Presentation Aerodynamic

AERODYNAMICS AND FLIGHT CONTROL

CHAPTER I AERODYNAMIC

Teori dari Penerbangan berhadapan dengan ilmu gaya udara

Istilah aerodinamika berasal dari kombinasi dari dua kata Greek/Yunani

AER maksud/arti Udara , DYNE maksud/arti Kekuatan

Aero Dihubungkan dengan Dynamics menjadi Dinamika Ilmu gaya udara.

Maksud/Arti Ilmu yang mempelajari object sedang bergerak melalui udara dan gaya gaya yang menghasilkan atau perubahan gerak.

Ilmu Gaya Udara adalah pengetahuan tentang tindakan/perlakuan udara pada atas suatu obyek.

Pada hakekatnya Cabang dari dinamika yang berhubungan dengan gerakan dari udara dan gas yang lain dengan gaya yang bertindak sesuai pada sebuah obyek yang sedang bergerak di udara,ataupun dengan suatu obyek yang diam dalam arus-angin.

Aerodynamic/Aerodinamika mempunyai kaitan dengan tiga bagian yang terpisah / berbeda ini mungkin dapat digambarkan sebagian dipesawat terbang, di angin yang relatif dan di atmosfir.


A. ATMOSPHERE

Mempersiapkan sebuah penerbangan baik lokal maupun cross-country yang panjang, keputusan flight planning yang berdasarkan keadaan cuaca dapat mempengaruhi keselamatan penerbangan. Pengetahuan dasar tentang teori cuaca menjadi alat bantu yang diperlukan untuk mengerti laporan dan ramalan cuaca yang didapat dari BMG . Dasar / Fundamental pengetahuan tentang prinsip-prinsip cuaca yang diperlukan untuk membentuk keahlian dalam pengambilan keputusan, tapi juga harus diingat bahwa pengalaman adalah guru yang baik.

SIFAT DASAR ATMOSPHERE Atmosfir adalah campuran dari gas yang mengelilingi bumi. Selimut gas ini membuat perlindungan dari pancaran sinar ultraviolet dan juga merupakan elemen pendukung kehidupan manusia, binatang dan tumbuhan yang hidup di bumi. Nitrogen meliputi 78 persen dari keseluruhan gas yang membentuk atmosfir, sedangkan Oksigen 21 persen. Argon 0,9 persen , Karbondioksida 0,03 persen dan gas lain sisanya adalah 1 persen ( Hydrogen,helium dan neon) .


Dalam gas-gas yang menyelimuti bumi ini, ada lapisan-lapisan yang dikenal dan dibedakan bukan hanya berdasarkan ketinggiannya tapi juga berdasarkan sifat-sifatnya di ketinggian tersebut.Lapisan pertama disebut troposphere, dari permukaan laut sampai pada ketinggian 20000 kaki atau sekitar 8 km di kutub utara dan selatan dan sampai 48000 kaki (14.5 km) di sekitar katulistiwa, 1Km sama dengan 0,62137 Mile.Mayoritas cuaca, awan, storm (badai) dan perbedaan suhu yang terjadi berada pada lapisan pertama ini. Di dalam troposphere, suhu akan berkurang sekitar 2°C setiap naik 1000 kaki, dan tekanan udara akan berkurang kurang lebih 1 inci setiap naik 1000 kaki. Di permukaan atas troposphere ada bagian perbatasan yang disebut tropopause, yang menjadi perangkap bagi moisture atau uap air dan cuaca yang berhubungan, di lapisan troposphere.Ketinggian tropopause bervariasi tergantung pada posisi garis Lintang (latitude) dan musim di tahun tersebut sehingga menjadikannya berbentuk elips, bukan bulat mengikuti bentuk bumi. Lokasi dari tropopause penting karena biasanya berhubungan dengan lokasi jetstream dan clear air turbulence (turbulensi yang tidak terlihat bahkan dengan radar cuaca).

AERODYNAMICS AND FLIGHT CONTROLSedangkan lapisan berikut di atas tropopause adalah stratosphere, yang dimulai dari tropopause sampai dengan ketinggian 160000 kaki atau 50 km. Hanya ada sedikit perubahan cuaca di lapisan ini dan udara yang ada relatif stabil. Di atas lapisan stratosphere ada juga perbatasan lain yang disebut stratopause. Langsung di atasnya ada mesosphere yang terulur sampai mesopause pada ketinggian 280000 kaki (85 km). Suhu di mesosphere berkurang dengan cepat mengikuti ketinggian dan dapat mencapai -90° C.Lapisan terakhir atmosfir adalah thermosphere yang dimulai dari mesosphere sampai berkurang di angkasa.

Daftar istilah:Troposphere—The layer of the atmosphere extending from the surface to a height of 20,000 to 60,000 feet depending on latitude. Tropopause—The boundary between the troposphere and the stratosphere which acts as a lid to confine most of the water vapor, and the associated weather, to the troposphere.Jetstream—A narrow band of wind with speeds of 100 to 200 m.p.h. usually associated with the tropopause.Stratosphere—A layer of the atmosphere above the tropopause extending to a height of approximately 160,000 feet.Mesosphere—A layer of the atmosphere directly above the stratosphere.Thermosphere—The last layer of the atmosphere that begins above the mesosphere and gradually fades away into space.

Diterjemahkan secara bebas dari FAA Pilot Handbook 2007


OKSIGEN DAN TUBUH MANUSIA

Seperti yang telah dibahas sebelumnya, nitrogen dan gas lain menyusun 79 persen dari atmosfir, sementara 21 persen adalah pendukung hidup, oksigen. Di permukaan laut, tekanan udara atmosfir cukup besar untuk mendukung perkembangan normal, aktivitas dan kehidupan. Di ketinggian 18000 kaki, sebagian besar tekanan udara telah berkurang secara berarti sampai ke titik dimana hal itu mempengaruhi aktivitas normal dan fungsi-fungsi tubuh manusia. Dalam kenyataannya, reaksi tubuh manusia rata-rata akan melemah pada ketinggian sekitar 10000 kaki dan bagi sebagian orang malah fungsinya sudah berkurang pada ketinggian 5000 kaki. Reaksi fisiologi pada kekurangan oksigen adalah membahayakan, tidak nampak jelas, dan mempengaruhi manusia dengan cara yang berbeda-beda. Gejalanya berkisar dari kebingungan ringan sampai tidak sadar total, tergantung pada toleransi tubuh manusia dan ketinggian.Dengan menggunakan oksigen tambahan atau kabin pesawat dengan pressurization system, penerbang dapat terbang pada ketinggian yang lebih dan dapat mengatasi efek buruk dari kekurangan oksigen.


Meskipun banyak sekali macamnya tekanan, diskusi ini terutama berisi tentang tekanan atmosfir. Tekanan atmosfir ini adalah faktor penting dari perubahan cuaca, membantu mengangkat pesawat, dan menggerakkan beberapa instrumen penerbangan penting dalam pesawat udara. Instrumen-instrumen ini adalah altimeter (penunjuk ketinggian), indikator airspeed (kecepatan udara), indikator rate-of-climb (kecepatan menanjak), dan penunjuk tekanan manifold.Meskipun udara sangat ringan, tapi memiliki massa dan dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Maka, udara juga seperti halnya benda lain, memiliki berat dan memiliki gaya. Karena udara merupakan zat cair, maka gaya yang dimilikinya bekerja secara sama-rata ke semua arah, dan efek gayanya pada udara disebut tekanan (pressure). Pada kondisi baku di permukaan laut, rata-rata tekanan yang diterima pada tubuh manusia oleh atmosfir adalah sekitar 14,7 pound/inci. Kepadatan udara mempunyai efek yang berarti pada kemampuan pesawat terbang. Jika udara berkurang kepadatannya maka akan berakibat berkurangnya: 1. Tenaga, karena mesin mendapatkan udara yang lebih sedikit,2. Thrust (gaya dorong) karena efisiensi baling-baling menjadi berkurang pada udara tipis,3. Lift (gaya angkat) karena udara tipis memberikan gaya yang lebih sedikit pada airfoil.


B. PRESSUREDi permukaan laut, lapisan atmosfir memberikan tekanan pada bumi sebesar14,7 pounds per inci persegi. Artinya, sepetak udara seluas 1 inci persegi, mulai dari permukaan sampai ke batas atmosfir yang paling tinggi, mempunyai berat 14,7 pound. Seorang yang berdiri di ketinggian permukaan laut juga akan merasakan tekanan yang sama dari atmosfir. Tapi sebenarnya tekanan ini tidak berupa tekanan dari atas ke bawah, tapi akan dirasakan pada seluruh permukaan kulitnya. Tekanan sebenarnya di sebuah tempat dan pada satu waktu akan berbeda tergantung pada ketinggian, suhu dan kerapatan udara (air density). Kondisi ini juga berpengaruh pada kinerja pesawat, terutama yang berhubungan dengan lepas landas, rate of climb (kemampuan mendaki) dan mendarat Berat 1 inci persegi dari atmosfir adalah 14.7 lbs

AERODYNAMICS AND FLIGHT CONTROLPERHITUNGAN TEKANAN ATMOSFIRTekanan udara biasanya diukur dalam satuan inci air raksa (mercury, in.Hg) oleh sebuah barometer air raksa. Barometer ini mengukur ketinggian dari kolom air raksa yang ada di dalam sebuah tabung kaca. Salah satu ujung dari tabung air raksa itu dibiarkan terbuka untuk mendapatkan tekanan dari atmosfir, yang mendorong air raksa di dalam tabung. Jika tekanan di luar bertambah, maka akan menekan air raksa yang ada di dalam tabung untuk bergerak ke atas, kebalikannya kalau tekanan berkurang maka permukaan air raksa dalam tabung akan turun. Ketinggian air raksa dalam tabung menjadi tolok ukur tekanan atmosfir. Tipe barometer ini biasanya digunakan di lab atau stasiun pengamatan cuaca, tapi tidak mudah dipindahkan, dan sedikit sulit untuk dibaca. BAROMETER AIR RAKSA


Barometer aneroid adalah alternatif lain yang dapat digunakan, mudah dibawa dan dibaca. Barometer aneroid terdiri dari bejana tertutup yang disebut dengan sel aneroid, yang mengembang dan mengkerut karena perbedaan tekanan. Sel aneroid ini menempel pada indikator tekanan melalui sambungan mekanis untuk mendapatkan bacaan tekanan atmosfir. Sensor tekanan di pesawat pada dasarnya adalah barometer aneroid. Juga perlu dicatat bahwa sambungan mekanis dari barometer aneroid ini menyebabkan akurasinya yang kurang dibandingkan dengan barometer air raksa. BAROMETER ANEROID

Pressure atau tekanan adalah gaya yang bekerja pada satu satuan luas tertentu.Satuannya adalah 1. Psi (Pound Per Square Inch) , 2. Psf (Pound Per Square Feet). 3. Kg/m²

Jenis Tekanan Udara (Air Pressure)a. Tekanan Statis adalah Tekanan Udara disekeliling kita dalam udara terbuka, dalam keadaan diam (Statis) dengan simbol P.b. Tekanan Dinamis adalah Tekanan Udara yang timbul karena pergerakan benda dengan simbol q dimana q = ½ ρ.V² ρ= Air Density ( Slug/ft³) V= Air Velocity ( Ft/Sec)


Untuk mendapatkan sebuah referensi bagi tekanan dan suhu, maka dibuat International Standard Atmosfir (ISA). Nilai baku dari standar ini menjadi dasar dari beberapa instrumen penerbangan dan hampir semua data kinerja (performance) pesawat. Tekanan standar di permukaan laut didefinisikan sebagai 29,92 in.Hg pada 15° C. Tekanan udara juga dikenal dalam satuan millibars, dengan 1 in.Hg kira-kira sama dengan 34 millibars dan standar tekanan di permukaan laut 1013,2 millibars. Biasanya indikasi tekanan berkisar dari 950,0 sampai 1040,0 millibars. Constant Pressure Chart dan Hurricane Pressure Report ditulis menggunakan satuan millibars

Tekanan di sebuah stasiun cuaca di konversi dan dilaporkan dalam bentuk tekanan permukaan laut


C. DENCITYEfek tekanan pada kepadatan udaraKarena udara adalah gas, maka dapat ditekan atau dikembangkan. Pada waktu udara ditekan, jumlah udara yang lebih banyak dapat menempati sebuah volume. Sebaliknya pada waktu tekanan di sebuah volume udara berkurang, udara mengembang dan menempati tempat yang lebih besar. Maka, sejumlah udara pada tekanan yang lebih rendah berisi udara dengan massa yang lebih rendah. Dengan kata lain, kepadatannya berkurang. Pada kenyataannya kepadatan adalah berbanding lurus secara proporsional dengan tekanan. Jika tekanan bertambah dua kali maka kepadatan akan bertambah dua kali, dan jika tekanan dikurangi maka kepadatan juga akan berkurang. Hal ini benar hanya jika pada suhu yang tetap.


