerbang. Harus disadari juga bahwa lift berubah langsung terhadap wing area/lebar sayap, asal tidak ada perubahan pada bentuk luas sayap/planform. Jika sayap memiliki proporsi yang sama dan bagian airfoil, sebuah sayap dengan luas 200 kaki persegi membuat lift dua kali pada angle of attack yang sama dibandingkan dengan sayap yang memiliki luas 100 kaki persegi. Seperti dapat dilihat dua faktor utama dari cara pandang penerbang yang dapat dikendalikan langsung dan akurat adalah lift dan kecepatan. Tentu penerbang juga dapat mengatur kerapatan udara dengan mengubah ketinggian terbang dan dapat mengendalikan luas sayap jika pesawat memiliki flaps dengan tipe yang dapat memperluas sayap. Tapi pada situasi umumnya, penerbang hanya mengendalikan lift dan kecepatan untuk menggerakkan pesawat. Cntohnya pada penerbangan straight & level, menjelajah pada ketinggian yang tetap, ketinggian dijaga dengan mengatur lift untuk mencocokkannya dengan kecepatan pesawat atau kecepatan jelajah, ketika menjaga keadaan equilibrium sewaktu lift sama dengan weight. Pada waktu melakukan approach untuk mendarat dan penerbang ingin mendapatkan kecepatan yang selambat mungkin, maka perlu untuk menambahkan lift ke maksimum untuk menjaga lift sama dengan weight dari pesawat tersebut.