Buku Aerodinamika I [PDF]

Citation preview

Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan



AERODINAMIKA 1 SEKOLAH MENENGAH TEHNOLOGI PENERBANGAN Penulis : Margono B Sc dan Endah Wiyono Disempurnakan : Oleh Mayor Nono Lebdo Dwi Sasmito Tahun Ajaran 2018 / 2019



1



HUBUNGAN PENERBANGAN DENGAN UDARA Dalam dunia penerbangan obyek utama adalah pesawat terbang , hal ini dapat diartikan sebagai benda benda terbang , baik benda tsb lebih ringan dari udara ( lighter than air] ataupun bahkan lebih berat dari udara [heavier than air] tentang bagaimana benda-benda tersebut dapat terbang . Tentu ada sifat tersendiri dari benda itu sehingga bisa dapat diterbangkan .



AERODINAMIKA AERO DINAMIKA



Bagian udara , pesawat terbang , penerbangan, bahkan Ilmu keudaraan. Cabang Ilmu alam yang menyelidiki benda ² bergerak serta gaya yg menyebabkan gerakan ² tsb .



AERO berasal dr bhs yunani yg berarti Udara dan DINAMIKA yg berarti kekuatan atau tenaga . Tetapi didalam dunia penerbangan punya definisi sendiri .



DEFINISI AERODINAMIKA Ilmu pengetahuan mengenai akibat akibat yang ditimbulkan udara atau gas ² lain yg bergerak. Adalah :



Menurut definisi ini jelaslah bhw didalam aerodinamika benda ² atau pswt terbang dianggap diam, sedang udaranya dianggap bergerak, sebagai akibatnya akan timbul gaya gaya dimana salah satu gaya tsb berperan untuk mengangkat benda² atau pesawat terbang sehingga dapat melayang atau terbang di udara . HUBUNGAN AERODINAMIKA DGN ILMU PENGETAHUAN YG LAIN Pesawat yang sedang melakukan gerakan gerakan diudara tidak lepas dari gaya gaya MEKANIKA Sifat ² udara dimana pesawat terbng itu bergerak tidak lepas dari ketentuan ketentuan dlm FISIKA 2



Untuk menghitung besarnya gaya gaya , kemampuan pesawat , tekanan udara dll jelas dipakai METEMATIKA Jadi memahami Aerodinamaka harus pula memahami sebagian atau keseluruhan dari Mekanika , Fisika dan Matematika .



ATMOSFER Dlm pelajaran aerodinamika atmosfir merupakn Sesuatu hal yg memegang peranan yg amat menentukan , Udara yg terdapat dlm atmosfir merupakan media semua kejadian aerodinamika . Take of Terbang Pesawat



Landing



Kejadian Karena Udara bumi dikelilingi udara yg punya



Suhu Tekanan Kelembaban Kekentalan



KOMPOSISI UDARA Udara yg terdapat dlm atmosfer sebenarnya terdiri dari berbagai gas . Gas gas ini mempunyai sifat berbeda . Demikian juga tentang kegunaan baik untuk manusia yg sedang terbang maupun pesawatnya sendiri. Komponen gas dlm udara : a . Gas Nitrogen . . . . . . . .78 % b . Gas Oksigen. . . . . . . . . 21 % c . Gas gas lainya . . . . . . . . 1 %



a . Argon c . Hidrogen e . Neon



GAS GAS LAIN b . Karbon dioksida d . Helium



3



NITROGEN Gas Nitrogen adalah Merupakan gas yg sangat diperlukan



semua tanaman



Nitrogen bagian utama makanan yg diperlukan



Manusia dan Binatang OKSIGEN Oksigen adalah merupakan suatu gas yg amat kita perlukan baik untk kehidupan kita sbg manusia juga binatang , selain itu juga untuk keperluan pembakaran didlm motor , baik motor piston maupun turbine . Jadi berkurangnya atau sangat sedikitnya gas oksigen di dlm komposisi udara , maka baik pernafasan kita maupun proses pembakaran motor akan sangat dipengarui. GAS GAS LAINYA Gas ini mempunyai sifat tdk berwarna . Tidak dapat di bau juga tdk dpt dirasakan Helium merupakan gas yg sangat ringan dibanding dengan gas gas lainya . Helium pengisian balon udara , kapal udara ( airship ) Argon pengisian lampu ² listrik Neon juga pengisian lampu 2 listrik SUHU UDARA Karena adanya perubahan suhu disekitarnya maka , benda akan berubah sifat ² nya demikian juga udara yg ada disekitar kita sifat ² nya dipengarui oleh suhu udara disekitarnya .Bahwa panas udara adalah akibat dari sinar matahari ,sehingga lapisan udara didekat kulit bumi, akan lebih panas dari pada lapisan udara yang jauh dari kulit bumi.Dan suhu udara akan berkurang sekitar 1.98 °c setiap 1000 feet kenaikanya . PERUBAHAN SUHU UDARA a . Suhu pd permukaan laut ( mean sea level) 15 ° c akan turun 6.5 º c b . Dari permukaan laut sampai 11 km suhu untuk setiap kenaikanya. c . Suhu pd daerah diatas 11 km s/d 20 km menunjukan konstan pd -56.5 ° c . d . Pada daerah diatas 20 km s/d 32 km suhu akan naik dg 1°c . Untuk setiap kenaikanya. 4



ALAT UKUR SUHU UDARA Untuk melakukan pengukuran suhu udara digunakan Thermometer .Dlm dunia penerbangan satuan pengukuran suhu dipergunakan derajat CELCIUS ( ° C ) atau dg derajat FAHRENHEIT ( ° F ) .Antara kedua satuan pengukuran suhu tsb terdapat rumus : C = 5/9 ( F – 32 ° ) atau F = 9/5 × C +32 ° PENGARUH SUHU UDARA UNTUK PENERBANGAN Dalam suatu penerbangan suhu udara disekitar Pswt akan banyak berpengaruh baik untuk pswt terbang berikut segala peralatanya maupun untk manusia yg ada didlm pesawt itu sendiri . Suhu yg terlalu tinggi dan rendah akan mempengahi kerja dr pesawt berikut peralatanya . Khusus untk motor pswt dan alat ² elektronika sangat dipengaruhi suhu yg tinggi. Dicegah agar stabil AC . SUHU NYAMAN UTK MANUSIA Bahwa selama dlm penerbangan suhu didlm pswt terbang dpt diatur di dlm kabin . Suhu terlalu tinggi dpt diturunkan,demikian juga terlalu rendah dpt dinaikan . Semua usaha itu dikerjakan agar semua awak Dan penumpang terasa nyaman . Suhu nyaman bg manusia 20 °c s/d 23° c TEKANAN UDARA Benda Menerima tekanan udara Tekanan udara adalah suatu gaya persatuan luas yg bekerja pd suatu bidang didlm ruang .



BAROMETER MONOMETER



MENGUKUR TEKANAN UDARA MENGUKUR TEKANAN UDARA DI RUANGAN TERBUKA . MENGUKUR TEKANAN UDARA DI RUANGAN TERTUTUP . PRESSURE ALTITUDE



Apabila pesawat sedang terbang maka ketinggian yang ditunjukan oleh instrumen petunjuk ketinggian terbang( altimeter ) sebenarnya adalah : suatu ketinggian pesawat yang didasarkan atas tekanan atmosfer. Ketinggian pesawt yg demikian di sebut Pressure altitude . 5



Biasanya penyetelan instrumen altimeter dg pedoman tekanan atmosfir pada 29,92 Inch Hg ( tekanan udara pd permukaan air laut ) KELEMBABAN UDARA ( HUMIDITI )



Didalam komposisi udara yg terdapat pada lapisan atmosfir terdapat uap air banyak sedikitnya uap air didalam udara akan berpengaruh besar kecilnya kelembaban udara. Bila diperhatikan bahwa jumlah uap air didalam udara sangat kecil bila dibandingkan degan gas ² Nitrogen dan Oksigen . KELEMBABAN ABSOLUT DAN KELEMBABAN RELATIF Massa uap air untuk tiap satuan volume disebut kelembaban absolut (absolut humidity ). Untuk setiap tempat dan keadaan kelembaban absolut udara tidak sama . Sedang yg disebut dengan kelembaban relatif ( relative humidity ) adalah suatu perbandingan antara tekanan bagian uap air dgn tekanan uap air absolut . Atau dapat dinyatakan dgn rumus . Rumus Tekanan bagian uap air Kelembaban Reltif (%)=100x Tekanan uap airabsolute Sedangkan : Kelembaban udara relatif 60% artinya ialah pada suhu tertentu udara mengandung 60 persen uap air yg diperlukan untuk membuat udara tertentu jenuh pada suhu tersebut , Sedang bila kelembaban udara relatif 100 persen artinya adalah pada suhu tertentu udara mengandung 100% uap air yang diperlukan untuk membuat udara tersebut jenuh pada suhu tertentu . Kelembaban udara yg tinggi dan rendah Ruangan Ruangan Ruangan



mengadung banyak uap air menjadi lembab mempunyai kelembaban tinggi . mengandung sedikit uap air mempunyai kelembaban rendah . tidak mengandung uap air sama sekali tempat kering 6



Kelembaban yg baik untuk manusia Bila suatu ruangan sangat lembab ,maka ruangan tersebut akan sangat mengganggu bagi proses pernafasan . Daerah yang mempunyai kelembaban tinggi akan mengganggu kenyamanan serta kesehatan manusia . Angka kelembaban yg baik bagi kenyamanan serta kesehatan manusia sekitar 55% . KEKENTALAN UDARA ( VISCOSITY ) Dalam proses gerakan udara tidak dapat dilepaskan dengan faktor kekentalan udara didaerah itu, sedang keadaan kekentalan udara pada suatu daerah dipengaruhi oleh keadaan suhu setempat. Jadi daerah yang makin tinggi suhunya maka kekentalan udara makin kecil, berarti kemampuan gerakan makin tinggi . Pengaruh udara pd pergerakan udara Sejumlah udara berada diantara kedua benda bila satu benda bergerak dengan cepat benda disampingnya ikut bergeser karena dipengaruhi kekentalan sejumlah udara berada diantara kedua benda bila satu benda bergerak dengan cepat benda disampingnya ikut bergeser karena dipengaruhi kekentalan udara . Pengaruh perubahan suhu terhadap kekentalan udara Untuk bermacam-macam gas yang ada didalam udara kemampuan kekentalanya sangat dipengaruhi oleh suhu disekitarnya .Makin tinggi suhu yg ada disekitar udara tersebut , makin tinggi pula kemampuan mengalir gas-gas tadi . Pengaruh kekentalan udara terhadap aliran udara Karena kekentalan udara berpengaruh terhadap udara yang mengalir disekitarnya yaitu dengan jalan menahan gerakan dengan gaya geser, maka apabila disuatu suatu kekentalan udara yang tinggi didaerah tersebut akan terjadi gaya geser yang besar pula . Geseran ini pada hakekatnya akan menimbulkan ulakan udara (eddie motion ) Pd permukaan laut kekentalan udara adalah : h = 373x10° 9 lb sec / ft ② 7



