BAGAIMANA PESAWAT BISA TERBANG

Bagaimana pesawat udara bisa terbang

Pesawat terbang memanfaatkan dua gaya, gaya angkat (lift) dan gaya dorong (thrust), yang memungkinkan pesawat dapat melakukan take off dan terbang di udara.


Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan pesawat dapat terbang, diantaranya :

Sayap
Sebuah pesawat memerlukan gaya angkat atau lift yang di butuhkan untuk terbang. Lift dihasilkan oleh permukaan suatu sayap (wing) yang berbentuk airfoil.

 

Bentuk penampang airfoil pada suatu sayap pesawat terbang

   Gaya angkat terjadi karena adanya aliran udara yang melewati bagian atas dan bagian bawah di sekitar airfoil. Pada saat terbang, aliran udara yang melewati bagian atas airfoil akan memiliki kecepatan yang lebih besar daripada kecepatan aliran udara yang melewati bagian bawah dari airfoil. Maka, pada permukaan bawah airfoil akan memiliki tekanan yang lebih besar daripada permukaan di atas. Perbedaan tekanan pada bagian atas dan bawah inilah yang menyebabkan terjadinya gaya angkat atau lift pada sayap pesawat. Oleh karena tekanan berpindah dari daerah yang bertekanan besar menuju ke daerah yang bertekanan kecil, maka tekanan pada bagian bawah airfoil akan bergerak menuju bagian atas airfoil sehingga tercipta gaya angkat pada sayap pesawat. Gaya angkat inilah yang membuat pesawat dapat terbang dan melayang bebas di udara.

 

Distribusi aliran udara dan tekanan di sekitar penampang airfoil

Powerplant (Tenaga Penggerak) 
    Untuk bergerak ke depan (baik di darat maupun di udara), pesawat memerlukan daya dorong  yang di hasilkan oleh tenaga penggerak atau yang biasa di sebut dengan mesin (engine). Daya dorong yang nantinya di hasilkan oleh engine ini biasa di sebut dengan thrust.
Terdapat beberapa jenis engine dari pesawat, diantaranya :

• Piston Engine
• Turbojet Engine
• Turboporop Engine
• Turbofan Engine
• Turboshaft Engine

Piston Engine
    Piston engine atau biasa di sebut dengan mesin torak, merupakan mesin yang menggunakan piston (torak) sebagai tenaga penggerak. Piston yang bergerak naik turun di hubungkan dengan crankshaft melalui connecting rod untuk memutar propeller atau baling-baling. Piston dapat bergerak naik turun karena adanya pembakaran antara campuran udara dengan bahan bakar (fuel) di dalam ruang bakar (combustion chamber). Pembakaran di dalam combustion chamber menghasilkan expansion gas panas yang dapat menggerakkan piston bergerak naik turun.

 
Skema dari suatu piston engine

   Pesawat yang menggunakan mesin piston umumnya menggunakan propeller sebagai tenaga pendorong untuk menghasulkan thrust. Bentuk penampang dari propeller itu sendiri sama seperti sayap, yaitu juga berbentuk airfoil. Sehingga pada saat propeller berputar maka akan menghasilkan gaya dorong atau thrust sehingga pesawat dapat bergerak ke depan. Pesawat dengan mesin piston ini merupakan jenis pesawat ringan atau biasa di sebut dengan light aircraft. Pesawat ini mempunyai daya jelajah yang kecil dan ketinggian terbang yang tidak terlalu tinggi.

 

Pesawat dengan mesin piston dan propeller

Turbojet Engine
    Pada dasarnya, prinsip kerja dari semua engine pesawat sama. Yaitu memanfaatkan energi pembakaran antara campuran bahan bakar dengan udara yang menghasilkan expansion gas yang terjadi di dalam ruang bakar cc (combustion chamber).
Dinamakan turbojet engine karena mesin ini menggunakan turbin dalam membangkitkan tenaga, dan jet yang artinya semburan/pancaran. Yaitu semburan hasil pembakaran di dalam cc keluar menuju turbin dan memutar turbin, lalu turbin memutar compressor dan menggerakkan komponen engine lainnya.