EFEK DARI PERBEDAAN KERAPATAN UDARAPerbedaan kerapatan udara karena perbedaan suhu mengakibatkan perbedaan tekanan. Hal ini akan diikuti oleh pergerakan dalam atmosfir, vertikal dan horisontal, dalam bentuk arus dan angin. Pergerakan dalam atmosfir, digabungkan dengan kandungan uap air (moisture) menghasilkan awan dan precipitation (salju, hujan dll) yang kita sebut cuaca.ANGINPerubahan tekanan dan suhu menghasilkan 2 jenis pergerakan dalam atmosfir, pergerakan vertikal dari arus naik dan turun, serta pergerakan horisontal dalam bentuk angin. Kedua tipe pergerakan ini sangat penting, karena keduanya mempengaruhi lepas landas, mendarat, dan pengoperasian jelajah pesawat. Lebih penting lagi bahwa pergerakan ini di atmosfir, yang disebut sirkulasi atmosfir, menyebabkan perubahan cuacaIstilah:ISA—International Standard Atmosphere: Standard atmospheric onditions consisting of a temperature of 59°F (15°C), and a barometric pressure of 29.92 in. Hg. (1013.2 mb) at sea level. ISA values cane calculated for various altitudes using standard lapse rate.

C. DENCITY


Dalam dunia penerbangan thunderstorm ini diberi peringkat (kategori) dari 1 sampai 5. Peringkat 5 thunderstorm adalah badai yang paling kuat yang secara normal tidak bisa dilalui oleh sebuah pesawat. Di negara maju penerbang selalu mendapat laporan peringkat thunderstorm dari badan meteorology setempat untuk menghindari bahaya yang mungkin terjadi.

Awan Cumulonimbus yang dapat digunakan sebagai indikator adanya thunderstorm dan turbulence terbentuk dalam 3 tahap. Tahap pertama adalah tahap Cumulus. Dalam tahap ini awan terbentuk keatas makin tinggi dengan gaya yang disebut updraft.

Gaya keatas awan ini dapat mencapai tinggi 20 ribu kaki atau sekitar 6 ribu meter. Jika dasar awan berada pada ketinggian 20 ribu kaki maka puncak awan tersebut dapat mencapai 40 ribu kaki. Untuk perbandingan pesawat Boeing 737-300 hanya bisa terbang sampai ketinggian 37 ribu kaki dan Airbus A319 bisa sampai 41 ribu kaki. Sehingga ada kemungkinan pesawat tidak dapat menghindarinya dengan cara terbang di atas awan tersebut. Diameter lebar dari awan ini dapat mencapai 5 mil atau sekitar 7km. Tahap ini berakhir kurang lebih dalam 15 menit.

Tahap kedua adalah tahap mature atau dewasa. Awan akan mulai mengeluarkan hujan. Pada tahap ini selain ada gaya updraft/ke atas juga ada gaya downdraft ke bawah yang datang bersama air hujan. Jika gaya ini terjadi di dekat permukaan tanah maka dapat mengakibatkan apa yang disebut microburst. Sedangkan tahap ke3 adalah dissipating atau menghilang.


Kepadatan/Kerapatan dari gas diatur oleh berikut ini :

1. Variasi Kepadatan/Kerapatan searah proporsional dengan tekanan. 2. Variasi Kepadatan/Kerapatan kebalikannya dengan temperatur .

Udara pada ketinggian tertentu adalah lebih sedikit tebal/padat dibanding udara pada ketinggian yang rendah, dan suatu massa dari udara panas adalah lebih sedikit tebal/padat dibanding suatu massa dari air yang dingin.

Perubahan pada kepadatan/kerapatan mempengaruhi performence aerodinamika dari pesawat terbang.

Pesawat terbang dapat terbang lebih cepat pada ketinggian di mana kepadatan/kerapatan adalah lebih rendah dibanding pada suatu ketinggian yang lebih rendah di mana kepadatan/kerapatannya adalah lebih besar.

Ini adalah sebab udara menawarkan lebih sedikit hambatan pada pesawat terbang dimana suatu Jumlah Partikel/Unsur/Butir Udara yang lebih kecil dengan satuan per volume unit


D. HUMIDITY

Efek kelembaban udaraPada paragraf sebelumnya diasumsikan bahwa udara kering sempurna. Pada kenyataannya, udara tidak pernah benar-benar kering. Sejumlah kecil uap air terdapat dalam atmosfir hampir dapat diabaikan pada kondisi-kondisi tertentu, tapi pada kondisi yang lain kelembaban udara dapat menjadi faktor penting pada kinerja pesawat udara. Uap air lebih ringan dari udara, konsekwensinya, udara basah lebih ringan daripada udara kering. Udara basah paling ringan atau paling renggang pada waktu, - dengan kondisi tertentu-, mengandung jumlah maksimum uap air. Makin tinggi suhu, makin banyak jumlah uap air yang dapat dibawa oleh udara. Ketika membandingkan dua massa udara yang berbeda, yang pertama hangat dan basah (keduanya cenderung meringankan udara) dan kedua adalah dingin dan kering (keduanya memperberat udara), contoh yang pertama pasti lebih renggang dari yang kedua. Tekanan, suhu, dan kelembaban mempunyai pengaruh besar pada kinerja pesawat terbang, karena efek mereka pada kepadatan udara.


D. HUMIDITY

Kelembaban adalah jumlah uap air di udara.

Jumlah maksimum dari uap air yang diudara dapat bervariasi sesuai temperatur .

Tingginya temperatur udara , sehinga uap air sekali lagi dapat diabsob dengan sendirinya,

Uap air yang ditimbang kira-kira sebanyak five-eight , Seperti jumlahnya tidak sama dengan sempurna udara kering. oleh karena itu, ketika udara yang tidak berisi uap air , tidak seperti halnya berat udara yang berisi mouisture. Diperkirakan bahwa temperatur dan tekanan sisanya sama,

Kepadatan/kerapatan udara bervariasi kebalikannya dengan kelembaban .

Pada hari tertentu uap udara kepadatan/kerapatanmya adalah kurang dari pada hari kemarau. Karena alasan ini, suatu aircrfat memerlukan suatu landasan terbang yang lebih panjang untuk lepas landas pada hari tertentu dibanding pada saat kemarau.

AERODYNAMICS AND FLIGHT CONTROLE. TEMPERATUR

Efek suhu pada kepadatan udara

Efek dari bertambahnya suhu pada sebuah benda adalah berkurangnya kepadatan. Sebaliknya, berkurangnya suhu menambah kepadatan. Maka, kepadatan udara berubah-ubah secara terbalik dengan perubahan suhu. Pernyataan ini hanya benar pada nilai tekanan yang konstan.

Di atmosfir, suhu dan tekanan, keduanya berkurang sesuai dengan bertambahnya ketinggian, dan memiliki efek dengan kepadatan udara. Bagaimanapun, jatuhnya tekanan pada ketinggian yang bertambah, mempunyai efek yang dominan. Kepadatan juga dapat diperkirakan menurun jika ketinggian bertambah.

Sampai dengan ketinggian 40,000 feet, terdapat sifat udara sebagai berikut :“ Setiap kenaikan 1000 feet, temperature akan turun 1,98ºC (± 2ºC).Contoh : Temperture Sea Level adalah : 15ºC maka temperture pada ketinggian 5,000 feet adalah : 15ºC – (5 x 2) = 5ºC.Konversi dari ºC ke ºF atau sebaliknya adalaha. dari ºC ke ºF …………..= (5/9 x …..ºC)+ 32 b. dari ºF ke ºC …………..= 5/9 x (….. ºF – 32 ).


EFEK KETINGGIAN PADA PENERBANGAN

Ketinggian mempengaruhi setiap aspek penerbangan dari pesawatnya sendiri dan kinerja manusia. tempat yang tinggi, dimana tekanan atmosfir berkurang, jarak untuk lepas landas dan mendarat akan bertambah, begitu juga kemampuan untuk mendaki akan berkurang.

Sewaktu pesawat lepas landas, gaya lift harus dikumpulkan dengan aliran udara di sekitar sayap. Jika udaranya tipis, maka pesawat butuh bergerak lebih cepat lagi untuk mendapatkan lift yang cukup untuk terbang, maka pesawat butuh landasan yang lebih panjang.

Sebuah pesawat yang membutuhkan landasan sepanjang 1000 kaki di ketinggian yang sama dengan permukaan laut, akan membutuhkan hampir dua kali lipat pada landasan yang mempunyai ketinggian 5000 kaki.

Juga pada ketinggian yang lebih tinggi, dikarenakan berkurangnya kerapatan udara, maka efisiensi mesin pesawat dan baling-baling akan berkurang. Ini akan mengakibatkan pengurangan rate of climb (kemampuan mendaki) dan landasan yang lebih panjang untuk lepas landas dan menghindari halangan (obstacle) yang ada di darat.

F . KETINGGIAN


EFEK KETINGGIAN PADA TEKANAN ATMOSFIRJika ketinggian meningkat maka tekanan akan berkurang, karena berat udara akan berkurang. Sebagai rata-rata setiap kali ketinggian meningkat 1000 kaki maka tekanan atmosfir akan berkurang 1 in.Hg. Pengurangan ini (peningkatan density altitude, ketinggian diukur dari kerapatan udara) mempunyai pengaruh besar pada kinerja (performance) pesawat.

Jarak Take off bertambah seiring dengan peningkatan ketinggian

F. KETINGGIAN

ICAO STANDARD ATMOSPHERE---------------------------------------------------------------------------

KEY: \1\ = Altitude (feet) \2\ = Density Ratio (s) \3\ = SQRT s \4\ = Pressure Ratio (d) \5\ = Temperature (°F) \6\ = Temperature Ratio (q) \7\ = Speed of Sound (knots) \8\ = Kinematic Viscosity n (feet2/second)

--------------------------------------------------------------------------- \1\ \2\ \3\ \4\ \5\ \6\ \7\ \8\ ----- ------ ------ ------ ------ ------ ----- -------

0 1.0000 1.0000 1.0000 59.00 1.0000 661.7 .000158 1000 0.9711 0.9854 0.9644 55.43 0.9931 659.5 .000161 2000 0.9428 0.9710 0.9298 51.87 0.9862 657.2 .000165 3000 0.9151 0.9566 0.8962 48.30 0.9794 654.9 .000169 4000 0.8881 0.9424 0.8637 44.74 0.9725 652.6 .000174 5000 0.8617 0.9283 0.8320 41.17 0.9656 650.3 .000178 6000 0.8359 0.9143 0.8014 37.60 0.9587 647.9 .000182 7000 0.8106 0.9004 0.7716 34.04 0.9519 645.6 .000187 8000 0.7860 0.8866 0.7428 30.47 0.9450 643.3 .000192 9000 0.7620 0.8729 0.7148 26.90 0.9381 640.9 .000197 10000 0.7385 0.8593 0.6877 23.34 0.9312 638.6 .000202 15000 0.6292 0.7932 0.5643 5.51 0.8969 626.7 .000229 20000 0.5328 0.7299 0.4595 -12.32 0.8625 614.6 .000262 25000 0.4481 0.6694 0.3711 -30.15 0.8281 602.2 .000302 30000 0.3741 0.6117 0.2970 -47.98 0.7937 589.5 .000349 35000 0.3099 0.5567 0.2353 -65.82 0.7594 576.6 .000405•36089 0.2971 0.5450 0.2234 -69.70 0.7519 573.8 .000419