KERAPATAN UDARA(AIR DENSITY) Berat jenis suatu zat adalah suatu perbandingan antara berat zat tsb dg volumenya a



atau :



W V



weght volume



Dalam hal ini yg disebut dg air density adalah suatu perbandingan antara massa udara volume udara Air density ( p ) = M masa V



Pengaruh kerapatan udara thd aliran udara Udara mempunyai sifat dpt ditekan (compressible ) artinya bhw udara itu apabila sedang mengalir kemudian tertumbuk oleh benda lain , maka lapisan udara tsb tertekan dan akibatnya pd daerah itu (kerapatan udara) menjadi naik . Tetapi bila ada udara mengalir bebas tanpa adanya hambatan maka udara yg demikian mempunyai kerapatan udara yg konstan . Gambar : ………………



kerapatan udara



………………



menjadi naik



Pengaruh suhu thd kerapatan udara Dari beberapa percobaan yang pernah dilakukan menunjukan bahwa dg kenaikan suhu pd tekanan yg konstan adanya penurunan kerapatan udara Gambar ini menunjukan pd berbagai tekanan udara harga kerapatan menurun 80 2500 40 2250 0 - 40



2000



- 80



1750



8



Density Altitude Ada tiga besaran yaitu Tekanan , suhu dan kerapatan yg dpt dipergunakan untk menentukan suatu keadaan atmosfir . Sehingga menentukan kerapatn udara dpt dipergunakan rumus : p p= k.T p = tekanan T = suhu k = konstasn



Dalam hal ini dapat dinyatakan bahwa dlm suatu keadaan Atmosfir bila tekanan dan suhu telah tertentu , maka terdapat satu harga kerapatan saja dalam atmosfir tertentu . Jadi apabila dalam suatu keadaan atmosfir ditentukan bhw tekanan dan suhu keduanya dlm keadaan standart , maka kerapatanyapun dlm keadaan standart pula .



DENSITY ALTITUDE Suatu ketinggian yg berhubungan dg suatu kerapatan tertentu dlm standart atmosfir . Hubungan antara density altitude dgn true altitude ( ketinggian yg sebenarnya ) bahwa pada suhu yg standart didapat density altitude sama dengan tru altitude , Sebaliknya bila suhu lebih rendah atau lebih tinggi dari harga standart ,maka antara density degan true altitude tidak sama .



Hub density dgn true 12000 ft 11000 ft 10000 ft 9000 ft 8000 ft



10000 hd suhu rendah 10000 hd suhu standart 10000hd suhu tinggi



INTERNASIONAL STANDART ATMOSPHERE ( ISA ) Dlm dunia penerbangan untk menyeragamkan perhitungan yg berhubungan dgn keadaan udara , maka diperlukan data data atmosfir secara lengkap . 9 Menghindari kesalahan perhitungan kondisi atmosfir tdk selalu sama .dan selalu berubah setiap saat . Ada tiga besar yg dibuat stan dart yaitu Tekanan , SuhKerapatan .



Badan badan yg mengeluarkan standart atmosfir Untuk mendapat tiga besaran diatas di amerika ada badan yg menyusun data atmosfir : NACA ( Nasional Advisory Committee for Aeronautics ) . ICAO ( International Civil Aviation Organization ) juga mengeluarkan besaran Ketinggian dan kecepatan udara .



LAPISAN UDARA Bumi kita ini dikelilingi oleh lapisan lapisan udara yg satu dgn yg lain terpisah oleh suatu jarak . Secara berturut turut lapisan udara dpt dibagi mulai dekat dgn bumi : a . Troposfer b . Straposfer c . Mesosfer d . Termosfer e . Eksosfer



Data 2 untk kondisi permukaan laut (sea level condition ) Untuk mendapatkan hasil perhitungan yg seragam, maka dipergunakan data ² kondisi permukaan laut yg berdasarkan ISA . -- SUHU (t) ; 15ºc / 59ºf / 288,16 ºk --TEKNN UDR (p) : 14,7psi /29,92inch hg/76cm --KER UDARA (q) : 0.077lbs/cu ft / 0,002378slug --GRAFITASI (g) : 32,2ft / see ². --KEC UDARA (v) : 1116,443720 ft/see



ALIRAN UDARA Didlm aerodinamika aliran udara thd benda 2 lain disekitarnya adalah merupakan suatu hal yg sangat penting . Karena dari kejadian ini didapatkan hal² yg dipergunakan untuk ilmu aerodinamika . 10 Aliran udara ( fluida ) thd benda dpt dibedakn : - Udara (fluida) yg bergerak thd benda yg diam . - Udara yg diam digerakkan benda disekitar udara itu . - Udara yg bergerak digerakan benda yg jg sedang bergerak , baik searah maupun berlawanan .



Boundary layer Gesekan permukaan ( Skin Friction )



Pada setiap aliran udara yg melalui suatu benda akan mengalami pergesekan dgn permukaan benda tsb . Gesekan akan menimbulkan suatu hambatan atau tahanan Besar kecilnya tahanan ini ditentukan : - Keadaan permukaan benda - Kecepatan udara yg mengalir - letak benda thd arah aliran udara - Kerapatan udara



ª



11 Pd gambar tadi menunjukan bahwa aliran udara yg tetap ( steady flow ) adalah suatu aliran udara yg mengalir dg kecepatan, tekanan , serta kecepatan yg konstan, pada setiap saat . Jadi pd setiap saat dan tempat yg tdk terhalang oleh benda lain,maka aliran udara ini disebut aliran udara yg tetap ( stedyflow ) . Kecepatan aliran udara yg tetap setelah melalui papan menjadi berkurang, baik yg melewati permukaan atas maupun permukaan bawah papan .



Boundary layer Adalah suatu batas lapisan udara yg mengalir bergerak melalui sebuah benda dengan kecepatan lapisan udara dari yg terkecil sampai suatu daerah yang mempunyai



kecepatan lapisan yg maksimum.



Aliran udara laminar ( laminar flow ) Bila aliran udara mengalir melalui benda lain kemudian terjadi aliran lapisan ² udara yg rata serta sejajar dgn permukaan benda tadi , maka aliran udara yg demiki an disebut aliran udara laminar ( laminar flow ) .



Aliran udara Turbulen ( Turbulen Flow ) Selain keadaan permukaan benda juga kedudukan benda yg dilalui oleh aliran udara akan mempengaruhi bentuk aliran udara Bila keadaan permukaan benda yg dilalui oleh aliran udara ini tdk rata dan halus juga benda ini membentuk sudut terhadap arah aliran udara , maka bentuk aliran udara ini menjadi lapisan ² yg pecah dan kemudian berpusar .. .



12



Seperti halnya pd aliran udara lamirar pd aliran udara turbolent jang terdapat pengurangan kecepatan lapisan ² udara yg berubah menjadi pusaran ² . Makin jauh makin besar sama dgn sebelumnya .



Ketebalan Boundary layer Bila kita perhatikan pd aliran udara yg laminar maupun turbolent , maka akan kita dapatkan suatu daerah antara permukaan benda dan batas kecepatan lapisan udara maksimum . Daerah ini dipisahkan oleh suatu jarak yg disebut KETEBALAN BOUNDARY LAYER . Spt halnya pd gesekan permukaan ketebalan boundary layer dipengaruhi : - keadaan permukaan benda - kecepatan udara yg mengalir - letak benda thd arah aliran udara - kerapatan udara



Aliran udara laminar dan aliran udara turbulent pd suatu airfoil Turbulent disebut titik transisi ( transition point) . Pd titik transisi aliran udara mulai pecah kemudian berputar membentuk aliran turbulent . Apabila kecepatan udara besar maka titik transisi akan baegerak maju kedepan kearah leanding edge . Titik atau daerah dimana terjadi perubahan dari aliran laminar menjadi aliran turbulent . 13



BENTUK ² BENDA DAN ALIRAN UDARA



Dari beberapa percobaan didapat bahwa aliran udara yg dilewatkan pd benda ² yg bentuknya beraneka ragam akan menghasilkan aliran udara yg berbeda beda pula . Dalam hal ini bentuk benda serta letak benda thd arah aliran udara sangat menentukan bentuk aliran udara .



a . Gesekan permukaan dan Hambatan bentuk . Pd setiap aliran udara yg melalui benda lain yg mempunyai bentuk akan timbul suatu hambatan aliran udara yg terjadi karena udara yg mula ² stedy flow kemudian menumbuk benda lain . Karena adanya tumbukan menumbuk aliran udara terganggu baik kecepatan maupun bentuk lapisan udara yg mengalir . HAMBATAN BENTUK adalah: Hambatan udara yg mengalir yg ditimbulkan oleh bentuk benda yg dilaluinya .



Hambatan bentuk papan yg berdiri tegak lurus thd aliran udara . Sepotong papan yg diletakan tegak lurus thd arah aliran udara , pd keadaan ini gesekan permukaan antara aliran udara dgn papan boleh dikatakan tidak ada . Sedang yg terjadi pd aliran udara ini adalah suatu hambatan aliran udara . 14



Hambatan ini jelas disebabkan krn lapisan ² udara tertumbuk oleh permukaan papan . Udara akan berusaha untuk membelok keatas dan kebawah melalui ujung papan , kemudian memasuki daerah belakang papan .



Hambatan bentuk bola



Pada lapisan ² udara yg mengalir melalui bola , udara yg tertumbuk oleh permukaan bola terpisah menjadi dua bagian keatas dan kebawah , seperti pada udara yg melalui papan , disini juga terjadi daerah yg bertekanan positif dan kedaerah yg bertekanan negatif , lapisan udara dibelakang bola akan membentuk turbulent . Hambatan bentuk yg terjadi pada bola ini sekitar 50 % .