 

Gambar Turbojet Engine

Proses kerja turbojet engine
    Pertama-tama udara masuk melalui intake menuju kompresor untuk di kompresi untuk dinaikkan tekananya, kemudian udara bertekanan masuk ke dalam combustion chamber  (cc) untuk di campur dengan bahan bakar lalu kemudian di bakar dengan menggunakan igniter (sparkplug). Pembakaran di dalam cc menghasilkan ledakan atau expansion  gas yang sangat besar dengan suhu pembakaran yang sangat tinggi yang keluar dari ruang cc menuju turbin. Expansion gas yang berupa gas panas keluar memutar tubin, lalu compressor yang terhubung dengan tubin melalui as atau shaft juga ikut berputar untuk kembali menghisap udara dingin masuk ke inlet, dan proses ini akan terjadi secara terus menerus selama engine hidup secara kontinu. Gas panas hasil pembakaran sebagian keluar melalui nozzle (exhaust), gas yang keluar inilah  yang di gunakan oleh pesawat sebagai daya dorong atau thrust.


Turboprop Engine
   Prinsip kerja dari Turboprop engine sama dengan proses kerja dari turbojet engine. Yang membedakannya adalah terdapat propeller pada engine ini. Propeller terhubung dengan turbin dan compressor melalui shaft. 

 

Turboprop engine

Turbofan engine
   Sama dengan turboprop, prinsip kerja turbofan sama dengan turbojet engine. Perbedaannya adalah pada turbofan engine terdapat fan di depan compressor. Fan berfungsi untuk menghisap udara masuk ke dalam compressor.

 

Turbofan engine

Turboshaft Engine
    Prinsip kerja dari turboshaft engine juga hampir sama deng an turbojet engine. Engine ini di gunakan pada helikopter. Pada turboshaft engine, terdapat shaft yang terhubung dengan turbin. Shaft ini menghubungkan ke main rotor atau baling-baling pada helikopter. Rotor pada helikopter mempunyai penampang berbentuk airfoil. 

 

Turboshaft engine

Bidang Kendali (Flight Control Surface)
    Untuk menggerakkan pesawat (berbelok, menukik, dan rolling atau berbalik), seorang pilot memerlukan bidang kendali atau control surface . 

Primary control surface
Primary control surface atau bidang kendali utama adalah bidang kendali pesawat yang dapat mengatur pergerakan pesawat pada saat terbang di udara.
Aileron, elevator, dan rudder merupakan bidang kendali utama pada pesawat. 
1). Aileron terletak pada sayap, digunakan pesawat pada saat melakukan rolling (berbalik) di udara dan pergerakannya berada pada sumbu longitudinal pesawat, aileron dikendalikan dengan menggunakan stick control yang berada pada cockpit.
2). Elevator terletak pada bagian ekor (empenage) atau bagian horizontal stabilizer, digunakan pesawat untuk melakukan piching (mengangguk) dan pergerakannya pada sumbu lateral pesawat, elevator di kendalikan dengan menggunakan stick control yang berada di ruangan cockpit. 
3). Rudder terletak di pada bagian ekor tepatnya di bagian vertical stabilizer, di gunakan pesawat untuk melakukan yawing (berbelok) diudara dan pergerakannya pada sumbu vertical pesawat, rudder di kendalikan dengan menggunakan rudder pedal yang terletak pada ruang cockpit.


Bidang kendali pesawat dengan sumbu dan arah pergerakannya

Kenapa Pesawat bisa terbang? Mungkin Anda pernah berfikir dan bertanya pada diri Anda maupun bertanya pada orang lain “Mengapa pesawat bisa terbang?” Secara, pesawat terbang mempunyai berat yang sangat berat, tapi kenapa pesawat bisa terbarng jauh ke udara? Apakah karena sesuai namanya, makanya bisa terbang? Yaaa… untuk menjawab pertanyaan tersebut, silakan Anda simak beberapa alasan, dasar-dasar serta teori mengapa pesawat bisa terbang.