40000 0.2462 0.4962 0.1851 -69.70 0.7519 573.8 .000506 45000 0.1936 0.4400 0.1455 -69.70 0.7519 573.8 .000643 50000 0.1522 0.3902 0.1145 -69.70 0.7519 573.8 .000818 55000 0.1197 0.3460 0.0900 -69.70 0.7519 573.8 .001040 60000 0.0941 0.3068 0.0708 -69.70 0.7519 573.8 .001323 65000 0.0740 0.2721 0.0557 -69.70 0.7519 573.8 .001682 70000 0.0582 0.2413 0.0438 -69.70 0.7519 573.8 .002139 75000 0.0458 0.2140 0.0344 -69.70 0.7519 573.8 .002721 80000 0.0360 0.1897 0.0271 -69.70 0.7519 573.8 .003460 85000 0.0280 0.1673 0.0213 -64.80 0.7613 577.4 .004499 90000 0.0217 0.1472 0.0168 -56.57 0.7772 583.4 .00591 95000 0.0169 0.1299 0.0134 -48.34 0.7931 589.3 .00772 100000 0.0132 0.1149 0.0107 -40.11 0.8089 595.2 .01004 --------------------------------------------------------------------------- * GEOPOTENTIAL OF THE TROPOPAUSE


G. BERNOULLI’S PRINCIPLE AND SUBSONIC FLOW

PRINSIP BERNOULLISetengah abad setelah Sir Newton memaparkan hukumnya, Daniel Bernoulli, seorang ahli matematika dari Swiss, menerangkan bagaimana tekanan dari sebuah fluida yang bergerak (cairan ataupun gas) berubah-ubah sesuai dengan kecepatan dari gerakan. Secara khusus, dia menyatakan bahwa pertambahan kecepatan atau aliran akan menyebabkan pengurangan dari tekanan fluida tersebut. Hal inilah yang terjadi pada udara yang lewat di atas sayap pesawat yang melengkung.

Sebuah analogi yang tepat bisa dibuat dari air yang mengalir melewati selang air. Air yang mengalir melalui selang dengan garis tengah (diameter) yang tetap (konstan) akan mendesak dengan tekanan yang sama di seluruh selang, tapi kalau diameter sebagian dari selang ditambah atau dikurangi, maka hal tersebut akan mengubah tekanan dari air di titik tersebut. Jika misalnya selang tersebut ditekan dengan jari di satu tempat, maka akan membatasi daerah yang dialiri oleh air. Dengan asumsi volume yang sama dari air mengalir melalui bagian selang yang ditekan tersebut pada perioda waktu yang sama sebelum selang ditekan, maka kecepatan aliran air akan bertambah di titik tersebut.

Gambar 1. Percobaan semprotan udara dan air .

Lihat gambar percobaan disamping ini: Udara di "semburkan" dari sumber di sebelah kiri, dan melewati tabung yg memiliki beda penampang

Percobaan diatas menjelaskan, pada penampang kecil, tekanan lebih kecil dibanding pada penampang yg lebar , sehingga level air nya "ketarik" ke atas.


Maka jika ada bagian dari selang yang mengkerut, maka hal tersebut tidak hanya menambah kecepatan aliran tapi juga mengurangi tekanan di titik tersebut. Hasil yang sama dapat dihasilkan jika sebuah benda padat dengan bentuk yang streamline (airfoil) dikenakan pada selang tersebut. Prinsip yang sama ini adalah dasar dari pengukuran kecepatan udara (aliran fluida) dan untuk analisa kemampuan airfoil untuk membuat daya angkat.


Sebuah aplikasi praktis dari teori Bernoulli adalah tabung venturi. Tabung venturi mempunyai saluran masuk yang menyempit di lehernya (titik yang mengkerut) dan sebuah saluran keluar yang diameternya membesar di belakangnya. Diameter saluran masuk sama dengan diameter saluran keluar. Di lehernya, aliran udara menjadi semakin cepat dan tekanan berkurang, di saluran keluar, aliran udara melambat dan tekanan bertambah.Jika udara dianggap sebagai sebuah benda dan disetujui bahwa udara mengikuti hukum di atas maka kita dapat mulai melihat bagaimana dan kenapa sebuah sayap pesawat dapat menghasilkan daya angkat sewaktu sayap pesawat tersebut bergerak melalui udara.

Teoritis dari fenomena diatas dg persamaan Bernoulli:

Gambar 2. Persamaan Bernoulli


Sesuai hukum kekekalan energi, Sigma Energi sebelum , pada, dan sesudah titik penyempitan adalah sama.

Pada penampang kecil, karena massa fluida yg lewat adalah tetap, maka yg berubah ada kecepatannya. Karena kecepatan berubah, energi kinetik berubah, dan konsekuensinya, tekanan pada penampang kecil berkurang.


Ini adalah aplikasi dari ide Bernoulli (1700-1782). Memang kalau kita mempelajari aerodinamika lebih dalam, teori ini mungkin tidak berlaku lagi pada kecepatan tertentu, tapi ide Bernoulli masih merupakan prinsip dasar dari cara kerja sebuah sayap pesawat.Seorang penerbang / teknisi tidak memerlukan aplikasi rumit dari persamaan Bernoulli, tapi dapat memahami cara kerja pesawat dengan memahami hukum fisika dari persamaan tersebut. Bernoulli, dari namanya pasti dia bukan dari kampung halaman saya ataupun anda pastinya, mengatakan bahwa, dalam sebuah streamline perbandingan antara tekanan fluida (udara dalam hal ini juga adalah fluida), dan kecepatannya adalah konstan. Pusing? Saya juga pusing.

Jadi dalam gambar kedua, terlihat bahwa di dalam pipa di atas titik B dengan kecepatan yang lebih rendah maka tekanannya akan lebih tinggi.Sedangkan di atas titik A, karena pipa yang dilewati fluida lebih sempit maka kecepatan menjadi lebih tinggi dan ternyata tekanannya menjadi lebih rendah


PRINSIP PENERBANGAN – HUKUM BERNOULYBagaimana sayap dapat mengangkat pesawat?Kalau kita perhatikan, bentuk dasar sebuah sayap pesawat terbang adalah seperti yang terlihat di gambar 1. Perhatikan bahwa dasar sayap adalah datar. Sedangkan permukaan atas sayap melengkung dengan sudut

GAMBAR 1

Bentuk ini yang menyebabkan perbedaan tekanan antara bagian atas dan bagian bawah sayap mendorong pesawat ke atas.


Aplikasi pada sayap pesawatDengan teori di atas, maka sayap pesawat di buat seperti gambar di bawah ini.

Udara akan mengalir melewati bagian atas sayap dan bagian bawah sayap. Sebenarnya bukan udara yang mengalir melewati sayap pesawat, tapi sayap pesawatlah yang maju “menembus” udara. Tapi kita akan mengasumsikan aliran ini dengan gambar sayap yang diam.Dengan bentuk yang melengkung di atas, maka aliran udara di atas sayap membutuhkan jarak yang lebih panjang dan membuatnya “mengalir” lebih cepat dibandingkan dengan aliran udara di bawah sayap pesawat.Karena kecepatan udara yang lebih cepat di atas sayap, maka tekanannya akan lebih rendah dibandingkan dengan tekanan udara yang “mengalir” di bawah sayap.Tekanan di bawah sayap yang lebih besar akan “mengangkat” sayap pesawat dan disebut GAYA ANGKAT / LIFT.


Karena itu, kecepatan pesawat harus dijaga sesuai dengan rancangannya. Jika kecepatannya turun maka lift nya akan berkurang dan pesawat akan jatuh, dalam ilmu penerbangan disebut STALL. Kecepatan minimum ini disebut Stall Speed.Jika kecepatan pesawat melebihi rancangannya maka juga akan terjadi stall yang dinamakan HIGH SPEED STALL.


PRINSIP PENERBANGAN – 4 GAYA YANG MEMPENGARUHI PESAWATHal yang menarik dari kendaraan yang bernama pesawat terbang adalah terbang ke atas melawan gravitasi bumi. Ini di sebut lift atau gaya angkat. Untuk kesederhanaan tulisan, maka selanjutnya kata lift dan istilah-istilah lain hanya diterjemahkan di awal tulisan.Pembahasan dalam aerodinamika ini dibatasi pada pesawat berbaling-baling dan bermesin piston. Aneka kombinasi letak mesin tidak dibahas. Pesawat dengan model seperti ini mempunyai mesin piston yang memutar baling-baling di depan pesawat. Seperti halnya kipas angin, baling-baling ini meniup udara ke belakang dengan kuat sehingga terjadi reaksi dari pesawat itu sendiri untuk bergerak ke depan. Gaya dorong dari baling-baling ini disebut THRUST. Gaya ini bekerja ke depan.

4 forces of flight Pada waktu bergerak ke depan, udara yang dilewati oleh pesawat menghasilkan gesekan yang menahan gerakan pesawat tersebut. Gaya gesek ini disebut DRAG. Dengan adanya DRAG maka dibutuhkan lebih banyak THRUST untuk menggerakkan pesawat. Pada waktu pesawat digerakkan ke depan dengan kecepatan tertentu, sayap menghasilkan gaya angkat yang disebut LIFT. LIFT ini bertambah seiring dengan bertambahnya kecepatan pesawat. Tapi jika kecepatan pesawat terus ditambah, maka DRAG yang terjadi akan terlalu besar dan sayap pesawat akan berhenti menghasilkan LIFT.Gaya yang terakhir adalah gaya yang kita kenal dengan berat, yang dalam tulisan ini selanjutnya disebut WEIGHT.


H. MOTION

Gerakan adalah tindakan/perlakuan atau proses dari mengubah tempat atau memposisikan. Suatu obyek mungkin sedang bergerak berkenaan dengan satu obyek dan mengisyaratkan lebih sedikit berkenaan dengan yang lain.

Sebagai contoh, seseorang duduk di (dalam) suatu pesawat terbang dengan kecepatan 200 knots pada posisi diam atau tanpa gerak berkenaan dengan pesawat terbang . Sebenarnya orang tersebut sesungguhnya sedang bergerak di udara atau dibumi, sama halnya pesawat terbang itu.Udara tidak punya kekuatan atau menggerakkan, kecuali tekanan, kecuali jika ada di gerakan. ketika sedang ber/menggerakkan, bagaimanapun, Gaya yang menjadikannya suatu ber/menggerakkan obyek, meskipun bergeraknya udara lebih sedikit mempunyai suatu kekuatan menggunakan/menghasilkan sebagai hasil gerakan tersendiri. tidak membedakan di efek kemudian, apakah suatu obyek sedang ber/gerakkan berkenaan dengan udara sedang ber/menggerakkan berkenaan dengan obyek .Aliran udara di sekitar suatu obyek disebabkan oleh pergerakannya udara maupun obyeknya, atau kedua-duanya, disebut/dipanggil angin relatif (relative wind)


I. MOTION

Istilah kecepatan dan percepatan adalah sering digunakan interchangable, tetapi mereka tidak berarti sama.

Kecepatan adalah tingkat gerakan, dan Percepatan adalah tingkat gerakan khususnya memiliki arah dan berhubungan dengan waktu

1. Velocity & Acceleration

Acceleration digambarkan sebagai tingkat perubahan dari percepatan. suatu pesawat terbang yang meningkat percepatannya adalah suatu contoh dari akselerasi yang positif,

Sedangkan pesawat terbang yang lain yang mengurangi percepatan nya adalah suatu contoh dari acceleration yang negatif.

Akselerasi yang positif adalah sering dikenal sebagai akselerasi dan akselerasi negatif dikenal sebagai deceleration (turunnya kecepatan)

HUKUM GERAK DAN GAYA


2.Gerak Lurus

Gerak lurus adalah gerakan suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus. Gerak lurus dapat dibedakan menjadi dua, yaitu : a. Gerak Lurus Beraturanb. Gerak Lurus Berubah BeraturanDalam pembicaraan gerak lurus, terlebih akan dijelaskan tentang pengertian

perpindahan dan jarak. Perpindahan adalah perubahan kedudukan atau posisi suatu benda diukur dari posisi awal ke posisi terakhir benda. Sedangkan jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh suatu benda yang bergerak.