Hambatan bentuk bola yg diberi fairing Aliran udara yg dilewatkan pd sebuah bola yg pd bagian belakangnya diberi fairing ( bagian penutup yg menyebabkan udara menjadi lamiral ) . Hambatan bentuk pd bola yg diberi fairing sekitar 15 % .



15



Hambatan bentuk pd bentuk streamline Karena hambatn yg terjadi pd bentuk ² diatas cukup besar ( 15% keatas ) maka dicari bentuk yg menghasilkan hambatan sekecilnya . Dlm aerodinamika bagian pswt hambatan sekecilnya . Pd Airfoil mempunyai bentuk Streamline . Bentuk streamline adalah suatu bentuk yg demikian rupa sehingga bila dialiri udara akan menghasilkan aliran udara yg kacau (Eddy motion) dlm jum lah yg paling kecil .



Aliran udara yang melewati benda yang berbentuk streamline . pada keadaan ini hambatan bentuk yang terjadi sekitar 5 % .



REAKSI ALIRAN UDARA THD AIRFOIL Dari hasil percobaan aliran udara . Melalui airfoil didapat udara reaksi dinamis aliran udara yg memerlukan gaya yg terjadi karena adanya perubahan aliran sesaat . Gaya tergantung dari massa udara yg disimpangkan oleh Airfoil .



16



Udara mengalir melalui ruangan B



B1



V V



SSs s



A1 L



S A



Keterangan : Udara masuk melalui AB , kemudian mengalir sejauh L dan meninggalkan ruangan melalui A1 B1 . Volume udara yg memasuki AB pd suatu saat = Sx1 . Kec aliran udara adalah V dimana V= l/t . Sehingga volume udara = Sxl = S x l/txt . Jadi volume = s x v x t .



Bedasarkan hukum newton Gaya = k m a . k =suatu konstanta m = masa udara a = percepatan udara . t = suhu p=tekann udara Sehingga Gaya (F) =kxpxsxvxt v/t =kp SV2 dimana V / t = a Jadi gaya yg terjadi pd aliran udara adalah : Besar kecilnya perkalian luas penampang bidang yg dilalui dg kwadrat kecepatan udara dan juga tergantung dari kerapatan udara serta harga suatu konstanta .



Harga konstanta Untuk papan rata Untuk pipa bulat Untuk streamline Untuk pipa pitot



k = 0,6 k = 0,3 k = 0,03 k = 0,5



17



PERSAMAAN KONTINUITAS



Pengertian fisika bhw udara tidak dapat dipecah pecah atau dihancurkan seperti halnya benda padat . Dalam hal ini sejumlah udara akan selalu mengisi setiap ruangan yg mempunyai tekanan lebih kecil dari pada tekanan yg ada ditempat lain , Hal ini merupakan dasar dari persamaan Kontinuitas



V2 V1



P2



P1 A2 A1



Gerakan aliran udara yg melalui suatu pipa dg salah satu penampang A1 , kec udara pd saat memasuki penampang A1 adalah V1 dan density udara saat itu p1 . Diujung pipa yg mempunyai penampang A2 , kecepatan udara ditempat ini adalah V2 kerapatan udara p 2 . p1A1V1=p2A2V2= konstan .



PIPA VENTURI Dari persamaan kontinutas diatas dipakai sebagai dasar untuk mengukur besaran ² aliran udara , percobaan dilakukan dgn mempergunakan pipa Venturi . Sebuah pipa tengahnya menyempit .



Pada percobaan pipa venturi diasumsikan Udara tidak dapat ditekan ( incompressible) Aliran udara yg tetap (steady flow ) Bagian dlm pipa venturi merupakan bentuk yg streamline . 18



Sebelum udara memasuki pipa venturi , kedudukan air raksa pd pipa U sama tingginya ,begitu udr memasuki pipa venturi air raksa naik , hal ini menunjukan tekanan didaerah menyempit lebih kecil dari pada tekanan daerah lain .



Kontinuitas didapat



p¹A¹V¹ =p2²A2²V2² pada daerah yg menyempit mempunyai kecepatan udara yg besar . Sedangkan pd derah A¹ yg luas penampang lebih besar mempunyai kecepatan yg kecil . Kontinuitas didapat



PERSAMAAN BERNOULLI Teori Bernoulli Dalam aliran udara yg bergerak streamline , dimana udara bersifat aliran tetap ( stedy flow ) , tidak dpt ditekan ( incompressibility ) dan tdk bersifat kental (nonviseous ) oleh Bernoulli satu teori yg menyatakan Enersi potensial + En kinetis + En tekan Konstan 19 Persamaan Bernoulli



Dari teori bernoulli akhirnya didapat suatu persamaan untuk aliran udara yg mengalir didalm suatu ruangan , dlm hal ini misalnya pipa venturi maka didapat : Enersi Kinetis massa udara m hg yg bergerak dg kecepatan V m/detik adalah sebesar ½ m V² joules , sehg Enersi Kinetis udara 1 m3 adalah ½ pv2 joules . Kemudian kita dptkan persamaan bernoulli : p+½p V² = konstan atau p1+½pV²/1=p2+½p V²/2= konstan Udara menumbuk papan Enersi kinetis akan hilang berubah jd En tekan bila permukaan papan sebesar S m 2 maka jumlah gaya yg timbul pada papan1/2pSV2 newton p – kerapatan udara s - luas permukaan papan v – kecepatan aliran udara



Pengukuran kecepatan udara Telah diterangkan diatas bahwa aliran melewati papan yg tegak lurus thd arah aliran udara akan terjadi aliran udara yg menekan papan tsb . Aliran udara yg menumbuk papan itu akan menimbulkan gaya yg disebut GAYA HAMBAT atau DRAG .



aliran udara



pegas



papan penahan



Aliran udara yg secara frontal menumbuk papan A akan menimbulkan gaya yg dpt diukur dgn cara mengukur pendeknya pegas , gaya yg terjadi pd pegas tergantung: - kecepatan udara ( v ) - luas permukaan papan ( s ) - kerapatan udara ( p )



20



Tekanan statis dan Tekanan dinamis



Pada percobaan menggunakan papan yg berdiri tegak lurus kemudian dialirkan udara , akan menimbulkan suatu gaya yg disebabkan oleh Tekanan Dinamis . Sebenarnya tekanan Dinamis adalah merupakan hambatan udara atau drag yg besarnya sama dgn kpSV² .karena harga konstana kp ½ maka gaya hambat atau tekanan dinamis menjadi Tekanan Dinamis = ½pSV². . Dimana tekanan Dinamis ( F ) dlm lb p = density udara ( slug/en ft ) s = luas permukaan papa ( ft² ) v = kecepatan udara ( ft / detik ) Sedangkan TEKANAN STATIS adalah tekanan udara disuatu tempat yang tidak dipengaruhi oleh hal hal lain disekitarnya dan besarnya sama dg p . Aliran udara



terjadi



jumlah tekanan statis dan tekanan dinamis



KONSTAN .



Prinsip pengukuran kecepatan udara Aliran udara yg menumbuk sebuah papan yg tegak lurus terhadap arah aliran udara , kecepatan aliran udara ini akan terpengaruh karena menumbuk papan secara frontal . Agar hambatan aliran udara yg disebabkan oleh tumbukan tetap , maka agar diusahakan papan tetap pada kedudukanya . Dgn mempertahankan kedudukan papan ini luas permukaan papan akan tetap sama . Besaran yg berpengaruh adalah kerapatan udara . Oleh karena itu dlm perhitungan kecepatan udara kerapatan udara perlu sekali ditentukan lebih dulu . Hal itu diperlukan agar hasil perhitungan mendekati kebesaranya . Alat yang dipergunakan untuk mengukur kecepatan udara disebut PIPA PITOT STATIC ( pitot statik tube )



Pipa pitot-statik Pipa Pitot adalah sebuah pipa yg konstruksinya ruanganya terbagi atas dua bagian . didlm pipa besar terpasang pipa kecil . Pada pipa besar diberi beberapa lubang kecil sebelah kanan dan kiri , kemudian ruangan pipa besar yg mempunyai lubang lubang 21 kecil ini dihubungkan dgn sebuah pipa kecil lainya , pipa kecil yg berada didlm pipa besar disebut pipa PITOT , sedang pipa kecil lainya yg menghubungkan lubang ² kecil disebut pipa STATIC .



Pada airfoil simetris selain berhimpit dgn mean line , tali busur juga merupakan sumbu airfoil . Tali busur ini sangat penting artinya dlm menentukan sudut aliran udara terhadap airfoil . · pipa besar



pipa kecil



pipa pitot



pipa static



pipa tekan ( pitot )



Pipa statik ( static ) ASI ASI



Pipa pitot disebut juga pipa tekan ( pressure tube ) menghadap kearah frontal aliran udara , pipa menghubung ruang tekan ( pressure chamber ) pd Instrumen Indicator (ASI ) , pipa static ke ruang static . Konstruksi Airspeed Indicator ( ASI ) adalah sebuah kapsul yaitu sebuah kotak kecil yg bergelombang yg di buat dari pelat kuningan yg sangat tipis . Kapsul ini ditempatkan pd sebuah ruangan instrumen , dan ujung kapsul ini dihubungkan dg pipa tekan (pitot) . Pipa static dihubungkan dg ruangan instrumen .



22



Prinsip menunjukan kecepatan udara dgn mempergunakan pipa pitot-statik dgn instrumen Airspeed Indicator , Bila terjadi perbedaan tekanan yg ditimbulkan oleh tekanan dinamis yg memasuki pipa pitot (pipa tekan ) dgn tekanan udara statik yg terjadi didaerah lubang lubang kecil statik . Perbedaan tekanan akan meyebabkan kapsul tadi akan mengembang dan kemungkinan juga akan mengempis , dgn pergerakan itu akan menyebabkan bergeraknya jarum petunjuk pd instrumen airspeed indicator . Air Speed dan Ground Speed Pada saat pswt yg sedang terbang , maka penerbang perlu sekali mengetahui kecepatan pswt .Yang dimaksud kecepatan pesawat terbang adalah kecepatan pesawat terbang tersebut relatif terhadap udara, kecepatan yg demikian disebut AIR SPEED. Angin adalah merupakan aliran udara yg bergerak thd tanah ( bumi ) dlm hal ini bumi dianggap diam , kecepatan aliran udara thd bumi yg diam disebut GROUND SPEED . Sbg contoh pesawat terbang yg sedang terbang melawan aliran udara dari A ke B dgn kecepatan 100 knot , jarak antara A ke B = 60 Nm sedang angin bertiup dari B ke A dg keceptn 40 knot . Ground speed pesawat tsb = ( 100 – 40 ) = 60 knot .