Pesawat bisa terbang karena ada momentum dari dorongan horizontal mesin pesawat (Engine), kemudian dorongan engine tersebut akan menimbulkan perbedaan kecepatan aliran udara dibawah dan diatas sayap pesawat . Kecepatan udara diatas sayap akan lebih besar dari dibawah sayap di karenakan jarak tempuh lapisan udara yang mengalir di atas sayap lebih besar dari pada jarak tempuh di bawah sayap, waktu tempuh lapisan udara yang melalui atas sayap dan di bawah sayap adalah sama . Menurut hukum Bernoully , kecepatan udara besar menimbulkan tekanan udara yang kecil . sehingga tekanan udara di bawah sayap menjadi lebih besar dari sayap pesawat bagian atas. Sehingga akan timbul gaya angkat (Lift) yang menjadikan pesawat itu bisa terbang.

Ada beberapa bagian utama pesawat yang membuat pesawat itu bisa terbang dengan sempurna, diantaranya sebagai berikut :
1. Badan pesawat ( Fuselage ) terdapat didalamnya ; ruang kemudi (Cockpit) dan ruang penumpang (Passenger).
2. Sayap (Wing), terdapat Aileron berfungsi untuk “Rolling” pesawat miring kiri – kanan dan Flap untuk menambah luas area sayap ( Coefficient Lift ) yang berguna untuk menambah gaya angkat pesawat.
3. Ekor sayap (Horizontal Stabilazer), terdapat Elevator berfungsi untuk “Pitching” nose UP – DOWN.
4. Sirip tegak (Vertical Stabilizer), terdapat Rudder berfungsi untuk “Yawing” belok kiri – kanan.
5. Mesin (Engine), berpungsi sebagai Thrust atau gaya dorong yang menghasilkan kecepatan pesawat.
6. Roda Pesawat ( Landing Gear ),berfungsi untuk mendarat/ landing atau tinggal landas / Take-off.

Pesan Sponsor

Pada dasarnya apabila pesawat sedang terbang selalu menggabungkan fungsi-fungsi control diatas, spt contoh ; bila pesawat belok kanan atau kiri , maka yang digerakkan Aileron dan Rudder, jadi sambil belok pesawat dimiringkan agar lintasan belok lebih pendek, yang dapat menghemat waktu dan menghemat pemakaian bahan bakar.

Hukum Bernoulli tentang aliran dan tekanan udara
Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat tersebut, berbeda dengan roket yang terangkat ke atas karena aksi-reaksi antara gas yang disemburkan roket dengan roket itu sendiri. Roket menyemburkan gas ke belakang (ke bawah), sebagai reaksinya gas mendorong roket ke atas. Jadi roket tetap dapat terangkat ke atas meskipun tidak ada udara, pesawat terbang tidak dapat terangkat jika tidak ada udara.Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dari pada bagian depan, dan sisi bagian atas yang lebih melengkung dari pada sisi bagian bawahnya

Penerapan Hukum Bernoulli untuk mendesain pesawat terbang
Pesawat terbang dirancang sedemikian rupa sehingga hambatan udaranya sekecil mungkin. Pesawat pada saat terbang akan menghadapi beberapa hambatan, diantaranya hambatan udara, hambatan karena berat badan pesawat itu sendiri, dan hambatan pada saat menabrak awan. Setelah dilakukan perhitungan dan rancangan yang akurat dan teliti, langkah selanjutnya adalah pemilihan mesin penggerak pesawat yang mampu mengangkat dan mendorong badan pesawat.Pada dasarnya, ada empat 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 dorongan mesin / engine
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara

Jika pesawat hendak bergerak 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 vertical harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya ke depan sama dengan gaya hambatan dan gaya angkat sama dengan berat pesawat.

Itulah beberapa penjelasan atau alasan mengapa pesawat udara bisa terbang. Semoga sedikit artikel ini bisa mengobati rasa penasaran Anda, rasa ingin tahu Anda, dapat menjawab pertanyaan Anda Kenapa pesawat bisa terbang?

http://www.youtube.com/watch?v=DgCGezhx7_8