Beban Pesawat Terbang [PDF]

Citation preview

BEBAN PESAWAT TERBANG Cakupan pembahasan : - konsep - Mission Profil - Konfigurasi pesawat dan “engine” - Disain Aerodinamik - Disain Struktur - Perfomasi dan stabilitas - Aeroelastisitas - Estimasi biaya - Penggunaan bahan-bahan komposit - Safety dan kualitas - Hubungan regangan dan tergangan - Perubahan akibat tegangan dan regangan - Melayang,jelajah, membelok,menanja dan tinggal landas - Ground load,flight load dan maneuver load - Fatigue dan damage tolerance, komponen-komponen struktur - Fungsi gerak membuka dan menutup landing gear - Analiosis landing gear - Gaya-gaya yang terjadi pada engsel-engsel mekanisme landing gear Daftar pustaka : “Mechanical Metallurgy”, Analysis and design of Flight Vehicle Structures”, Fundamental and Residual Strength, FAR Part 25.



Beban dan factor beban : Suatu pesawat terbang dirancang dan disertifikatkan untuk maksimum berat tertentu selama terbang. Berat ini disebut berat maksimum yang disertifikatkan.Adalah penting pesawat dibebani dalam batasan beban yang telah ditentukan sebelum penerbangan, karena beberapa maneuver terbang akan mengakibatkan beban tambahan pada struktur pesawat yang apabila pesawat menjadi kelebihan beban, tekanan yang terjadi akan melewati kemampuan yang telah dirancang untuk pesawat tersebut. Kelebihan tekanan juga dapat terjadi bila pilot melakukan maneuver yang dapat menciptakan beban tinggi, tergantung dari bagaimana pesawat dibebani. Manuver ini tidak hanya menambah beban yang harus ditanggung oleh struktur pesawat, tetapi juga menambah kecepatan stall pesawat. Berikut ini akan menjelaskan bagaimana beban ekstra yang terjadi pada pesawat selama terbang. Selama terbang, sayap pesawat akan menyangga berat kotor maksimum yang diizinkan. Selama pesawat bergerak dengan klecepatan yang tetap dan dalam garis lurus, berat/beban yang ditanggung sayap tetap constant. Perubahan kecepatan selama terbang lurus tidak akan menghasilkan suatu perubahan pada beban, tetapi ketika pesawat merubah arah, suatu tambahan beban terjadi pada struktur pesawat. Hal ini memang terjadi bila arah berubah dengan kecepatan tinggi dan dengan gerakan control yang cepat. Berhubungan dengan hukum fisika, massa akan tetap bergerak dalam garis lurus bila tidak ada gaya yang mempengaruh agar massa (pesawat) membuat jalur lengkung. Disaat pesawat membuat jalur yang melengkung (curved) , karena inersia pesawat akan selalu berusaha terbang lurus. Karena kecenderungan untuk terbang lurus, daripada membuat jalur legkung, akan menghasilkan gaya sentrifugal yang mengarah keluar dari lengkungan tadi. Setiap kali pesawat terbang dalam jalur yang melengkung/belokan dengan beban positive, beban yang harus ditanggung sayap akan sama dengan beban dari pesawat ditambah beban akibat gaya sentrifugal tadi. Beban positive terjadi bila tekanan balik diberikan pada elevator, menyebabkan gaya sentrifugal beraksi pada arah yang sama dengan gaya berat. Beban negative terjadi bila tekanan maju diberikan ke elevator yang menyebabkan gaya sentrifugal berlawanan arah dengan gaya berat. Jalur melengkung menghasilkan beban positive sebagai hasil deri penambahan sudut serang yang berpengaruh pada gaya angkat/lift. Bertambahnya gaya angkat selalu menambah beban positive terhadap sayap.. Tatapi, beban hanya bertambah pada saat sudut serang bertambah. Ketika sudut serang telah dicapai, maka beban akan kembali constant. Beban-beban yang bertambah pada sayap dalam penerbangan dinyatakan dengan istilah Load Factors Load Factor adalah perbandingan dari total beban yang harus disangga oleh sayap pesawat dengan berat sesungguhnya dari pesawat dengan muatannya; seperti beban sesungguhnya yang harus disangga/didukung sayap dibagi berat total dari pesawat.. Contoh : bila pesawat mempunyai berat kotor maksimum 2000 pounds dan selama terbang berhadapan dengan gaya aerodinamis yang menambah berat total kepada sayap yang harus menyangga berat sebesar 4000 pounds, maka load factors akan mencapai 2.0 ( 4000/2000=2). Pada contoh ini, sayap pesawat menghasilkan lift yang besarnya 2 kali berat kotor maksimum pesawat. Cara lain menyatakan Load Factor adalah perbandingan antara beban yang diberikan ke gaya tarik bumi; seperti, untuk mendapatkan load factor #, “3 G”. Dimana “G” adalah gaya tarik bumi. Dalam hal ini berat pesawat adalah “1G”, dan bila beban 3 kali lipat berat sesungguhnya pesawat yang harus disangga/didukung sayap karena membuat lengkungan, maka load factor akan sama dengan “3G” Load Factors dan Rancangan pesawat Agar mendapat sertifikat dari Federal Aviation Administration (FAA), kekuatan structural (Load Factor) pesawat harus sesuai dengan standard padaaturan ke 14 dari Code of Federal Regulations (14 CFR). Semua pesawat dirancang agar memenuhi kekuatan tertentu tergantung dari penggunaan pesawat tersebut.yang dikenal sebagai Sistem Kategori. Kategori setiap pesawat tercantum pada placard atau document (airworthiness Certificate = sertifikat kelaikan) yang ada di kokpit yang menyatakan kategori operasional atau kategori dimana pesawat disertifikatkan. Kategori, maneuver=gerakan yang diizinkan, dan maximum safe load factors (Batasan load factors) yang dikhususkan untuk pesawat tercantum pada Gambar 1-32.: Kategori Pesawat terbang :