23



V pada ASI 100 knots



V udara 40 knots



Ground speed pesawat terbng yg melawan angin 100 – 40 = 60 knot .



Sebaliknya pesawat terbang yg sedang terbang searah dengan aliran udara ( angin ) . Pesawat terbang dari A ke B dgn kecepatan ( airspeed ) = 100 knots , sedang kecepatan angin sama dengan 40 knots yg mengalir dari A ke B . Ground speed pesawat pada saat itu = ( 100 + 40 ) = 140 Knots .



A



B V padaASI 100 knot



v udara 40 knot Ground speed pesawat terbang yg searah angin 100 + 40 = 140 knot 1 knots = 0,514 m / detik = 1,85 km / jam



Kesalahan 2 pengukuran kecepatan udara Sebenarnya pengukuran kecepatan udara ( air speed) dgn mempergunakan pipa pitot static tidaklah menunjukan suatu harga yg benar atau tepat . Beberapa kesalahan terjadi , sehingga penunjukan instrumen Airspeed Indicator perlu diadakan koreksi , kesalahan ² tsb ialah ; 24 - Kesalahan Instrumen ASI pd waktu pembuatan. - Kesalahan posisi dan desain .



- kesalahan yg disebabkan adanya perubahan tekanan atmosfir , perubahan ketinggian , kecepatan . - kesalahan akibat kecerobohn perawatan instrumen .



Kesalahan pd saat pembuatan Kesalahan instrumen ini disebabkan pd saat diadakan kalibrasi , terjadi penyimpa ngan bila dibandingkan thd ketentuan standart . Dari NACA Tehnical Report 420 , bila terjadi penyimpangan yg masih dlm batas toleransi , maka instrumen ini harus diberi kartu kalibrasi yg selalu mengikuti instrumen itu .



Kesalahan posisi dan desain Kesalahan ini diakibatkan oleh kesalahan penempatan pipa pitot – static thd pesawat , Pipa harus diletakan sedemikian rupa sehingga arah pipa sejajar dgn sumbu longitudinal pesawat .dan bebas dari adanya gangguan aliran udara turbulent . Untuk sumber lubang lubang static yg ada di fuselage yg rata pd kedua sisinya , juga bebas thd gangguan aliran udara turbulent .



25



Kesalahan yg disebabkan adanya perubahan tekanan atmosfir yg sangat cepat . Pada saat pesawat mengadakan manuver yg sangat cepat sekali , sehingga terjadi perubahan ketinggian serta kecepatan yg sangat cepat pula . Hal ini sangat berpengaruh terhadap besaran kerapatan udara , sehingga penunjukan instrumen ASI akan mengalami kesalahan .



Kesalahan akibat kecerobohan perawatan instrumen Karena adanya kecerobohan pd waktu perawatan pesawat terbang , khususnya yg berhubungan dgn sistem pipa Pitot – Static , kemungkinan terjadi kebocoran pipa sistem yg menghubungkan pipa Pitot-Static dgn instrumen ASI . Kesalahan ini akan bertambah besar bila kebocoran pipa sistem ini bertambah besar . Misalnya karena akibat getaran pesawat terbang yg timbul.



ISTILAH ISTILAH AIRSPEED Perlu sekali diberikan definisi untuk beberapa pengertian yg berhubungan dgn masalah Airspeed , sehingga penerbang dapat menghitung berapa kecepatan pesawat yg sebenarnya : 26



a ) Indicated Air speed ( IAS atau V1 ) adalah kecepatan pesawat berdasarkan pembacaan dari instrumen ASI . b ) Basic Airspeed (BAS atau Vb ) adalah kecepatan pesawat yg telah diadakan koreksi pada Indicated Airspeed karena kesalahan instrumen . c ) Calibrated Airspeed ( CAS atau Vc ) adalah Kecepatan pesawat terbang yg didapatkan dari koreksi karena adanya kesalahan letak ( posisi ) pipa Pitot-Static thd pesawat terbang . d ) Equivalent Airspeed (EAS atau Ve ) adalah Kecepatan pesawat terbang didapat dari koreksi akibat pengaruh sifat udara yg dapat ditekan ( compressibility ) pada Vc atau Calibrated airspeed . e ) True airspeed ( TAS atau V ) Adalah kecepatan pesawat terbang yang sebenarnya . True Airspeed didapat dari : V = Vc x ¹/ i (mph ) atau V = Vk x 1.152 ( knots ) dimana t = kerapatan udara dan Vk = penunjukan ASI dlm knots .



AIRFOIL PENGERTIAN AIRFOIL



Airfoil adalah suatu bidang yg ada di pesawat terbang , Sayap , kemudi guling ( aileron ) , kemudi arah ( rudder ) atau kemudi tinggi ( elevator ) dan lain ² , yang direncanakan untuk memperoleh reaksi udara , bila bidang tersebut bergerak diudara .Penampang melintang sebuah airfoil biasanya disebut penampang airfoil .



27



Sebuah pelat pipih yang diletakan membentuk suatu sudut lancip terhadap aliran udara sehingga menghasilkan gaya angkat ( lift ) juga disebut airfoil ,tetapi airfoil yang tidak efisien . Airfoil yang efisien adalah airfoil yg penampangnya hampir seperti tetesan air . Airfoil dgn penampang gambar diatas disebut airfoil simetris , bila dialiri udara tidak bisa menghasilkan daya angkat , daya angkat nol .



Airfoil simetris hanya akan menghasilkan gaya angkat bila aliran udara yang melewatinya ( relative wind ) membentuk sudut tajam dengan tali busur . Airfoil simetris biasa digunakan untuk horisontal stabilizer atau fin . Sedangkan airfoil yg tidak simetris akan menghasilkan daya angkat sekali pun arah aliran udara yang melewati sejajar degan tali busur . Gaya angkat timbul karena adanya perbedaan tekanan udara antara atas dan bawah airfoil. Kecepatan udara dibawah lebih kecil dari pada diatas airfoil , sehingga tekanan dibawah lebih besar dari pada diatas airfoil . permukaan atas( upper surfase)



Permukaan bawah ( lower surfase ) Pada umumnya permukaan atas ( upper surface ) sebuah airfoil selalu cembung , sedang permukaan bawah ( lower surface ) bisa cembung , cekung atau rata. CEM BUN G



28



CEKUN G



RA TA



BAGIAN BAGIAN AIRFOIL 1 . LEADING EDGE



Adalah bagian yang paling depan dari sebuah airfoil . Leading edge sebuah sayap ( wing ) adalah semua bagian yg terletak paling depan dari pangkal sampai ujung . Leading edge aerodinamika adalah titik potong antara radius leading edge dengan tali busur . Jadi kalau dikatakan leading edge sebuah sayap artinya masih agak luas ,Tetapi leading edge aerodinamika adalah sebuah titik .



2 . TRAILING EDGE



adalah bagian paling belakang dari airfoil . Trailing Edge sayap yaitu seluruh bagian yang paling belakang dari sayap tersebut dari pangkal sampai ujung . Pada sebuah penampang airfoil trailing edge sebuah titik . 29



3 . MEAN CAMBER LINE



Adalah sebuah yang merupakan tempat kedudukan titik titik yg sama jauhnya terhadap permukaan dan bawah sebuah airfoil . Mean line berupa garis lurus pada airfoil simetris , dan berupa garis lekung pd airfoil tidak simetris .



4 . TALI BUSUR ( CHORD LINE )



Adalah sebuah garis lurus yang menghubungkan kedua ujung mean line sebuah airfoil .



30 TALI BUSUR



5 . MEAN AERODYNAMIC CHORD ( MAC )



Adalah sebuah airfoil yaitu tali busur dari airfoil imajiner berbentuk empat persegi panjang yang apabila bergerak diudara akan menghasilkan gaya yang sama dengan airfoil yang dimaksud .



6 . TEBAL AIRFOIL ( THICKNEES )



Adalah tebal airfoil yang diukur tegak lurus terhadap tali busur . Tebal airfoil akan berubah sepanjang tali busur , dan bagian yang paling tebal disebut Tebal maxsimum ( Maximum thicness ) .



31



3 . PERBANDINGAN KETEBALAN (THIKNESS RASIO )



Thikness Rasio adalah perbandingan antara tebal maximum dan panjang tali busur sebuah airfoil .



Pada gambar ini menunjukan bentuk sayap lain , dgn panjang tali busur tetap , tetapi tebal mengecil dari pangkal ke ujungnya . Pada sayap ini ternyata thickness rasionya makin keujung makin kecil . Karena thickness ratio adalah suatu perbandingan , maka hasilnya tanpa satuan dan biasanya dinyatakan dlm perseratus ( % ) . Misalnya pesawat Mc Donnell Dougles Phantom F-4 mempunyai thickness rasio rata rata 5 % , Sedang Lochkheed C – 130 Hercules mempunyai thickness rasio rata rata 18 % . Phantom dgn muatan maximum 12.477 kg kecepatan 2330 km / jam . Sedang hercules mampu mengangkut muatan 45.360 kg kecepatanya hanya 621 km / jam .



4 . CAMBER Camber adalah perbandingan antara jarak permukaan atas atau bawah ke tali busur dgn panjang tali busur . Bila jarak yg dimaksud terletak diatas tali busur , perbandinganya disebut camber positif atau camber atas ( upper camber ) 32 tali busur



camber positif



sebaliknya bila dibawah tali busur disebut camber negatif atau camber bawah (lower camber ) pada gambar yg dimaksud camber atas adalah a/c , b/c dan d/c . Sedang camber bawah e/c ,f/c dan g/c . Mean camber adalah perbandingan antara jarak mean line ke tali busur ( garis merah ke garis biru / camber line ) . Bila camber line diatas tali busur disebut mean camber positif , bila dibawah mean camber negatif . C



Camber negatt



5 . SUDUT SERANG ( Angle of attack ) Adalah sudut yang dibentuk oleh tali busur sebuah air foil dan aliran udara yang melewatinya (relative wind ) . Biasanya diberi tanda a ( alfa )



33



Untuk airfoil simetris besar lift yg dihasilkan nol , bila sudut serang nol sedang pd airfoil tidak simetris sekalipun sudut serang nol tetapi gaya angkat telah ada . Gaya angkat menjadi nol bila airfoil tidak simetris membentuk sudut negatif terhadap aliran udara . Gaya angkat nol disebut Zero angle lift .