A B C D

Contohnya :Benda bergerak dari titik A kemudian ke titik B, titik C, titik D, lalu berbalik ke titik C sampai titik B.

Jarak yang ditempuh benda = AB + BC + CD + DC + CBPerpindahannya = AB

a.Gerak Lurus Beraturan ( GLB )Gerak lurus beraturan adalah gerak suatu benda dengan lintasan berupa garis

lurus dan kecepatannya setiap saat tetap (tidak mempunyai percepatan). Karena dalam GLB ini kecepatan benda tetap maka berlaku persamaan kecepatan tetap, yaitu :

Hubungan antara perpindahan atau jarak (s) dalam meter, waktu (t) dalam second atau detik dan kecepatan atau kelajuan (v) dalam meter/second atau meter/detik, dapat dilukiskan dengan grafik seperti gambar di bawah ini :


V = S/T

a.grafik hubungan s dengan t

s (m)

0 1 2 3 4 t (s)

b. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)GLBB adalah gerak dengan lintasan berupa garis lurus dan kecepatannya setiap saat selalu berubah secara beraturan. Jadi dalam GLBB ini benda mengalami percepatan tetap.Ada 3 persamaan yang dapat kita gunakan dalam perhitungan GLBB, yaitu :

vt = vo + at

s = vo . t + ½ a . t2

vt2 = vo

2 + 2asDengan :vt = kecepatan akhir benda (m/s)

vo = kecepatan awal benda (m/s)

a = percepatan benda (m/s2)t = selang waktu yang diperlukan (sekon)s = jarakyang ditempuh benda (m)


3. PerlambatanPada GLBB selain percepatan dapat juga terjadi perlambatan. Dalam perlambatan, kecepatan benda makin berkurang sampai suatu saat benda menjadi berhenti. Perlambatan disini diartikan sebagai percepatan yang nilainya negatif. Dengan demikian, persamaan-persamaan dalam GLBB berlaku sekaligus untuk gerak benda yang diperlambat beraturan, dengan catatan nilai perlambatan (a) negatif.



J. MOTION

Hukum Newton tentang gerak dan gayaPada abad ke 17, seorang filosof dan ahli matematika, Sir Isaac Newton, mengemukakan 3 hukum dasar tentang gerak. Memang pada saat itu dia tidak memikirkan tentang pesawat terbang, tapi semua yang kita tahu tentang gerakan mengacu pada tiga hukum dasarnya. Hukum ini, yang disebut hukum Newton adalah sebagai berikut:

Hukum pertama Newton: Sebuah benda yang diam akan tetap diam, dan sebuah benda yang bergerak akan cenderung tetap bergerak dengan kecepatan dan arah yang sama. Dengan sederhana, secara alami, tak ada yang mulai atau berhenti bergerak sampai ada gaya dari luar benda tersebut yang menyebabkan benda tersebut bergerak atau berhenti bergerak. Sebuah pesawat yang parkir di ramp akan tetap diam sampai ada sebuah gaya yang cukup untuk melawan inersia diberikan pada pesawat tersebut. Begitu pesawat tersebut bergerak, maka inersia yang dimiliki menjaga pesawat agar tetap bergerak, tergantung juga dari bermacam-macam gaya yang bekerja pada pesawat tersebut. Gaya-gaya tersebut mungkin menambah gerakan pesawat, atau memperlambat atau mengubah arah pesawat.


J. MOTION

Hukum kedua Newton mengatakan, jika sebuah benda diberikan aksi oleh sebuah gaya yang konstan, hasilnya adalah akselerasi kebalikan yang proporsional dengan massa benda tersebut dan searah dengan gaya yang diberikan. (Dalam bahasa sederhananya: Percepatan sebuah benda yang diberi gaya adalah sebanding dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Editor). Yang sedang dibahas di sini adalah faktor-faktor yang terlibat dalam mengatasi Hukum Newton yang pertama, hukum inersia. Hukum ini meliputi kedua perubahan yaitu arah dan kecepatan, termasuk mulai bergerak dari posisi diam (akselerasi positif) dan berhenti dari posisi bergerak (akselerasi negatif atau deselerasi). Hukum ketiga Newton menyatakan bahwa: ketika sebuah benda memberikan gaya pada benda lain, benda kedua akan memberikan gaya pada benda pertama, dengan sebuah gaya dengan kekuatan yang sama tapi berbeda arah.Senapan yang terhentak ke belakang pada waktu ditembakkan adalah contoh yang jelas dari hukum Newton yang ketiga ini. Perenang lomba yang menekan tembok kolam renang pada waktu berbalik, atau seorang balita yang belajar berjalan adalah fenomena yang diterangkan oleh hukum ini. Pada sebuah pesawat, baling-baling bergerak dan menekan udara ke belakang, akibatnya udara menekan baling-baling (juga pesawatnya) pada arah yang berlawanan- ke depan. Pada sebuah pesawat jet, mesin menghembus tekanan udara panas ke belakang, gaya yang sama dan dengan arah kebalikannya menekan kembali mesin dan menekan pesawat ke depan. Gerakan dari semua kendaraan adalah gambaran yang jelas dari hukum ketiga Newton.


J. MOTION

Newton Laws of Motion

Hukum yang pokok yang mengatur tindakan/perlakuan dari udara terhadap suatu sayap/object adalah hukum newton dari gerakan.

Sederhanya berarti bahwa suatu body/badan pada posisi diam tidak akan pindah gerakkan kecuali jika kekuatan diberlakukan bagi itu. jika sedang ber/gerakkan pada kecepatan yang seragam pada garis lurus. Kekuatan/gaya harus diberlakukan bagi peningkatan atau ber/kurang kecepatan itu

Sejak Udara mempunyai mass, suatu body/badan di artikan dari hukumnya. Ketika suatu pesawat berada dilandasan/tanah dengan mesin/motor yang dihentikan, Inertia pesawat terbang terjaga pada posisi diam.suatu pesawat terbang dipindahkan dari status nya dari istirahat/diam oleh kekuatan daya dorong yang diciptakan oleh baling-baling, dengan berkembangkan gas buangan, atau kedua-duanya. ketika sedang terbang pada kecepatan seragam pada garis lurus, Inertia tendensi menuju ke untuk pesawat terbang ber/gerakkan. beberapa gaya-luar diperlukan untuk merubah pesawat dari alur nya dari penerbangan

HUKUM NEWTON I disebut juga hukum kelembaman (Inersia).


J. MOTION


HUKUM NEWTON II, tentang GAYA berlaku pada objek.hukum ini menyatakan bahwa jika suatu badan yang ber/gerakkan dengan kecepatan yang seragam dilaksanakan oleh suatu gaya-luar

perubahan dari gerakan akan sebanding sejumlah kekuatan, dan gerakan akan berlangsung di arah di mana kekuatan bertindak.Hukum ini pernyataan matematikanya sebagai berikut :

F = m aF = jumlah gaya-gaya pada bendam = massa bendaa = percepatan benda

Jika suatu pesawat terbang sedang terbang melawan terhadap suatu headwind, pasti diper/melambat. jika angin datangnya berasal dari manapun sisi dari aircarft heading, pesawat terbang bertolak/terdorong sedikit keras/kasar maka pilot melakukan tindakan untuk korektif melawan terhadap arah angin.


J. MOTION


HUKUM NEWTON III, tentang AKSI DAN REAKSI.Hukum ini yang untuk tiap-tiap kekuatan tindakan ada sesuatu sama dengan reaksi kebalikan.

Hukum ini sungguh baik digambarkan oleh tindakan dari suatu tangan perenang

Ia mendorong air ke belakang dan dengan demikian menggerakkan sendirinya maju, karena air membalas tindakan dari tangan nya. ketika kekuatan/gaya dari mengangkat pada suatu sayap pesawat terbang sama kekuatan/gaya gratvitasi, pesawat terbang memelihara penerbangan pada tingkatan tertentunya.

Ke tiga hukum dari yang gerakan telah dibahas adalah berhubungan erat dan berlaku bagi/pada teori dari penerbangan dalam banyak kesempatan, semua tiga hukum mungkin beroperasi suatu pesawat terbang pada waktu yang sama

Menggunakan Hukum Newtona. GayaGaya adalah sesuatu yang menyebabkan perubahan gerak benda. Dua buah gaya atau lebih yang dipadukan (dijumlahkan atau dikurangkan) menghasilkan sebuah gaya yang disebut resultan gaya b.Hukum Newton I

Setiap benda akan bergerak lurus beraturan atau diam jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol.

Hukum ini disebut juga hukum kelembaman atau inersia yang dapat di-tuliskan secara matematis :

∑ F = 0

Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sebuah benda berbanding lurus dengan besar gaya itu, dan berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan sama dengan arah gaya itu.

a = F/m

c. Hukum Newton II

Pernyataan diatas dapat dituliskan dalam bentuk persamaan :

atau F = m . a

dengan :m = massa benda (kg)a = percepatan benda (m/s2)F = gaya yang bekerja pada benda (kg m/ s2 atau kg . m . s-2)Dalam SI satuan gaya lebih sering disebut newton, disingkat N. Jadi 1 N = 1 kg . m . s-2

d. Gaya Berat Dan Gaya Normal1.Gaya Berat (W)

Gaya berat atau berat suatu benda adalah besarnya gaya gravitasi yang diterima oleh benda itu. Bila gaya berat ini

w = m . g

diberi lambang w maka menurut hukum newton II :

dengan :m = massa benda ( kg )g = percepatan gravitasi ( m/s )w = gaya berat atau berat benda (kg . m/s2 )Perbedaan massa dan berat :Massa :Merupakan besaran skalar, hanya memiliki besar sajaMerupakan ukuran kelembaman sebuah benda. Makin besar massa sebuah benda, makain besar sifat lembamnya.Berat :Merupakan besaran vektor, selain punya besar juga punya arah yang menuju ke pusat bumi.Merupakan ukuran besarnya gaya tarik bumi terhadap suatu benda.Besarnya tergantung pada keadaan percepatan gravitasi di tempat benda itu berada, makin jauh dari pusat bumi, gaya berat makin kecil.

Apabila sebuah benda mengerjakan gaya pada benda lain (sebagai gaya aksi), maka benda kedua akan mengerjakan gaya pada benda pertama (sebagai gaya reaksi) yang besarnya sama dan berlawanan arah.

Faksi = -Freaksi

e. Hukum III Newton

Pernyataan ini dikenal sebagai hukum II Newton dan sering disebut juga hukum aksi-reaksi. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :

Dari rumusan hukum III Newton tersebut ada dua hal yang perlu diperhatikan, yaitu :Pasangan gaya aksi dan gaya reaksi selalu bekerja pada dua benda yang berlainan.Besar gaya aksi = besar gaya reaksi, tetapi arahnya berlawanan.

AERODYNAMICS AND FLIGHT CONTROLK. AIRFOIL

Airfoil adalah suatu permukaan tersedia untuk memperoleh suatu reaksi yang yang diinginkan dari udara yang dilalui/dipindah/bergerak.

Di bagian yang menerangkan penemuan Newton dan Bernoulli, sudah dibahas secara umum pertanyaan bagaimana sebuah sayap pesawat dapat menerbangkan pesawat yang lebih berat daripada udara.Mungkin keterangannya dapat disederhanakan dengan konsep dasar yang menyatakan bahwa daya angkat (lift) adalah hasil dari aliran fluida (udara) di sekitar sebuah airfoil – atau dalam bahasa sehari-hari. Hasil dari airfoil (sayap) yang bergerak (dengan cara apapun) di udara.

Karena airfoil yang menghasilkan gaya dengan gerakannya melalui udara, diskusi dan keterangan dari struktur airfoil ini, seperti halnya beberapa materi yang diterangkan pada diskusi awal mengenai teori Newton dan Bernoulli akan dipaparkan juga.

AERODYNAMICS AND FLIGHT CONTROLK. AIRFOIL

Kita dapat katakan bahwa semua bagian dari pesawat terbang yang mengkonversi tahanan udara ke dalam suatu kekuatan yang bermanfaat/memanfaatkan reaksi untuk terbang dengan suatu airfoil

Blade dari suatu baling-baling menjadi sangat dirancang/design untuk berputar, bentuk nya dan penyebab posisi adalah suatu tekanan yang lebih tinggi untuk penuh ke depan sedemikian sehingga mereka akan menarik kedepan pesawat terbang.