Category



Normal



Utility



Acrobatic



Permissible



Maneuvers



1- Any maneuvers incident to normal flying 2- Stall (except whip stalls) 3- Lazy eights, chandelles, and steep turns in which the angle of bank does not exceed 60º 1- All operations in the normal category 2- Spins (if approved for that plane ) 3- Lazy eights, chandelles, and steep turns in which the angle of bank is more than 60º No restrictions except those shown to be necessary as a result of required flight tests



Limit Load Factor* 3.8



4.4



6.0



Perlu dicatat, akan terjadi penambahan dalam batasan load factor dengan bertambahnya beberapa maneuver yang diizinkan. Pesawat terbang kecil dapat disertifikatkan lebih dari satu kategori bila persyaratan untuk setiap kategori dipenuhi. Sistem ini adalah pegangan bagi pilot untuk menentukan operasi apa yang dapat dilakukan untuk pesawatnya tanpa melampaui batasan beban.Pilot selalu diperingatkan untuk mengoperasikan pesawat yang dikemudikannya dalam batasan beban pesawat agar dicapai keselamatan dalam penggunaan pesawat. Effek belokan pada Load Factor Suatu belokan dibuat dengan memiringkan pesawat sampai gaya angkat pada sayap menarik pesawat dari jalur terbangnya yang lurus. Pada pesawat pada setiap kecepatan, bila ketinggian tetap dijaga pada waktu berbelok, factor beban pada derajat tertentu dari kemiringan adalah sama. Pada setiap sudut kemiringan, tingkat belokan bervariasi dengan kecepatan terbang.Dengan kata lain, bila sudut kemiringan tetap dijaga konstan dan kecepatan ditambah, tingkat belokan kan berkurang, atau bila kecepatan dikurangi, tingkat belokan akan bertambah.Karenanya, tidak ada perubahan pada gaya sentrifugal untuk setiap kemiringan. Dan karenanya factor beban tetap sama.



.Pada gambar diatas beban yang harus disangga oleh sayap bertambah ketika sudut kemiringan bertambah. Tanda panah menunjukan pertambahan factor beban dengan bertambah panjangnya panah. Pada grafik dibawahnya menunjukan contoh pertambahan tersebut. Misalkan factor beban dengan sudut kemiringan 60º adalah 2,00 , dan beban yang harus disangga sayap adalah 2 kali berat pesawat pada sikap datar. Juga harus diperhatikan bagaimana bertambah cepatnya factor beban bertambah ketika sudut kemiringan mendekati 90º. Kemiringan 90º tidak memungkinkan ketinggian konstan dipertahankan. Pesawat dapat miring 90º , tetapi koordinat belokan tidak mungkin terjadi tanpa kehilangan ketinggian. Pada sudut kemiringan agak lebih dari 80º, factor beban melebihi 6, yang adalah batasan factor beban bagi pesawat akrobatik. Kemiringan maksimum untuk pesawat ringan adalah 60º yang menghasilkan factor beban 2. Suatu tambahan 10 º pada sudut kemiringan akan menambah factor beban sekitar 1 G, dan pada titik ini dapat membahayakan karena akan merusak struktur atau rusak seluruhnya pada pesawat. Effek Faktor Beban pada Kecepatan Stalling Setiap pesawat, dalam batas kekuatan struktur dan penerbangnya, dapat saja menjadi stall pada setiap kecepatan.Pada kecepatan tertentu, factor beban bertambah ketika sudut serang bertambah, dan terjadi stall pada sayap karena sudut serang ditambah sampai batas sudut tertentu.