Sudut serang mutlak Sudut serang mutlak ( absolute angle of atack ) adalah sudut serang sebuah airfoil diukur dari kedudukan zero angle lift .



Sudut serang kritis



Bila sudut serang diperbesar ,maka gaya angkat yg dihasilkan oleh airfoil akan membesar sampai pd suatu sudut serang tertentu . Batas ini disebut sudut serang kritis ( eritical angle of attack ) . Sudut serang kritis adalah besarnya sudut serang dimana gaya angkat yg dihasilkan mencapai maxsimum , diatas sudut tsb gaya angkat akan turun , sedang hambatan udara (drag) akan membesar dgn cepat . Hal ini bisa terjadi karena aliran ulakan ( turbolent ) bertambah besar .



34



Aliran udara disekitar sayap pada sudut serang kecil , yaitu yang biasa terjadi pada waktu terbang lurus dan mendatar .



SUDUT SERANG YANG BESAR Sudut yang sangat menguntungkan biasa dipakai sebagai sudut pemasangan sayap pada badan ( fuselage ) pswt terbang , sehingga pd waktu terbang lurus datar ( straight level flight ) sudut serang sama dengan sudut pemasangan sayap .



35



Sudut pasang Sudut pasang (angle of incidence) adalah sudut (tajam) yg dibentuk oleh tali busur sebuah airfoil dan sumbu horisontal ( horizontal axis ) pesawat terbang . Kadang kadang sudut pasang ini berubah sepanjang sayap pswt terbang artinya sudut pangkal sayap tidak sama dgn sudut pasang ujung sayap . Bila semakin keujung sayap sudut pasangnya semakin kecil dinamakan wash out , bila diujung sayap sudut pasang lebih besar adalah wash in . Sudut pasang



WASH OUT



Pangkal sayap



Ujung sayap



SUDUT PASANG UJUNG AIRFOIL MENURUN



Pangkal sayap



Wash in



SUDUT PASANG UJUNG AIR FOIL TURUN 36



Ujung sayap



wash in atau wash aut ada yg dilaksanakan bersama sama pd satu pesawat terbang atau sendiri sendiri , misalnya sayap kanan wash out sedang sayap kiri wash in , atau sayap kanan wash aut sayap kiri normal . Selain untk mengatasi puntiran akibat perputaran propeler , wash out dapat juga digunakan untk menghindari stall pd wing tip .



6 . ASPECT RATIO Aspect ratio adalah perbandingan antara panjang sayap ( span ) dengan lebar sayap (chord ) . Untuk sayap berbentuk apa saja berlaku : AR = S²/A dimana AR = Aspect Ratio S = Span atau panjang sayap A = Luas sayap S (span /panjang sayap) dan A ( luas sayap ) ini dimaksud panjang dan luas sayap seluruhnya ,termasuk bagian sayap yg menjadi satu dgn fuselage . Bila C adalah lebar sayap yg berbentuk empat persegi panjang , maka luasnya adalah span dikalikan chord , atau A =SXC . Bila persamaan ini dimasukan pd rumus aspect ratio diatas akan didapatkan : AR =



S² SXC



AR =



S C



( Rumus Aspect Rasio untk sayap empat persegi panjang )



Dimana AR = Aspect Ratio S = Span atau panjang sayap C = Lebar sayap



37 6m



c=2m 8m c = 1,5 m 12 m c=1m



Ketiga sayap empat persegi panjang mempunyai luas yg sama Dari rumus lift dan Drag seharusnya ketiga sayap ini menghasilkan gaya angkat dan hambatan yg sama , pada sudut serang tertentu ,tetapi dari hasil percobaan menunjukan bhw gaya angkat dan hambatan yg terjadi tidaklah persis sama . Sayap dgn span paling panjang ( berarti aspect ratio yg paling besar ) ternyata lebih menguntungkan terutama hasil gaya angkat dan perbandingan gaya angkat dgn hambatan ( L/D) . Hal ini disebabkan krn sayap dgn AR besar mempunyai wing tip vertices kecil . Ringkasnya bila AR diperbesar pd sudut serang tertentu koefisien gaya angkat ( CL ) , koefisien hambatan ( CD ) mengecil . Sekalipun AR besar ( span panjang ) lebih menguntungkan , tetapi banyak hal yg membatasi AR yaitu : 1 . Untuk memperbesar AR sayap harus diperpanjang akibatnya konstruksi sayap menjadi lebih berat dan ruwet . 2 . Untuk memperbesar AR dgn memendekkan chord , berarti penguat ² melintang diperpendek , sehingga kekuatan sayap berkurang . 3 . Agar pesawat terbang tetap stabil , bila sayap diperpanjang maka fuselage harus diperpanjang dan atau fin dipertinggi . AR besar



CL



AR kecil



perbandingan pengaruh AR thd CL 38 4 . Bila AR diperbesar , gaya angkat akan naik dgn cepat pd penambahan sudut serang yg kecil , sehingga sudut serang kritis menjadi lebih kecil .



7 . BENTUK UJUNG AIRFOIL / SAYAP Bentuk ujung airfoil / Sayap adalah : a . Persegi empat c . Positif raket b . Elip d . Negatif raket



arah terbang`



a



b



c



d



8 . TIRUS Sayap atau horizontal stabilizer pesawat terbang ada kalanya dibuat tirus ( taper ) yaitu penampang sayap pada pangkalnya lebih besar dari pada ujungnya . Sayap tirus bisa dikombinasi atau salah satu dari : a . Tirus pada permukaan b . Tirus pada ketebalan Tirus pd ketebalan telah dibahas pd Sub Bab Thickness ratio , oleh karena itu disini hanya dibicarakan Tirus pd permukaan. Bila panjang tali busur pada pangkal sayap cr dan pada ujung sayap ct , maka sayap dikatakan tirus pada permukaan bila cr lebih besar dr pd ct . Taper Ratio adalah perbandingan antara panjang tali busur pada ujung sebuah airfoil dgn panjang tali busur pangkal . Taper ratio biasa diberi tanda ¥ . 39 Sehingga ¥ = ct / cr ¥ = Taper ratio ct = Panjang tali busur ujung



cr = Panjang tali busur pangkal .



BENTUK SAYAP TIRUS m



# cr



a



ct



cr



cr



c



ct



cr



b



d



ct



ct



c



a - menunjukan sayap tirus leading edge lurus trailing edge miring . b - leading edge miring sedang trailing edge lurus . c - baik leading edge maupun trailing edge keduanya miring . d - sayap tirus delta . KEUNTUNGAN SAYAP TIRUS



1 . Letak titik tekan ( centre of pressure ) hanya berubah relatif sedikit sekalipun sudut serangnya berubah banyak . 2 . Coeffisien of lift maximum masih timbul sekalipun sudut serang telah melewati sudut serang kritis . Pada kurve Cl terlihat bhw Cl max tdk hanya terjadi satu titik . 40 3 . Cd lebih rendah terutama pd sudut serang kecil . . Cl /Cd lebih besar terutama pd sudut serang kecil .



4



Sayap empat persegi panjang mempunyai taper ratio= 1 , sedankan sayap delta mempunyai taper ratio = 0 . Sudut pada sayap delta disebut Sweep back angle yaitu



sudut yg dibentuk oleh tempt kedudukan titik titik yg terletak pd 25 % panjang tali busur dgn garis yg tegak lurus tali busur pangkal .



41



GAYA ANGKAT DAN GAYA HAMBAT



1 . TEORI SAYAP



Penampang sebuah sayap ( wing ) adalah Airfoil . Bila dua buah airfoil kita letakan dgn sisi cembung berdekatan satu sama lain , maka celah yg terbentuk diantaranya merupakan potongan suatu tabung ventury Bila diantara dua buah airfoil terdapat aliran udara , maka daerah yg menyempit tsb kecepatan udara bertambah cepat dan tekananya ( p ) berkurang , bahkan terjadi hisapan ( suction ) . Airfoil yg terletak pd aliran udara dpt pula dianggap sebagai suatu tabung venturi yg mempunyai dinding bawah cekung dan dinding atas datar . Dinding cekung dibentuk oleh bagian cembung dari airfoil , sedangkan diding datar dibentuk oleh arus udara pd jarak tertentu diatas airfoil tsb .



Disini aliran udara yg melaluinya akan sama dgn sifat udara yg melalui tabung venturi . Diatas airfoil tsb akan terdapat aliran adara yg cepat dan tekananya rendah , sedangkan dibawah airfoil tekanan udara lebih besar , perbedaan tekanan udara ini akan menyebabkan ada suatu gaya keatas ( total reaction ) Total reaction



42 Total reaction ini diuraikan menjadi dua buah gaya , yg satu tegak lurus thd arah aliran udara dan yg lain sejajar dgn arah aliran udara . Gaya yg tegak lurus thd aliran udara disebut gaya angkat ( Lift ) dan yg sejajar dgn aliran udara disebut gaya hambatan (Drag) Lift



CL



2 . FLAT PLATE ( PELAT DATAR ) Apabila aliran udara mengalir melalui pelat datar yg diletakan menyudut terhadap aliran udara , didpt tekanan udara diatas plat rendah , diatas plat tekananya besar . Pada berbagai sudut dari kedudukan plat tsb tekanan dibawah selalu lebih besar dr pd diatas plat . Perbedaan tekanan akan menimbulkan selisih tekanan yang arahnya keatas . Selisih tekanan disebut TOTAL REACTION . Total reaction bekerja tegak lurus thd pelat dan arahnya keatas , ternyata plat datar menghasilkan gaya keatas jika mempunyai sudut serang yg positif . TR



Total rection dpt diuraikan menjadi 2 . a . Komponen tegak lurus thd alirn udr b . Komponen yg sejajar thd aliran udr .