Profil dari suatu sayap yang konvensional. suatu contoh yang sempurna dari suatu Airfoil. sebagai catatan bahwa permukaan puncak dari profil sayap mempunyai lengkungan yang lebih besar dibanding permukaan bawahnya

Yang berbeda di (dalam) lengkungan dari bagian atas dan bawah permukaan dari sayap dapat membangun daya mengangkat

Sebuah struktur airfoil dirancang untuk mendapat reaksi pada permukaannya dari udara yang mengalir melalui sebuah struktur. Udara beraksi dengan berbagai cara ketika diberikan tekanan dan kecepatan yang berbeda-beda, tapi diskusi akan dibatasi pada bagian yang sangat cukup penting bagi penerbang dalam penerbangan, yaitu airfoil yang dirancang untuk menghasilkan gaya angkat.

Dengan melihat pada bentuk airfoil yang umum, seperti potongan sayap, kita dapat melihat beberapa karakteristik rancangan yang jelas . Perhatikan bahwa ada perbedaan kurva dari bagian atas dan bagian bawah dari permukaan airfoil (kurva ini disebut camber).Camber dari permukaan atas lebih melengkung dibandingkan dengan permukaan bawah, yang biasanya adalah lebih datar

K. AIRFOIL


Pada gambar di atas perhatikan bahwa ada dua bentuk ekstrim dari airfoil juga berbeda dalam penampilannya. Ujung yang menghadap ke arah depan yang dinamakan leading edge, dan bundar, sedangkan ujung yang lain yang disebut trailing edge, cukup sempit dan meruncing.Sebuah garis referensi yang biasanya digunakan untuk membahas airfoil adalah chord line, sebuah garis lurus yang digambar melalui bentuk airfoil dan meghubungkan ujung dari leading dan trailing edge. Jarak dari chord line ini ke bagian atas permukaan dan bagian bawah permukaan sayap menunjukkan besarnya camber bagian atas dan camber bagian bawah.Sebuah garis referensi yang lain digambar dari leading edge sampai trailing edge disebut garis camber rata-rata (mean camber line).Garis rata-rata ini adalah jarak yang sama antara semua titik dari garis permukaan/ kontur sayap.

Gambar Sebaran / profil Tekanan pada sayap ( wind tunnel ) Terlihat di gambar Net Resultance dari gaya-2 yang bekerja pada sayap ada pada daerah orange-pekat (D). Resultan gaya ini lah yg dirasakan sebagai daya angkat psw.

Hal ini juga menjelaskan kenapa sayap air foil datar bisa terbang, tinggal atur AoA saja


K. AIRFOIL

Udara yang sedang mengalir pada permukaan dari sayap harus menjangkau trealing edge dari sayap yang sama butuh sejumlah waktu seperti halnya yang di bawah sayap

Udara yang melewati permukaan puncak berpindah/bergerak pada suatu percepatan yang lebih besar dibanding udara yang melewati dibawah sayap oleh karena semakin besar jarak harus ditempuh sepanjang permukaan atas.

Percepatan yang ditingkatkan, menurut prinsip Bernoulli , bermakna suatu kesesuaian penurunan tekanan pada permukaan. dengan begitu suatu perbedaan tekanan akan terjadi diantara bagian atas dan bawah permukaan sayap mengarah naik ke tekanan lebih rendah

Teoritisnya adalah sejumlah daya angkat dari airfoil pada suatu kecepatan dari 100 m.p.h dapat ditentukan dengan contoh tekanan di atas dan dibawah airfoil hampir pada titik kecepatan yang terbesar


K. AIRFOILSeperti di tunjukkan pada figure 2-3 , pada tekanan 14,54 p.s.i diatas airfoil. Pengurangan tekanan dibanding dibawah airfoil 14,67 p.s.i memberikan perbedaan sebesar 0.13 p.s.i. Perkalian 0.13 dengan 144 ( Jumlah dari square inches bentuk wing) akan menghasilkan gaya angkat sebesar 18.72 pound. Sehingga Dapat dilihat bahwa perbedaan tekanan sekecil itu menyilang pada permukaan airfoil dapat menghasilkan gaya angkat yang sangat besar. Dengan batasan , Gaya angkat dapat meningkat dengan meningkatnya sudut angle of attac padaWing area, aliran kecepatan, atau kerapatan pada udara atau perubahan bentuk Dari airfoil


K. AIRFOIL

1. ANGLE OF ATTACKSebelum memulai diskusi pada angle of attack dan efek efek pada airfoil, kita pertamatama harus memperhatikan term “chord” dan “center of pressure”.

AERODYNAMICS AND FLIGHT CONTROLK. AIRFOIL1. ANGLE OF ATTACK(1) The Chord Line adalah suatu garis lurus yang menghubungkan leading edge dan trailing edge pada airfoil itu. (2) Chord adalah dimensi karakteristik dari airfoil . (3) Mean-Camber garis adalah satu garis digambar/ditarik separuh jalan antara yang bagian atas dan bawah permukaan . Kenyataannya, garis tali ini menghubungkan akhir dari garis mean-camber. (4) Bentuk dari mean-camber garis adalah sangat penting di (dalam) menentukan karakteristik aerodinamika dari suatu bagian airfoil. Maksimum Chamber ( pengganti pada garis utama pada chord line ) dan penempatan dari maksimum chamber membantu mengarahkan/menggambarkan bentuk dari mean-camber garis. Jumlah ini dinyatakan pecahan atau persen dari dasar tali dimensi itu. Typivcal kecepatan rendah airfoil mungkin punya suatu maksimum camber 4 persen hingga 40 persen di belakang dari leading edge.(5) Ketebalan dan distribusi ketebalan dari profil adalah kekayaan yang penting dari suatu bagian. penempatan dan Ketebalan yang maksimum dari ketebalan maksimum menggambarkan ketebalan dan distribusi dari ketebalan dan dinyatakan pecahan atau persen dari tali itu. Typical kecepatan rendah airfoil mungkin punya suatu ketebalan yang maksimum dari 12 persen hingga 30 persen di belakang dari leading edge.


G. AIRFOIL

( 6) Radius Leading edge dari airfoil adalah jari-jari pembulatan yang diberikan membentuk leading edge. radius dari lingkaran yang memusat sejajar tangen leading edge chamber dan menghubungkan poin-poin tangensi dari bagian atas dan bawah permukaan dengan leading edge. typical leading edge radius adalah nol ( sudut mata pisau) 1 atau 2 persen. ( 7) Gaya angkat yang diproduksi oleh suatu airfoil adalah hasil gaya netto yang tegaklurus dengan angin yang relatif (relative wind). ( 8) Drag yang terjadi pada suatu airfoil adalah hasil gaya netto yang paralel dengan angin yang relatif.( 9) Sudut serang (Angel of attack) adalah sudut antara garis tali dan angin yang relatif. Sudut dari serang diberi notasi stenografi

1. ANGLE OF ATTACK


K. AIRFOIL


K. AIRFOIL

Setiap masing-masing bagian dari suatu Airfoil atau permukaan sayap, kekuatan/gaya yang kecil selalu hadir kekuatan/gaya ini berbeda tarikan dan arahnya pada gaya apapun yang bertindak pada didepan area lain atau dibelakang dari titik ini.

kemungkinan untuk tambahan semua gaya/kekuatan yang kecil secara mathematically, dijumlahkan dan disebut gaya-resultan mengangkat.

Gaya-Resultan ini mempunyai tarikan, arah dan penempatan dan dapat diwakili sebagai panah/garis vektor, seperti ditunjukkan figur 2-4.

Titik-Potong dari garis gaya-resultan dengan garis tali (chord line) dari Airfoil disebut garis-tekanan [center of pressure].

Garis-Tekanan (center of pressure) berjalan/bergerak terus sepanjang airfoil chord hingga perubahan angle of attack.

Seluruh kebanyakan dari penerbangan mencakup, garis-tekanan (center of pressure) bergerak maju dengan meningkat/menambah angle of attack dan kebelakang dengan mengurangi angle of attack.


K. AIRFOILEfek dari meningkat/bertambahnya angle of attack pada center of pressure ditunjukkan di (dalam) figur 2-5.

AERODYNAMICS AND FLIGHT CONTROLK. AIRFOILTujuan dari penerapan vektor gaya ini adalah istilah “pusat tekanan” atau “Center of Pressure” (CP). Pada nilai tertentu dari angle of attack, CP adalah titik di mana gaya resultan menyeberangi chord line. Titik ini dinyatakan dalam persentase chord dari airfoil tersebut. Sebuah CP pada 30% dari sebuah chord yang panjangnya 60 inci adalah 18 inci dari bagian belakang ujung sayap (trailing edge). Maka akan terlihat bahwa seorang perancang pesawat akan menempatkan sayap sehingga pusat tekanan (CP) akan berada pada Center of Gravity (CG), pesawat akan selalu seimbang. Kesulitan akan timbul karena lokasi dari CP akan berubah sesuai dengan angle of attack dari pesawat tersebut.Pada sikap (attitude) pesawat yang normal, jika angle of attack ditambah maka CP bergerak maju ke depan dan jika angle of attack dikurangi CP akan bergerak mundur ke belakang


K. AIRFOIL

Perubahan angle of attack terhadap perubahan sikap pesawat terbang , hakekatnya angle of attack mempunyai banyak andil untuk menentukan life/ gaya angkat, terutama menjadi pertimbangan yang utama ketika merancang airfoilProperly rancangan/design airfoil , bertambah/peningkatan gaya angkat (lift) seiring dengan bertambahnya/meningkatnya angle of attack.Ketika angle of attack adalah meningkat/bertambah secara berangsur-angsur ke arah positif angle of attack, peningkatan komponen gaya angkat (lift) dengan cepat sampai ke suatu titik yang tertentu dan kemudian tiba-tiba mulai jatuh (drop off) . Selama tindakan ini peningkatan komponen drag secara pelan-pelan pada mulanya/awalnya dan kemudian dengan cepat mulai mengangkat untuk jatuh.

Ketika angle of attack meningkat/bertambah pada sudut dari maksimum gaya angkat (lift), titik buble telah terjangkau. Ini dikenal/diketahui sebagai sudut genting (critical angle). Ketika sudut genting/critical angle dicapai, udara yang mengalir dipermukaan atas dari airfoil mulai burble atau berpusar. ini Berarti bahwa udara mulai pecah sepanjang dari bagian atas (upper chamber line) pada sayap.


K. AIRFOIL

Apa jadinya bila pada area tersebut berkurang tekanannya kini diisi oleh ini udara burbling(berpusar). Ketika ini terjadi, sejumlah gaya mengangkat (lift) terjatuh (drop) dan Drag menjadi berlebihan. Kekuatan dari gaya berat menggunakan dirinya sendiri, dan hidung dari pesawat terbang jatuh (drops). Dengan begitu kita lihat bahwa titik pusar (burble point) adalah sudut jatuh (stalling angle).Ketika kita sudah melihat, distribusi dari gaya tekanan (di) atas airfoil bervariasi dengan angle of attack.

Aplikasi dari gaya-resultan, yang [itu] adalah.

Garis-Tekanan (center of pressure), bervariasi dengan selalu berhubungan. dengan peningkatan sudutnya ini, Garis-tekanan (center of pressure) bergerak maju dan sudutnya (anglenya) bertambah Garis-tekanan (center of pressure) bergerak mundur dan sudutnya (anglenya) berkurang

Perjalanan yang yang tidak stabil dari garis-tekanan (center of pressure) adalah karakteristik dari pada kenyataannya semua Airfoil


K. AIRFOIL

2. Angle of Incidence Sudut tajam (Acute angle) pada tali sayap (wing chord) dengan membuat poros yang membujur pada pesawat terbang disebut sudut masuk (angle of incident) ( figure 2-6), atau sudut pada sayap menentukan. Sudut masuk (angle of incidence) dalam banyak kasus adalah suatu yang ditetapkan/perbaiki, sudut terpasang. Ketika leading adge dari sayap adalah lebih tinggi dibanding trailing edge, sudut masuk (angle of incident) disebut positif. Sudut masuk (angle of incident) adalah negatif ketika leading edge lebih rendah dari trailing edge pada sayap itu.


K. AIRFOIL3. Wing Area

Area sayap (Wing area) di/terukur dalam satuan square feet dan meliputi part/bagian luar badan pesawat terbang. Sayap area (Wing area) adalah cukup diuraikan seperti area bayang-bayang sayap pada tengah bulan. Ditunjukkan bahwa gaya angkat (Lift) dan gaya hambat (Drag) bertindak pada suatu sayap (wing) adalah dengan kasar sebanding pada area sayap. Maknanya ini bahwa jika area sayap dilipat-tigakan, gaya mengangkat dan menghambat dilipat-tigakan.

4. Shape of the airfoil.

Bentuk dari Airfoil menentukan jumlah turbulance atau gesekan kulit (Skin) yang akan dihasilkan. Bentuk dari suatu sayap konsekwen mempengaruhi efisiensi dari sayap

Properties Airfoil berbeda dengan sayap atau properties pesawat terbang oleh karena efek dari platform sayap itu. Suatu sayap mungkin punya berbagai bagian Airfoil dari root ke tip, taper, twist, dan sweepback

Properties hasil sifat sifat gaya dari sayap ditentukan oleh aksi dari tiap bagian sepanjang span (lebar rentangan/lebar sayap)


K. AIRFOIL


Turbulence dan Skin friction dikendalikan sebagian besar oleh perbandingan kehalusan (Fineness ratio) , yang mana digambarkan sebagai perbandingan/ratio Chord of aerofoil pada ketebalan yang maksimum

Jika sayap mempunyai suatu perbandingan kehalusan yang tinggi, merupakan suatu sayap yang sangat tipis.

Suatu sayap yang tebal mempunyai suatu perbandingan kehalusan yang rendah

Suatu sayap dengan suatu perbandingan kehalusan yang tinggi menghasilkan sejumlah besar skin friction.

Suatu sayap dengan suatu perbandingan kehalusan yang rendah menghasilkan sejumlah besar turbulance

Jauh lebih baik sayap adalah berkompromi antara dua ekstrim ini untuk memegang/menjaga kedua-duanya pergolakan (turbulance) dan friksi kulit ( skin friction) persis sama benar minimumnya.


K. AIRFOIL

4. Shape of the airfoil.Efisiensi pada sayap di/terukur dalam kaitan dengan ratio perbandingan gaya angkat (lift) atas gaya hambat (drag) ( L/D) .

Perbandingan ini bervariasi terhadap angle of attack tetapi menjangkau pada nilai maksimumnya yang terbatas khususnya pada angle of attack.

Pada sudut ini, sayap telah mencapai efisiensi yang maksimum nya.

Bentuk dari Airfoil adalah faktor yang menentukan angle of attack di mana sayap diharapkan memperoleh hasil yang paling efisien, dan juga menentukan derajat tingkat dari efisiensi.

Riset telah menunjukkan bahwa Airfoil paling efisien untuk penggunaan umum mempunyai ketebalan yang maksimum sekitar sepertiga ke belakang leading edge dari sayap itu.

High Lift Wings dan High Lift Devices untuk sayap-sayap telah berkembang dengan bentuk airfoil untuk menghasilkan efek efek yang diinginkan agar jumlah daya angkat yang produksi oleh suatu bentuk airfoil akan meningkat dengan suatu peningkatan pada kelengkungan wing


K. AIRFOIL


Camber mengacu pada lengkungan dari suatu bentuk airfoil di atas dan dibawah garis tali permukaan ( the chord line surface). Kelengkungan bagian atas mengacu pada bidang permukaan atas , Kelengkungan bagian bawah mengacu pada bidang dipermukaan bawah artinya kelengkungan garis rata dari bagian itu. Kelengkungan adalah positif ketika keberangkatan dari garis tali keluar, dan negatif ketika garis tali kedalam. Seperti itu, High Lift Wing mempunyai positif kelengkungan yang besar pada kondisi yang sama dengan terus meningkat kelengkungan yang bagian atas daripada permukaan bagian bawah.

Wing Flap penyebab suatu sayap yang biasa untuk mendekati kondisi sama ini dengan terus meningkatnya kelengkungan bagian atas dan dengan menciptakan kelengkuan bagian bawah negatif . Hal Ini juga diketahui bahwa besarnya wingspan dapat dibandingkan pada tali (Chord), semakin besar gaya angkat yang diperoleh. Perbandingan ini disebut kelancipan (Aspect Ratio). Yang lebih tinggi kelancipan (Aspect Ratio), semakin besar gaya angkatnya. Kendati manfaat dari suatu peningkatan kelancipan (Aspect Ratio) itu telah ditemukan , batasan yang definitif itu menjadi pertimbangan pada struktural dan gaya hambat (drag) nya.

Pada sisi lain, suatu bentuk airfoil yang dengan sempurna diefektifkan dan menawarkan hambatan udara yang kecil/sedikit kadang-kadang tidak mempunyai tenaga pengangkatan yang cukup untuk mengangkat pesawat dari tanah. Seperti itu, pesawat terbang yang modern mempunyai bentuk airfoil yang membentur suatu medium ekstrim, dengan bentuk bermacam-macam menurut kebutuhan pesawat terbang di mana itu dirancang.


K. AIRFOIL


Konstruksi sayap, untuk mendapatkan aksi gaya yang lebih besar dari beratnya, dilakukan dengan membentuk sayap sedemikian rupa sehingga mengambil keuntungan dari reaksi udara terhadap hukum fisika tertentu dan juga membuat dua aksi dari massa udara, yaitu: tekanan secara positif aksi daya angkat dari aliran udara di bawah sayap dan tekanan negatif dari aksi aliran udara di atas sayap.Ketika aliran udara menabrak permukaan bawah sayap yang relatif datar sewaktu pesawat didongakkan dengan sudut tertentu, maka udara akan dipaksa untuk bergerak ke bawah dan menghasilkan reaksi ke atas dengan gaya angkat positif, di saat yang sama aliran udara yang menabrak bagian atas dari lengkungan leading edge sayap akan dibelokkan ke atas. Dengan kata lain, sebuah bentuk sayap yang membuat aksi pada udara dan menekannya ke bawah akan membuat reaksi yang sama dari udara, yang menekan sayap ke atas. Jika sayap dibentuk sedemikian rupa sehingga menghasilkan daya angkat (lift) yang lebih besar dari berat pesawat itu sendiri, pesawat itu akan terbang.Bagaimanapun, jika semua daya angkat yang dibutuhkan bisa didapatkan dari membelokkan udara oleh permukaan bagian bawah sayap, maka sebuah pesawat hanya membutuhkan sebuah sayap yang datar seperti sebuah layangan.


K. AIRFOIL

4. Shape of the airfoil.Hal ini, tentunya, bukanlah hal yang benar, dalam beberapa kondisi, aliran udara yang kacau yang bersirkulasi di trailing edge dari sayap dapat mengakibatkan pesawat kehilangan daya angkat dan kecepatan.Keseimbangan dari daya angkat yang dibutuhkan untuk mendukung pesawat datang dari aliran udara di atas sayap. Inilah kuncinya penerbangan. Kenyataan bahwa sebagian besar daya angkat adalah hasil dari aliran udara di atas sayap, harus benar-benar dipahami untuk meneruskan pelajaran penerbangan ini.Tidak akan ada akurat atau membuat lebih mudah, untuk membuat persentase daya angkat yang dibangkitkan oleh bagian atas airfoil dibandingkan dengan yang didapat dari bagian bawah airfoil.Hal ini karena tidak ada nilai konstan dan akan bervariasi, bukan hanya karena kondisi penerbangan, tapi juga karena berbagai rancangan sayap.Harus dimengerti bahwa airfoil yang berbeda akan mempunyai karakteristik yang berbeda pula. Beribu-ribu airfoil telah di tes di terowongan angin dan di penerbangan yang sesungguhnya, tapi tak ada sebuah pun airfoil yang bisa dipakai di semua kebutuhan penerbangan. Berat, kecepatan dan keperluan dari setiap pesawat akan membedakan bentuk bangun dari airfoil tersebut. Sudah dipelajari bertahun-tahun yang lalu, bahwa airfoil yang paling efisien untuk memproduksi daya angkat adalah bentuk cekung di permukaan bawah sayap. Kemudian diketahui bahwa rancangan ini mengorbankan terlalu banyak kecepatan ketika membuat daya angkat, dan tidak cocok untuk penerbangan dengan kecepatan tinggi. Juga menarik untuk dicatat, bahwa pada waktu melalui perjalanan waktu ilmu rekayasa, jet terbaru dengan kecepatan tinggi dapat mengambil keuntungan dari karakteristik daya angkat yang tinggi dari cekungan airfoil. Leading edge (Krueger) flaps dan trailing edge (Fowler) flaps ketika dikeluarkan dari struktur dasar sayap, secara harfiah mengubah bentuk airfoil kembali pada bentuk klasik cekung, yang membuat daya angkat lebih pada kecepatan rendah.Di lain sisi, sebuah airfoil yang streamline sempurna dan mempunyai tahanan angin yang rendah, kadang-kadang tidak memiliki cukup daya angkat untuk mengangkat pesawat dari permukaan bumi. Jadi pesawat modern memiliki airfoil yang rancangannya sangat ekstrim, dengan bentuk berbeda berdasarkan untuk keperluan apa pesawat itu dirancang. Gambar berikut memperlihatkan beberapa bentuk airfoil.


K. AIRFOIL



L. CENTER OF GRAFITYGravity adalah gaya tarik yang menuju/tendensi ke bawah semua badan ke lapisan pusat bumi. Pusat gravitasi mungkin diperlakukan sebagai suatu titik di mana semua berat/beban dari pesawat terbang dipusatkan. Jika pesawat terbang telah didukung ada pusat gravitasi yang tepat , itu akan menyeimbangkan didalam posisi apapun.

Pusat gravitasi menjadi penting yang utama di dalam suatu pesawat terbang, Karena posisi nya mempunyai suatu ketegasan besar untuk stabilitas. Pusat gravitasi ditentukan oleh umumnya perancangan pesawat terbang [itu]. Perancang menaksir berapa banyak garis-tekanan akan bepergian. Ia kemudian menentukan pusat gravitasi (center of grafity) di depan garis-tekanan (center of pressure) untuk disesuaikan kecepatan penerbangan dalam rangka menyediakan suatu saat/momen pemugaran/perpindahan yang cukup untuk reaksi keseimbangan.

Karena Center of Gravity adalah titik yang tetap pada tempatnya, maka telah terbukti bahwa pada saat angle of attack bertambah, Center of Lift (CL) bergerak maju di depan Center of Gravity, membuat gaya yang cenderung menaikkan hidung pesawat atau cenderung menaikkan angle of attack ke nilai yang lebih tinggi

Di sisi lain, jika angle of attack dikurangi, Center of Lift (CL) bergerak ke belakang dan cenderung banyak mengurangi angle of attack. Di sini terlihat, bahwa airfoil yang umum adalah tidak stabil (unstable) dan sebuah alat tambahan seperti permukaan ekor yang horisontal, perlu ditambahkan untuk membuat pesawat seimbang secara longitudinal.


L. CENTER OF GRAFITY

Keseimbangan pesawat dalam sebuah penerbangan bergantung pada posisi relatif Center of Gravity (CG) dan Center of Pressure (CP) dari airfoil. Pengalaman telah memperlihatkan bahwa pesawat dengan Center of Gravity di sekitar 20 persen dari chord sayap dapat dibuat untuk menyeimbangkan pesawat dan terbang dengan memuaskan. Sayap yang meruncing (tapered) mewakili berbagai macam bentuk chord sayap sepanjang sayap (wing span). Hal yang lain kemudian menjadi penting untuk menentukan dari beberapa bentuk chord bagaimana menyatakan titik keseimbangan. Chord ini yang dikenal dengan Mean Aerodynamic Chord (MAC), biasanya didefinisikan sebagai chord dari sayap khayalan yang untapered, yang akan mempunyai karakteristik Center of Pressure yang sama seperti sayap sebenarnya.Muatan pesawat dan penyebaran berat juga mempengaruhi Center of Gravity dan menyebabkan gaya tambahan yang pada gilirannya mempengaruhi keseimbangan pesawat.