43 Dng percobaan ² diketahui bhw bila sudut ( alpha ) mengecil , komponen yg tegak lurus terhadap aliran udara ( lift) akan menjadi bertambah besar bila dibandingkan dengan komponen yg sejajar dg aliran udara ( drag )



0



Dng percobaan 2 diketahui bhw bila sudut ( alpha ) mengecil , komponen yg tegak lurus thd aliran udara ( lift) akan menjadi bertambah besar bila dibandingkan dgn komponen yg sejajar dg aliran udara ( drag ) L



TR



D 0 Total Reaction diuraikan menjadi lift dan drag



3 . Pembagian Tekanan Udara . ( PRESSURE DISTRIBUTION )



Apabila sudut serang ( angle of attack ) berubah maka LIFT dan DRAG juga akan berubah . Percobaan ² menunjukan bahwa perubahan ini disebabkan oleh perubahan tekanan udara disekitar Airfoil ( perubahan pressure distribution ) percobaan dilakukan di terowongan angin ( wind tunnel ), maupun dengn terbang sesunggugnya . Caranya dgn memberi lubang ² kecil sekitar airfoil dan lubang ² tsb dihubungkan dgn manometer , cara atau metode ini disebut PRESSURE PLOTING .



4 . Titik tekan (



CENTER OF PRESSURE



)



Suatu hal yg didapat dara Pressure Distribution diagram ialah kenyataan bahwa penambahan maupun pengurangan tekanan udara didekat Leading Edge dari sebuah airfoil amatlah besar . Hal ini berarti bhwa apabila segenap garis garis tekanan kita ganti dgn sebuah garis gaya resultant ( resultant force ) , maka garis gaya resultant ini akan bekerja 44 pd daerah kurang dari setengah chort dibelakang Leadin edge . Letak titik tangkap resultant force pd chord disebut Center of Pressure.



Centre of Pressure adalah sebuah titik pd chord line yg merupakan titik tangkap dari Resultant Force ( Total Reaction )



Total reaction



cp



5. Rmus gaya angkat / Hambat Karena airfoil dpt menghasilkan gaya angkt ( lift ) yg dibutuhkan untk mempertahankn pesawat terbang tetap diudara . Untk menghasilkan gaya angkat maka airfoil tersebut perlu digerakkan didalam udara dan harus membentuk sudut serang tertentu . Dan harus diingat pula bahwa tidak mungkin hanya mendapatkan LIFT saja , tanpa menghasil kan daya hambat pula . DRAG ini harus diperkecil agar tenaga pendorong airfoil tidak mengalami hambatan yang besar. Didalam terowongan angin biasanya yangg dihitung ialah besarnya gaya angkat dan gaya hambat bukan besarnya total reaction . Dlm percobaan airfoil dicoba diletakkan pada berbagai angel of attack terhadap aliran udara . Disini ternyata lift serta drag tergantung dari : a. Bentuk airfoil . b. Luas permukaan airfoil . c. Pangkat dua dari aliran udara . d. Kerapatan ( density ) udara Dgn kenyataan ini didapat rumus sbb: LIFT ( L )



= CL½pV².S



DRAG ( D ) = Cd½pV².S 45 Dimana CL = Coenfficient of Lift p = Density udara / kerapatan S = Luas permukaan V = Kecepatan udara CD = Coenfficient Drag



6 . INDUCED DRAG



Bila sebuah sayap atau airfoil melalui udara Maka akan timbul tekanan udara dibawah sayap , sedang diatas sayap timbul tekanan negatif (hisapan atau suction). Pd ujung sayap ada aliran dr bawah keatas , dr tekanan yg positif ke tekanan yg negatif.



Sedangkan pesawat terbang itu sendiri bergerak kedepan . Sebagai akibatnya selama penerbangan didaerah ujung sayap terjadi pusaran udara. Arah pusaran udara ini diluar ujung sayap keatas dan ditrailing edge kebawah . Gaya angkat yg condong kebelakang



Aliran udara setelah melalui sayap Sebagai akibat dari adanya aliran udara yang kebawah Trailing inilah maka gaya angkat yg dihasilkan sayap yang seharusnya tegak lurus terhadap aliran udara menjadi condong kebelakang . Karena Lift condong kebelakang maka timbul komponen tegak lurus yang baru yang disebut LIFT VERTICAL ( LV ). Sedangkan komponen mendatar yang terjadi disebut INDUCED DRAG ( DI )



46



Jadi Induced Drag adalah



Komponen mendatar dari gaya angkat yang condong sebagai akibat pusaran udara diujung sayap . Selama didaerah itu terjadi daya angkat , selama itu pula mempunyai Induced drag dgn kata lain induced drag tdk dpt dihindari . Usaha maksimal yang didapat dilakukan ialah : Memperkecil pengaruhnya yaitu degan cara memperpanjang sayap . Hal ini berarti memperbesar Aspect Ratio (AR ) makin besar aspect ratio , makin kecil pengaruhnya induced drag . Rumus - Induced Drag Coeffieient :



CL²/n. AR - Induced Drag : CL²/n AR=½p V² S Contoh : a) Sebuah sayap empat persegi panjang , mempunyai panjang (span) 15 m dan chord 2,4 m dan Lift Coefficient i,2 . Perhitungan : AR= 15/2,4 = 6.25. Ind Drg Coef= CL²/n.AR=1.2²/6.25 = 0.073 . b) Bila sayap tersebut diatas dipasang pada sebuah pesawat yg mempunyai kecepatan v = 96 km /jam = 26,5m/detik dan kerapatan udara ( density ) =1,225kg/m³ , luas permukaan 36 berapakah induced drag yg diderita ? Perhitungan : Induced Drag = CL /n AR.½p V² S = 0,073 x ½ x 1,225 x 26,5² x 36 = 1130 Newton.



7. MACAN MACAM GAYA HAMBAT Bila suatu benda bergerak diudara atau zat lain , maka akan dihasilkan hambatan . Hambatan ini akan menghambat gerak tersebut , didalam dunia penerbangan , hambatan semacam ini disebut gaya hambat . Drag adalah musuh dari penerbangan , Dalam hal ini hambatan yang terjadi dapat dibagi menjadi : a . Form Drag . b. Skin Friction . 47 Gaya hambat yang dialami pesawat terbang kadang kadang dapat pula dibagi menjadi a . Wing drag . b . Parasite drag . FORM DRAG Adalah : Hambatan yang terjadi sebagai akibat dari bentuk benda itu sendiri . Contoh yang paling exstrim ialah bila kita menempatkan pelat datar tegak lurus terhadap arah angin hambatan yg diderita adalah Form Drag . Form Drag dapat dikurangi membuat Streamline.



SKIN FRICTION Adalah : hambatan yang didapat bila mengalirkan udara melalui suatu permukaan. Kehalusan permukaan amat menentukan besar kecilnya skin friction , walau demikian skin friction juga amat tergantung luas permukaan , kecepatan aliran dan kekentalan ( viscosity ) dari udara . WING DRAG Adalah Hambatan yang terjadi pada sayap sebagai salah satu komponen hasil uraian dari Total reaction . PARASITE DRAG Adalah Hambatan yang dihasilkan oleh bagian bagian lain dari pesawat terbang selain sayap .



8 . WING LOADING Selama ini kita selalu mempunyai Pengertian bahwa luas adalah tetap, tetapi para ahli selalu berusaha untuk membuat atau menciptakan sayap yang luasnya dapat dirubah rubah , contoh penemuanya misal ; flowler Flap , luas sayap akan berpe ngaruh terhadap Wing Loading Wing loading sangat berpengaruh Kecepatan mendarat ( loading speed ) Kita ketahui rumus lift : L=CL½pV²S Lift ini yang dipergunakan untuk mengangkat seluruh berat pesawat terbang( W ) .Pada kenyataanya dalam keadaan terbang mendatar tanpa percepatan maka L=W . 48 Jadi : W = CL.½p V² S . W/S = CL.½p V² S . W/S ini disebut Wing Loading Jadi : Wing Loading = L = CL.½p V²S Dari rumus wing loading bahwa penambahan luas sayap akan memperkecil harga W / S.



9 . STAGNATION Dengan percobaan dpt dibuktikan bahwa aliran udara yang melalui airfoil akan terbagi menjadi dua . Sebagian udara akan melewati bagian atas airfoil , dan sebagian udara akan membelok melewati bawah airfoil . Tetapi ada berkas udara yang tidak membelok keatas dan kebawah dan akan mengenai titik s pada Leading Edge .



49 Dititik S kecepatan aliran udara O Titik S dinamakan “ Stop point “Atau “ Stagnation point “Pada stagnation point V udara O tetapi tekanan udara ( P ) besar Tekanan udara inilah yang menyebabkan jauh sebelum leading edge aliran udara sudah terpecah .



10 TITIK TRANSISI ( TRANSITION POINT ) Aliran udara yang melalui airfoil , setelah meninggalkan Leading Edge Masih halus dan sejajar (lamilar) . Kemudian akan sampai pada suatu titik batas inilah yang disebut Transition point .



50 Transition Point Adalah : sebuah titik pada permukaan benda , dimana aliran udara mulai berubah menjadi aliran turbulen . Bila kecepatan bertambah maka Transition Point bergerak kedepan .



11 . NEUTRAL LIFT LINE Apabila letak hidung airfoil / sayap kebawah , sedangkan letak trailing edge tetap seperti semula ( terhadap aliran udara )Sampai airfoil tersebut tidak menghasilkan gaya angkat ( lift ) .



NEUTRAL LIFT LINE adalah sebuah garis lurus yg sejajar dgn aliran udara , dimana Airfoil / sayap tersebut tidak menghasilkan lift ( Line of Zero lift )



GARIS MENDATAR ADALAH NEUTRAL LIFT LINE



12 AERODYNAMIC CENTRE Titik tekan amat dipengaruhi sudut serang . Dengan kata lain bila sudut serang berubah maka Centre of Pressure akan berubah pula kedudukanya . Didlm perhitungan teori amat menyulitkan dgn perubahan sudut serang , besarnya gaya angkat berubh , besarnya hambatan berubah , kedudukan titik tekan berubah pula . Dengan demikian ada dua kesimpulana . a . Perubahan sudut serang akan merubah besarnya gaya angkat dan letak titik tekan . b . Perubahan sudut serang akan hanya merubah besarnya gaya angkat saja sedangkan letak titik tekan dianggap tetap . Pada kesimpulan kedua inilah yg seakan akan ingin mempertahankan letak CP agar tidak berubah . 51



Aerodynamic Centre Ialah sebuah titik didalam airfoil yang secara teoritis dianggap Centre of pressure seakan akan tetap tempatnya , walaupun Angle of attack berubah ubah besarnya . Pada kecepatan subsonic , Aerodynamic centre biasanya terletak seperempat chord dibelakang leading edge .