M. THRUST AND DRAG.

Suatu pesawat terbang sedang terbang terus menjaga keseimbangan gaya gaya yang bekerja . Benar-Benar, konflik yang tidak dapat dihindari kendengaranya, tetapi kunci semua konfigurasi/manuver yang dilakukan di udara. Tidak ada apapun misterius disekitar gaya gaya ini, Gaya gaya tersebut dapat di identifikasi dan dikenal. Arah di mana gaya gaya bertindak dapat dihitung dan pesawat terbang itu sendiri adalah dirancang tersedia keuntungan dari tiap type penerbangannya.

Dalam semua jenis penerbangan, kalkulasi penerbangan didasarkan dengan ketertarikan dan arah pada empat gaya : berat/beban (weight), mengangkat (lift), menghambat (drag), dan Dorong (Thrust) see figure 2-7


M. THRUST AND DRAG.

BERAT/BEBAN (WEIGHT) adalah dari gaya berat yang bertindak mengarah ke bawah atas semua hal yang berada di pesawat terbang itu, seperti pesawat terbang itu sendiri, crew, bahan bakar, dan muatan. MENGANGKAT (LIFT) tindakan dengan tegak lurus dan kerjanya berlawanan dari effect berat/beban. MENGHAMBAT (DRAG) adalah suatu kekuatan penghalang yang mundur dan disebabkan oleh gangguan dari airflow oleh sayap-sayap, badan pesawat terbang, dan object yang menonjol. DAYA DORONG (THRUST) yang diproduksi oleh powerplant adalah gaya kedepan yang mengalahkan kekuatan dari drag

Catatan bahwa empat gaya ini adalah hanya di (dalam) menyempurnakan keseimbangan ketika pesawat terbang lurus dan tingkat penerbangan yang tidak dipercepat. Kekuatan dari gaya mengangkat dan gaya menghambat adalah mengarahkan hasil dari hubungan diantara angin yang relatif (relative wind) dan pesawat terbang. Kekuatan dari mengangkat selalu bertindak tegaklurus terhadap angin yang relatif (relative wind), dan kekuatan dari menghambat selalu bertindak paralel terhadap angin yang relatif (relative wind) dan ke arah yang sama. Gaya gaya itu adalah benar-benar komponen yang diproduksi suatu resultan gaya angkat pada sebuah wing seperti ditunjukkan di figur 2-8.


M. THRUST AND DRAG.


Berat/Beban mempunyai suatu hubungan yang terbatas dengan gaya angkat (Lift), dan daya dorong (thrust) dengan daya hambat (Drag). Hubungan ini adalah sungguh sederhana, tetapi sangat penting di (dalam) pemahaman ilmu gaya udara dari terbang. Seperti dinyatakan sebelumnya, mengangkat adalah kekuatan yang menaik sedang terbang bertindak tegaklurus terhadap angin relatif [relative wind]. Daya angkat (Lift) diperlukan untuk menetralkan berat/beban pesawat terbang, yang disebabkan dari daya berat bertindak pada massa dari pesawat terbang itu. Berat/Beban ini memaksa tindakan mengarah ke bawah melalui suatu titik yang disebut pusat gravitasi [center of gravity)] yang mana menjadi titiknya pokok di mana semua berat/beban dari pesawat terbang dianggap sebagai dipusatkan. Ketika daya angkat didalam keseimbangan dengan daya berat/beban, pesawat terbang bukan tidak kehilangan ketinggian


Jika daya angkat menjadi berkurang dari beban, Pesawat terbang akan kehilangan ketinggiannya. Ketika gaya angkat adalah lebih besar dari berat/beban, Pesawat terbang akan memperoleh tambahan ketinggian.Daya hambat harus diperdaya dalam urutan untuk pesawat terbang dapat berpindah;gerak, adalah penting untuk memperoleh Daya angkat. Untuk mengalahkan Daya hambat (drag) dan pesawat terbang dapat berpindah/bergerak kedepan, kekuatan yang lain adalah penting. Kekuatan ini adalah daya dorong. Daya dorong berasal dari propulsi jet atau dari suatu baling-baling dan kombinasi mesin/motor. Pancaran teori dorongan didasarkan pada Newton'S Third Law Of Motion/Hukum Gerak Ketiga Newton yang untuk tiap-tiap tindakan ada sesuatu kesamaan dan reaksi kebalikan. Sebagai contoh, suatu senapan ketika peluru tampil ke depan reaksi senapan kebelakang. Mesin/Motor turbin menyebabkan suatu massa dari udara untuk dipindahkan mundur pada percepatan yang tinggi yang menyebabkan suatu reaksi maju menggerakkan pesawat terbang itu.


Pada Propeller/Engine kombinasi, baling-baling adalah benar-benar dua atau lebih airfoil yang berputar menjulang pada atas suatu poros mendatar. Gerakan dari blade melalui udara menghasilkan gaya angkat yang serupa pada wing, tetapi tindakan / perlakuannya arahnya horisontal, menarik kedepan pesawat terbang itu.Sebelum pesawat terbang mulai untuk bergerak, daya dorong harus digunakan. selanjutnya untuk bergerak dan memperoleh kecepatan , sampai daya dorong dan gaya hambat (drag) adalah sama. Dalam rangka memelihara suatu kecepatan yang mantap, daya dorong dan daya hambat (drag) harus sama, sama halnya daya angkat (Lift) dan berat/beban (Weight) harus sama untuk penerbangan horisontal. Kita sudah melihat bahwa terus meningkatkan gaya angkat maknanya bahwa pesawat terbang bergerak ke atas, sedangkan menurunkan gaya angkat sedemikian sehingga menyebabkan pesawat terbang kehilangan ketinggian. Suatu aturan yang serupa berlaku bagi dua daya dorong dan daya hambat. Jika rpm dari mesin/motor dikurangi, daya dorong dikurangi, dan pesawat terbang melambat. Sepanjang daya dorong kurang dari daya hambat (drag), pesawat terbang perjalanannya semakin pelan-pelan sampai kecepatan nya adalah tidak cukup untuk mendukung di udara.


Demikian juga, jika rpm dari mesin/motor ditingkatkan, daya dorong menjadi lebih besar dari daya hambat, dan kecepatan dari pesawat terbang bertambah. Sepanjang daya dorong melanjut untuk lebih besar dari daya hambat, pesawat terbang melanjut untuk mempercepat. Ketika daya hambat sama daya dorong , pesawat terbang akan terbang pada suatu kecepatan yang mantap.

Gerak nisbi di udara atas suatu object bahwa hasil daya angkat juga menghasilkan daya hambat. Daya Hambat adalah perlawanan udara pada object yang ber/gerakkan dilaluinya. Jika suatu pesawat terbang sedang terbang pada suatu tingkatan kasar tertentu, daya angkat tindakan tegak lurus juga mendukung sementara daya drag secara horisontal tetap memegang/menjaganya kembali. Total jumlah daya hambat (drag) suatu pesawat terbang terdiri dari dari banyak daya hambat, , kita akan hanya mempertimbangkan tiga hal- PARASIT DRAG, PROFIL DRAG, DAN INDUCED DRAG.


Parasit Drag terdiri dari sebagai suatu kombinasi dari banyak Daya Hambat yang berbeda. Obyek Manapun yang diarahkan pada suatu pesawat terbang menawarkan beberapa resistansi di udara, dan semakin banyak object di airstream, semakin besar parasit drag. Sedang parasit drag dapat dikurangi dengan mengurangi / menurunkan banyaknya bagian berlebih agar sedikit praktis dan lurus/ramping bentuknya, skin friction adalah jenis parasit drag paling sukar untuk dikurangi. Tidak ada permukaan dengan sempurna kelembutannya. Bahkan permukaan machined ketika diperiksa di bawah perbesaran mempunyai suatu penampilan yang tidak seimbang. Permukaan yang kasar ini membelokkan udara mendekati permukaan yang menyebabkan resistansi untuk memperlancar airflow. Skin Friction dapat dikurangi dengan penggunaan penghapusan dan Amplas yang menghaluskan kepala paku-keling (Rivet), kekasaran, dan ketidakteraturan yang lain. Profil Drag mungkin mempertimbangkan parasit drag pada bentuk airfoil itu. Berbagai komponen dari parasit drag adalah semua sama sifatnya sebagai Profil Drag.


Perlakuan pada airfoil yang memberi daya angkat juga menyebabkan induced drag. Ingat bahwa tekanan di atas sayap adalah kurang pada saat diangkasa, dan tekanan dibawah sayap memadai/sama dengan atau lebih besar dari tekanan udara. Cairan selalu berpindah;gerakkan dari tekanan tinggi ke arah tekanan rendah, ada suatu Spanwise (lebar sayap) bergerak diudara dari dasar pada sayap luar dari badan pesawat terbang dan menaik di sekitar ujung sayap [itu]. Arus udara ini mengakibatkan " spillage" (di) atas ujung sayap, dengan demikian membentuk suatu pusaran dari udara dinamakan A Vortex ( menggambarkan 2-9). Udara dibidang atas permukaan mempunyai suatu kecenderungan untuk pindah ke arah badan pesawat terbang dan mulai menghilang di trealing edge. Angin ini membentuk suatu pusaran air yang yang serupa di bagian dalam dari trailing edge pada sayap itu. Vortices ini meningkatkan drag , oleh karena dapat menyebabkan/menghasilkan turbulansi, dan mendasari terbentuknya Induced drag.


Sama halnya daya angkat bertambah/meningkat dengan meningkatnnya angle of attack, Induced drag juga meningkat/kan seperti meningkatnya angle of attack menjadi lebih besar. Ini terjadi sebab angle of attack ditingkatkan, ada suatu beda tegangan yang lebih besar antara puncak dan alas dari sayap itu. Penyebab ini lebih tajam dari vortices yang tersedia, sehingga menghasilkan lebih turbulansi dan lebih induced drag.

Kapan saja suatu pesawat terbang berubah sikap nya, harus berpaling satu atau lebih pada tiga sumbu. Gambar 2-10 menunjukan ke tiga sumbu, yangmana berbentuk garis khayal yang melintas pusat dari pesawat terbang itu.Sumbu dari suatu pesawat terbang dapat diperlakukan sebagai poros sumbu yang khayal di sekitar yang mana putaran pesawat terbang seperti suatu roda/kemudi. Di pusat, di mana semua tiga sumbu tumpang tindih, masing-masing adalah tegaklurus pada dua yang lainnya . Poros yang meluas menurut panjang melalui/sampai badan pesawat terbang dari hidung hingga ekor disebut poros yang membujur (Longitudinal axis). Poros yang meluas bersilang-silang, dari ujung sayap ke ujung sayap, adalah poros yang cabang samping (Lateral axis). Poros yang lewat melalui/sampai pusat, dari atas sampai ke bawah, disebut poros yang vertikal (Vertical axis).

N. AXES OF AN AIRCRAFT


Mengisyaratkan tentang poros yang membujur (Longitudinal axis) menyerupai gulungan dari suatu kapal dari sisi ke sisi. Sesungguhnya, nama yang digunakan di (dalam) gambarkan gerakan tentang suatu sumbu tiga pesawat terbang adalah terminologi mula-mula di bidang nautika. Mereka telah (menjadi) menyesuaikan diri dengan - istilah menurut ilmu penerbangan oleh karena persamaan dari mengisyaratkan antara suatu pesawat terbang dan suatu kapal.Seperti itu, gerakan tentang poros yang membujur (Longitudinal axis) disebut gulungan (Roll); gerakan sepanjang yang cabang samping ( crosswing) poros (Lateral axis) disebut melempar (Pitch). Akhirnya, suatu pesawat terbang menggerak-gerakkan poros vertikal nya (vertical axis) adalah disebut penyimpangan (Yaw). Ini adalah suatu gerak horisontal dari hidung dari pesawat terbang itu. Roll, Pitch, dan Yaw - adalah gerakan yang dibuat pesawat terbang pada membujur (longitudinal), cabang samping (Lateral), dan sumbi vertikal- dikendalikan dengan tiga permukaan kendali. Gulungan (Roll) diproduksi oleh kemudi guling (Aileron), yang ditempatkan; terletak di tepi dari sayap-sayap itu. Pitch dilakukan oleh elevator, bagian belakang dari perakitan ekor horisontal. Penyimpangan (Yawing) dikendalikan dengan kemudi, bagian belakang dari itu perakitan ekor vertikal.