TEROWONGAN ANGIN Terowongan angin ( wind tunnel ) adalah : suatu alat yang menghasilkan angin buatan atau aliran udara , dan dapat digunakan untk mengetahui aliran udara disekitar benda yang dikehendaki serta gaya ² yang ditimbulkan . Sebenarnya hanya salah satu dari beberapa cara untuk mengetahui reaksi udara pada suatu benda yg bergerak di udara .



52 CARA YG LAIN ADALAH : a . Percobaan di dlm air . Untuk mengetahui reaksi pada suatu benda dengan jalan meletakan benda yg dimaksud pd aliran air . Agar supaya keadaan didlm air sama dengan keadaan diudara Kecepatan udara = Viscositas udara . Kecepatan air = Viscositas air, aliran udara aliran air



b . Percobaan dengan menggunakan model berputar diudara.



3 . Percobaan terbang sebenarnya . Benda yang dicoba misalnya pesawat terbang benar ² bergerak diudara sedang reaksi udara diamati.



53



PERLENGKAPAN UNTUK MEMPERTINGGI GAYA ANGKAT Karena keadaan landasan ditiap tempat selalu sama , baik panjang maupun kondisi landasan , seperti beton , aspal , rumput , air , atau di kapal induk . Maka pada pesawat terbang perlu dilengkapi dengan suatu peralatan untuk mempertinggi gaya angkat . Perlengkapan ini diperlukan pada saat pesawat terbang dikurangi kecepatanya , yaitu pada saat persiapan pendaratn atau pada saat pesawat terbang sedang lepas landas ( take of ) . Dipasangnya perlengkapan ini ( high lift devicet ) pada susunan konstruksi sayap tidak mempengaruhi sifat ² terbang pada saat kecepatan jelajah ( cruising speed ) atau pada saat kecepatan tinggi .



54



SLOT DAN SLAT Usaha untuk memperbaiki atau memperbesar Gaya angkat dalam rangka untuk mendapatkan V min atau kecepatan terbang minimun . Pada saat sudut serang yang besar , maka didapatkan atau di desain alat yang disebut slot dan slat . Yang disebut SLAT adalah sepotong airfoil yang diletakan didepan leading edge sepanjang sayap dengan diberi jarak beberapa centimeter . Yang disebut dengan slot adalah ruang terpisah yang berupa rongga letaknya diantara slat dan leading edge sayap .



55



Bekerjanya Slat dan Slot Pada sayap biasa tanpa slat dan slot apabila ditempatkan pada sudut serang yang besar maka letak pusat tekan ( centre of pressure ) akan bertendensi bergerak kedepan yaitu bergerak kearah leading edge , bahkan pada sudut yang besar letak pusat tekan berada diluar leading edge . Pada saat demikian sayap akan kehilangan gaya angkat , sudut yg demikian disebut sudut serang kritis , agar letak pusat tekan masuk kembali dibuat konstruksi slat dan slot .



Pengaruh slat dan slot thd pusat tekan Sayap / airfoil diletakan pada sudut serang yg besar mencapai titik kritis , didalam keadaan demikian aliran udara selain masih ada yang mengalir melewati permukaan atas dari leading edge , tetapi ada juga sebagian udara yang mengalir kedalam slot . Untuk airfoil biasa tanpa slot dalam keadaan sudut serang kritis terjadi turbulent didepan daerah leading edge , sedangkan sayap yg memiliki slat dan slot udara dipaksa udara yg turbulen dibelakang leadaing edge .



Penggunaan slat dan slot pd pesawat terbang Adanya variasi sudut serang yang demikian sangat diperlukan untuk pesawat ² harus mampu terbang dari landasan pendek , juga harus mampu mendarat pada landasan relatif pendek juga . Pesawat demikian STOL ( Short Take Off and Landing ) atau pesawat yang mampu lepas landas pada landasan yang pendek .



Pemasangan slat dan slot pada sayap Karena sifatnya positif dari slat dan slot pada pengaruh aerodinamis ,maka slat ini dipasang sepanjang sayap baik kanan maupun kiri , bentuknya sederhana tidak memikul beban besar , dan konstruksi slat pemasanganya didaerah leading edge . 56



JENIS JENIS SLOT Pada kenyataan konstruksi slot terhadap sayap sesuai dgn fungsi yang disempurnkn maka didesain beberapa jenis slot . Yang dimaksud dengan disempurnakan diatas adalah baik dari segi konstruksi maupun fungsinya . ( controlled slot ) Jenis jenis slot sbb : a. Slot tetap ( fixed slot ) b. Slot yang dapat dikontrol C. Slot otomatis ( automatic slot ) d. Slot dgn tiupan ( blow slot ) a. Slot Tetap ( Fixed Slot ) Pada konstruksi ini slot dibuat secara tetap kedudukanya terhadap airfoil sayap , jadi tidak dapat dirubah rubah baik letak maupun besarnya . Biasanya untuk pesawat kecil .



b. Slot yg dapat dikontrol . Sesuai namanya maka slot ini dapat diatur atau dikontrol besar kecilnya rongga slot oleh penerbang dari cockpit . Dengan demikian slot yg ini mempunyai kemampuan yang baik dari yang pertama . c. Slot otomatis ( Automatic Slot ) Pada slot ini pengaturan pembukaan rongga slot , besar kecilnya dapat diatur secara otomatis . Pengaturan secara otomatis ini diatur oleh besarnya sudut serang setiap terbang . Jadi apabila sudut serang membesar mendekati sudut serang kritis , maka slot ini mulai membuka makin besar . Dan bila sudut serang mengecil , rongga slot mengecil , bahkan tertutup .



57



rongga slot terbuka bila sudut serang membesar mendekati Sudut serang kritis .



d. Slot dengan tiupan . ( Blown Slot ) Sebagai pengganti alat mekanik yang diperlukan untuk membuka slat agar terbentuk slot , maka didesain dengan meniupkan udara dari ruang antara sayap dan flap . Jadi udara ditiupkan melalui lubang ini untuk mendorong slat kedepan agar kemudian terbentuk slot .



FOWLER FLAP Karena keistimewaan dari fowler flap yaitu dapat memperbaiki maksimum koefisien gaya angkat jauh lebih baik, maka fowler flap ini banyak dipergunakan pada pesawat ² terbang transport dan cargo . Apabila antara slotted flap dan fowler flap dgn mempergunakan airfoil yg sama ,maka dpt kita lihat perbaikan koefisien gaya angkat maksimum . Fowler flap lebih unggul dari slotted .



58



High Speed Airfoil & Lamiral Flow Airfoil 1 . HIGH SPEED AIRFOIL High speed airfoil atau laminar flow airfoil . Dengan dicapainya kecepatan pesawat yang menyamai kecepatan suara , timbul suatu persoalan mengenai bentuk airfoil sayapnya. selama terbang terjadi transisi point atau didaerah mana mulai terjadi perubahan aliran lamiral menjadi turbulen dapat diketahui . Untuk mendapatkan kecepatan yang besar ( high speed ) yang sebenarnya , karena terbentur pada masalah kecepatan suara ( speed of sound ) maka dalam perencanaan pesawat terbang atau sayap , akan menemui kesulitan dan tantangan tantangan . Cara yang terbaik ialah dengan merencanakan bentuk airfoil dari sayap yang tipis . airfoil semacam ini disebut LAMINAR FLOW AIRFOIL atau LOW DRAG AIRFOIL . Pada prinsipnya airfoil ini harus menghasilkan laminar flow yang baik pada sebagian besar permukaanya . Kerugian dari airfoil yang tipis ialah : a . Pesawat untuk take off membutuhkan landasan yg panjang . b . Hanya dipakai pada High speed aircraft . c . Maintenancenya sukar . Adapun keuntungan yang menonjol ialah : menghasilkan Drag yang amat kecil . Percobaan ² menunjukan bahwa Transisi Point terjadi apabila aliran udara diatas airfoil mulai lambat atau terjadi dibelakang titik dimana hisapan ( suction ) maksimum terjadi . selama kecepatan aliran udara diatas permukaan airfoil dipercepat / naik maka pada aliran boundary layer akan tetap lamiral . Jelas bahwa kecepatan yang memegang peranan . Akhirnya didapat High Speed Airfoil yaitu : airfoilnya tipis , leading edgenya lebih runcing , bentuk airfoilnya hampir ² simetris dan yang lebih penting ialah bahwa camber terbesar letaknya lebih kebelakang dibanding airfoil biasa , kadang ² mencapai lebih 50 % dari chordnya kearah belakang



59



Gambar High Speed Airfoil



Airfoil ini amat peka terhadap debu atau kotoran ² lainya yang mungkin terdapat diatas airfoil tersebut . Karena partikel tersebut dapat menyebabkan laminar flow berubah menjadi turbulen dan terjadi Drag . 2 . BOUNDARY LAYER CONTROL DENGAN SUCTION SYSTEM Cara lain untuk memelihara boundary layer pada airfoil biasa ialah dengan memasang SOURE OF SUCTION ( sumber hisapan ) didaerah dekat dengan trailing edge . Cara ini mempunyai keuntungan dapat memakai airfoil yang agak tebal . Kesulitan yang dihadapi ialah mendapatkan tenaga dan memperhitungkan berat alat hisapnya . sistim ini jarang dipakai .



3 . BOUNDARY LAYER CONTROL DENGAN BROWING SYSTEM Hal lain yang menarik ialah dengan diberikan Tiupan pada tempat yang sama . yaitu memelihara aliran lamiral pada boundary layer . Dengan memberikan tiupan lebih untung karena tiupan ini dapat dihasilkan dari gas buang ( exhaust gas ) .