O. STABILITY AND CONTROL

Suatu pesawat terbang harus mempunyai stabilitas cukup untuk memelihara suatu jalur penerbangan seragam dan memulihkan dari berbagai gaya yang merepotkan. Juga, mencapai jauh lebih baik capaian, pesawat terbang harus mempunyai tanggapan yang sesuai bergeraknya kendali .

Tiga terminologi yang nampak di (dalam) diskusi yang manapun dari stabilitas dan kendali adalah: ( 1) Stabilitas, ( 2) cara menggerakkan, dan ( 3) controllability. Stabilitas adalah karakteristik dari suatu pesawat terbang yang menuju/tendensi menyebabkan ia terbang (lepas tangan) lurus/langsung dan sesuai level jalur penerbangan. Cara Menggerakkan adalah kemampuan dari suatu pesawat terbang untuk diarahkan sepanjang suatu diinginkan jalur penerbangan dan untuk melawan stresses dikenakan. Controllabilitas adalah mutu dari tanggapan dari suatu pesawat terbang atas perintah pilot selagi/sedang bermanuver pesawat terbang .


1. Static Stability

Suatu pesawat terbang adalah dalam keadaan keseimbangan ketika pen;jumlahan dari semua gaya bertindak pada pesawat terbang dan semua pada waktu memadai;sama dengan nol. Suatu pesawat terbang di (dalam) keseimbangan tidak mengalami apapun akselerasi, dan pesawat terbang melanjut kondisi yang mantap terhadap penerbangannya. Suatu hembusan keras dari angin atau suatu pembelokan dari kendali mengganggu keseimbangan [itu], dan pesawat terbang mengalami akselerasi dalam kaitan dengan keadaan tak seimbang dari saat/momen atau kekuatan.

Ke tiga jenis stabilitas yang statis digambarkan oleh karakter dari pergerakan yang mengikuti beberapa gangguan dari keseimbangan. Stabilitas statis positif ada ketika obyek yang diganggu menuju ke untuk kembali ke keseimbangan. Stabilitas statis negatif atau ketidakstabilan statis ada ketika obyek yang diganggu menuju ke untuk melanjut di arah dari gangguan. Stabilitas statis netral ada ketika obyek yang diganggu tidak punya kecenderungan untuk kembali[kan maupun melanjut di arah penggantian/jarak, tetapi sisa di (dalam) keseimbangan di arah dari gangguan. Tiga ini jenis stabilitas digambarkan di (dalam) figur 2-11.


2. Dynamic Stability

Sementara stabilitas yang statis berhadapan dengan kecenderungan dari suatu badan yang dipindahkan untuk kembali ke keseimbangan, stabilitas yang dinamis berhadapan dengan menghasilkan gerakan berapa lama kemudian. Jika suatu obyek diganggu dari keseimbangan, waktunya dari menghasilkan gerakan menggambarkan stabilitas yang dinamis dari menolak. Secara umum, suatu obyek mempertunjukkan stabilitas yang dinamis positif jika amplitudo dari pengurangan gerakan berapa lama kemudian. Jika amplitudo dari peningkatan gerakan berapa lama kemudian, obyek dikatakan kepada menguasai ketidakstabilan yang dinamis. Pesawat terbang apapun harus mempertunjukkan derajat tingkat yang diperlukan dari stabilitas yang dinamis dan statis. Jika suatu pesawat terbang telah dirancang dengan ketidakstabilan yang statis dan suatu cepat tingkat ketidakstabilan yang dinamis, pesawat terbang akan sangat sulit, jika tidak mustahil, terbang. Pada umumnya, stabilitas yang dinamis positif diperlukan di (dalam) suatu pesawat terbang mendisain untuk mencegah yang tak dapat disetujui dilanjutkan goyangan dari pesawat terbang itu.

AERODYNAMICS AND FLIGHT CONTROL3. Longitudinal Stability

Ketika suatu pesawat terbang mempunyai suatu kecenderungan untuk [menyimpan/pelihara] suatu angle of attack yang tetap dengan references pada relative wind itu , ketika tidak cenderung untuk menurunkan hidung nya dan menyelam atau mengangkat hidung nya dan stall- konon untuk mempunyai stabilitas memanjang. Stabilitas memanjang mengacu pada gerakan pitch. Alat penstabil yang horisontal adalah permukaan yang utama yang mengendalikan stabilitas memanjang. Tindakan dari alat penstabil tergantung pada kecepatan dan angle of attack dari pesawat terbang itu. Gambar 2-12 menggambarkan kontribusi dari ekor mengangkat ke stabilitas. Jika pesawat terbang ber;ubah angle of attacknya, suatu perubahan di (dalam) mengangkat berlangsung di pusat aerodinamika ( garis-tekanan) dari itu alat penstabil horisontal.


Di bawah kondisi-kondisi yang tertentu tentang kecepatan, beban, dan angle of attack, alir udara (di) atas alat penstabil yang horisontal menciptakan suatu kekuatan yang menaikkan ekor ke atas atau bawah. ketika kondisi-kondisi sedemikian hingga airflow menciptakan gaya sama naik turun, gaya tersebut di (dalam) keseimbangan. Kondisi ini adalah pada umumnya ditemukan di (dalam) penerbangan tingkatan di (dalam) udara menenangkan .

4. Directional StabilityStabilitas tentang poros yang vertikal adalah dikenal sebagai stabilitas directional. Pesawat terbang harus dirancang sedemikian sehingga ketika penerbangan lurus/langsung yang tersisa atas mengarahkan secara kasar kesempatan pilot mengambil tangan nya dan kaki mulai mengkendali . Jika suatu pesawat terbang memulihkan secara otomatis dari suatu meluncur, [itu] telah (menjadi) dengan baik dirancang dan menguasai timbangan directional baik. Alat penstabil yang vertikal adalah permukaan yang utama yang mengendalikan stabilitas directional. Seperti ditunjukkan di (dalam) figur 2-13, ketika suatu pesawat terbang adalah sideslip atau menyimpang, ekor yang vertikal mengalami suatu perubahan di (dalam) angle of attack dengan suatu menghasilkan perubahan di (dalam) mengangkat untuk menjadi tidak dikacaukan dengan mengangkat yang diciptakan oleh sayap. Perubahan di (dalam) mengangkat, atau sisi gaya, pada ekor yang vertikal menciptakan suatu menyimpang saat/momen tentang pusat gravitasi yang menuju ke untuk kembali[kan pesawat terbang ke jalur penerbangan asli nya.


Sweptback sayap-sayap membantu di (dalam) stabilitas yang directional. Jika pesawat terbang yawing dari arah nya dari penerbangan, sayap yang mana adalah lebih jauh di depan menawarkan lebih Drag dibanding sayap yang di belakang. Efek dari drag ini adalah untuk menahan sayap yang lebih jauh di depan, dan untuk biarkan sayap yang lain menyusul ketinggalan. Stabilitas directional adalah juga membantu dengan penggunaan besarnya suatu sirip di belakang dan panjangnya badan pesawat terbang. Mach angka-angka yang tinggi dari penerbangan supersonik mengurangi kontribusi dari ekor vertikal ke stabilitas yang directional. Untuk menghasilkan memerlukan stabilitas directional pada Mach angka-angka yang tinggi, suatu area ekor vertikal sangat besar mungkin perlu. yang mengenai sirip perut ( Perut) sirip mungkin ditambahkan sebagai suatu kontribusi tambahan ke stabilitas yang directional.


5.Lateral Stability

Kita sudah melihat bahwa anggukan/Pitcing adalah gerakan pada poros cabang samping (Lateral axis) pesawat terbang dan Yawing adalah gerakan pada poros vertikal (vertikal axis). Gerakan tentang membujur ( bagian depan & belakang) poros (Longitudinal axis) adalah suatu samping (lateral) atau gerakkan menggulung(Rolling) . Kecenderungan untuk kembali ke sikap yang asli dari gerakan seperti disebut stabilitas melebar (Lateral Stability).

Stabilitas melebar (lateral stability) dari suatu pesawat udara melibatkan pertimbangan dari saat/moment menggulung (rolling) dalam kaitan dengan sideslip. Suatu sideslip menuju ke untuk menghasilkan kedua-duanya suatu bergulung (rolling) dan suatu menyimpang (yawing) gerakan. Jika suatu pesawat udara mempunyai suatu saat/momen bergulung (rolling) yang yang baik, suatu sideslip akan [tuju/ cenderung] untuk kembali[kan pesawat udara persis sama benar level sikap penerbangan.

Prinsip contribusi Permukaan yang mendukung stabilitas melebar (Lateral stability) dari suatu pesawat udara adalah sayap . Efek dari geometris dihedral ( menggambarkan 2-14) dari suatu sayap adalah suatu kontribusi yang kuat ke stabilitas melebar (Lateral Stability). Seperti ditunjukkan di (dalam) figur 2-14, suatu sayap dengan pengembangan dihedral saat/momen bergulung yang stabil dengan sideslip. Dengan angin yang relatif dari sisi, sayap ke dalam angin adalah tergantung kepada suatu peningkatan angle of attack dan pengembangan suatu peningkatan di (dalam) daya angkat (Lift) . Sayap [men]jauh dari angin adalah tergantung kepada suatu penurunan angle of attack dan pengembangan lebih sedikit daya angkat (lift). Perubahan di (dalam) effect mengangkat pada saat bergulung (rolling) moment tendensi menaikkan windward wing .


5.Lateral Stability


Ketika suatu sayap disweptback, yang efektif dihedral meningkat/kan dengan cepat dengan suatu perubahan di koefisien daya angkat dari sayap itu. Sweptback adalah sudut antara satu baris tegaklurus pada badan pesawat terbang memusat garis dan perempat dari tiap section /bagian sayap airfoil . Sweptback di (dalam) kombinasi dengan dihedral menyebabkan pengaruh dihedral berlebihan. Sebagai ditunjukkan di (dalam) figur 2-15, pesawat terbang sayap swept di sideslip mempunyai sayap yang ke dalam angin yang beroperasi dengan suatu efektif penurunan sweepback, sedang sayap ke luar dari angin sedang beroperasi dengan suatu peningkatan yang efektif di (dalam) sweptback.

Sayap ke dalam angin dikembang;kan lebih mengangkat, dan sayap ke luar dari angin dikembang;kan lebih sedikit mengangkat. Ini menuju ke/untuk menyimpan kembali pesawat terbang persis sama benar tingkat sikap penerbangan. Jumlah efektif dihedral diperlukan untuk menghasilkan kualitas penerbangan memuaskan bervariasi sangat dengan jenis dan tujuan dari pesawat terbang itu. Secara umum, yang efektif dihedral dijaga rendah, gulungan (Rolling) yang tinggi dalam kaitan dengan sideslip dapat menciptakan permasalahan. berlebihan Dihedral efek dapat mendorong kearah gulungan (Roll),kesulitan kumudi rudder saat koordinasi (dalam) menggulung (Rolling manuvering) atau menempatkan permintaan ekstrim untuk menggerakkan pengemudian-lintang selama crosswind, tinggal landasan dan mendaratkan.


Kendali adalah tindakan yang diambil membuat pesawat terbang [adalah] mengikuti manapun jalur penerbangan yang diinginkan. Ketika suatu pesawat terbang disebut dapat diawasi, ini berarti bahwa jawaban dengan mudah dan dengan segera bergeraknya kendali . Permukaan kendali yang berbeda digunakan untuk kendali pesawat terbang tentang masing-masing dari tiga sumbu. Ber/Gerakkan permukaan kendali pada [atas] suatu pesawat terbang ber;ubah airflow (di) atas permukaan pesawat terbang. Ini, pada gilirannya, menciptakan perubahan dalam pertimbangan dari gaya/daya akting untuk menyimpan/pelihara pesawat terbang yang terbang lurus/langsung dan setingkat.

THE END

Presentation Aerodynamic

Automotive

Transcript of Presentation Aerodynamic