60



BI – PLANE



Bi-plan adalah pesawat terbang dengan sayap ganda . hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan gaya angkat (LIFT ) sebanyak mungkin untuk memperbesar lift bisa juga dengan cara menambah luas sayap atau memperpanjang sayap . Pemakaian bi-plan tidak selalu menguntungkan , misalnya dengan timbulnya gangguan bi-plan ( Bi-plan Interference ) . Apabila meletakkan sebuah airfoil diatas airfoil yang lain , daerah tekanan positif dari airfoil atas akan berdekatan atau campur dengan daerah tekanan negatif dari airfoil bawah , kedua daerah tekanan Saling mempengaruhi .



Besar kemungkinan kedua tekanan ini saling menetralisir satu sama lain . maka tujuan untuk memperoleh lift yang besar akan sia sia , oleh karena itu didapat cara cara pemasangan dari kedua airfoil / sayap tersebut sbb : 1. GAP & CHORD RATIO



Pada bi-plan , yang dimaksud dengan GAP ialah jarak antara leading edge sayap atas dan leading edge sayap bawah , yang diukur tegak lurus pd sumbu memanjang ( Longitudinal axis ) dari pesawat terbang .



61



Gap



Chord



Makin besar GAP makin besar gaya angkat (lift) yang dihasilka.Sedangkan CHORD dari sayap bi-plan mempunyai pengertian yg sama dgn chord dari airfoil biasa yaitu garis lurus yg menghubungkan titik depan dan titik terbelakang dari sebuah airfoil . Pada prinsipnya jarak kedua sayappada bi-plan harus sedekat mungkin tetapi masih cukup jauh satu sama lain sehingga interplan interference seminimal mungkin . 2 . GAP SPAN RATIO



Yang dimaksud gap / span ratio ialah perbandingan antara gap dan panjang (span ) sayap . Dalam hal ini gap selalu lebih kecil dari pada span , dengan demikian perbandi ngan tersebut selalu mempunyai nilai kurang dari 1 . 3 .STRAGGER



Stragger dari sayap bi-plan ialah lebih kedepanya atau lebih mundurnya letak sayap atas terhadap sayap bawah dengan membandingkan letak leading edge masing ² . Keuntungan secara aerodinamik dari stragger amat kecil sekali . Adapun tujuan utama stragger ialah untuk memperbaiki luas pandangan penerbang dan untuk mempermudah bagi penerbang mencapai cockpit . Pada bi-plan ada dua macam stragger yaitu : a. Positif stragger atau forward stragger . b. Negatif stragger atau rearward stragger . 62 Positif stragger ialah apabila letak sayap atas lebih kedepan dari pada sayap bawah .



Positif stragger



Negatif stragger ialah apabila letak sayap atas lebih mundur dari pada sayap bawah .



Negative stragger



Stragger juga dapat dinyatakan dalam sudut stragger (angel of stragger ) da lam hal ini besarnya stragger dinyatakan dalam derajat . Sudut stragger ialah sudut yang dibentuk oleh garis penghubung kedua leading edge kedua sayap dari garis tegak lurus yang ditarik dari salah satu leading dari sayap terhadap chord sayap yang lain



63 Chord



Gap



30 º



Pada gambar diatas disebut bahwa keadaan sayap tersebut mempunyai 30 ° positive stragger . Adapun kebalikanya adalah 30 º negative stragger , yaitu apabila pemasangan sayap atas lebih mundur sayap bawah .



4. DECALAGE



Decalage dari sayap bi-plan ialah perbedaan sudut pemasangan ( angle of incidence ) dari sayap ² tsb . Decalage diukur dgn menghitung besarnya sudut antara chord kedua sayap. Decalage ada ua macam yaitu : a. Positive Decalage . b. Negative Decalage . Positive Decalage ialah apabila sayap atas membentuk sudut yang lebih be sar dari sayap bawah . Misalkan sayap atas dipasang dengan sudut pemasangan 3º dan sayap bawah 2 ° , hal ini akan menghasilkan negative of decalage 3º – 2º = 1º .



64 sudut decalage positive



POSITIVE DECALAGE



Sudut decalage negative



Negative decalage



PUSARAN ( Vortices )



65 Percobaan terhadap airfoil / sayap didalam arus udara yang diberi asap dalam terowongan angin ( wind tunnel ) menunjukkan bahwa aliran udara diatas airfoil / sayap merupakan garis ² aliran udara yang membelok kearah dalam .



Aliran udara diatas sayap



Hal ini disebabkan tekanan negative diatas sayap lebih kecil bila dibandingkan dengan tekanan udara diluar ujung sayap ( wing tip ) . Sedangkan aliran udara dibawah sayap akan merupakan garis-garis aliran udara yang membelok kearah luar .



Aliran udara dibawah sayap



1. TRAILING EDGE VORTICES



Karena keadaan kedua aliran tersebut demikian , maka pada trailing edge sayap kedua aliran udara yang menyimpang ini bertemu dan menghasilkan pusaran ( Vortex ) sepanjang trailing edge . 66



Trailing edge vortices



2. WING TIP VORTICES



Telah diterangkan bahwa diluar ujung sayap terjadi aliran udara dari dari bawah sayap keatas sayap .



Sedangkan bila pesawat itu sedang terbang sudah jelas bahwa dari depan sayap ada aliran udara kebelakang . Kedua aliran udara ini didaerah trailing edge dari ujung sayap saling bertemu dan menghasilkan pusaran udara ( vortex ) . Pusaran ujung sayap ini dinamakan WING TIP VORTICES . Perhatikan arah putaran pusaran pada kedua ujung sayap .



67



x



x



x



x AR sedang



AR kecil



X



x AR besar



X = daerah yang dirugikan Gambaran tentang bagaimana Aspect ratio dapat memperkecil pengaruh wing tip vortices



Wing tip vortices tidak dapat dihilangkan , yang dapat diusahakan ialah memperkecil pengaruhnya yaitu dengan jalan memperpanjang serta membuat ujung sayap berbentuk tirus ( taper ) atau ellips , ujung sayap dipasang winglet . Memperpanjang sayap berarti memperbesar Aspect Ratio .



68



KESIMPULAN : MENGAPA PESAWAT BISA TERBANG DAN BERMANOUVER DIUDARA Pesawat terbang mempunyai 4 gaya : a . Trust



69



b . Drag



c . lift



d . Drag



TRUST yang didapat dari ENGINE dan bisa menetralisir Drag . sehingga pendapatkan speed yang tinggi . adapun jenis engine adalah : A Piston



. B Turbo jet



C Turbo fan



70 d. Turboprops



2 . Karena speed yg tinggi maka mendapat LIFE yang didapat dari Wing / sayap dan bisa menetralisir Weight .



3 . Diudara pesawat melaksanakan gerakan menukik dan menengadah bahkan bisa loop yang berpusat pada sumbu LATERAL AXIS , kontrol kemudi ELEVATOR) . ( STIK DITARIK / DIDORONG )



71



4 . Diudara pesawat melaksanakan gerakan miring kekiri dan kekanan ROLLING yang berpusat pada sumbu LONGITUDINAL AXIS kontrol kemudi adalah AILERON . ( STIK DI KEKIRIKAN / DIKANANKAN )



5 . Pesawat akan mengarah ke kanan dan kekiri yang berpusat pada sumbu VERTICAL AXIS dengan kontrol kemudi RUDDER ( PEDAL DITEKAN KEDEPAN KEBALAKANG )



72



HELIKOPTER



Cara helikopter terbang Helikopter merupakan alat transportasi yang digerakan oleh rotor dan memiliki kemampuan mendarat dan terbang secara vertikal. Helikopter juga bisa bergerak maju dan mundur di udara, selain itu helikopter memiliki kemampuan mengapung di udara. Karena kemampuannya ini helikopter banyak di manfaatkan untuk berbagai kepentingan



.Helikopter mendapatkan daya untuk bergerak dari rotor yang berputar. Rotor helikopter memiliki bentuk aerofoil yang mirip dengan sayap pada pesawat terbang. Saat rotor berputar udara akan bergerak pada permukaan atas rotor mengakibatkan tekanan diatas rotor rendah dari yang dibawah rotor sehingga helikopter terangkat keatas.



Bagian-bagaian utama helikopter Bilah rotor (rotor blade) merupakan bentuk aerofoil yang sudutnya bisa diubah-ubah dan berfungsi untuk menimbulkan gaya angkat dan gaya dorong. Rotor blade melekat pada main rotor dengan bantuah rotor hub. Tail rotor terletak dibagain belakan helikopter, rotor ini merupakan rotor kecil yang berputar secara fertikal. fungsi rotor ini untuk mmebelokan helikopter sesuai arah yang dinginkan. selain itu tail rotor juga berfungsi untuk melawan torsi yang ditimbulkan oleh main rotor saat berputar (aksi dan reaksi) Swash plate mempunyai dua bagian utama utama yaitu satu pelat yang tetap warna biru dan pelat yang berputar warna merah. Swash plate ini yang berfungsi untuk mengatur pergerakan pesawat dengan cara mengatur sudut serang udara pada rotor



73



74



SISTIM KEMUDI HELIKOPTER : a . Apabila stick collective diangkat , maka seluruh bilah propeler main rotor membentuk Angel of attack , maka helikopter terangkat keatas , bila stick dihentikan no angel of attack heli berhenti diudara ( houver ) bila stck ditekan kebawah helikopter akan turun . b . Bila stick Cyclic didorong kedepan saat propeler sambil berputar pada posisi didepan no angel of attack dan pada posisi dibelakang steep angel of attack maka helikopter akan berberak maju . c . Jika stick cyclik ditarik kebelakang saat propeler posisi didepan steep angel of attack , dan dibelakang no angel of attack maka helikopter akan bergerak mundur . d . Demikian pula pada saat stick cyclik di geser kekiri dan kekanan , maka helikopter , bergerak kekiri dan kekanan .



75



e . Jika pedal kiri ditekan dengan kaki kiri secara bersama 2 bilah tail rotor ( propeler kecil dibelakang ) membentuk / mengurangi angel of attack maka helikopter akan mengarah kekanan , demikian sebaliknya bila mau mengarah ke kiri pedal kanan yang ditekan .



/ PEDAL



76



ROCKET



Roket telah digunakan sejak lama, mulai sekitar tahun 1232, di Cina. Akan tetapi ketika itu mesin roket masih sangat sederhana—berbentuk seperti peluru dan berbahan bakar padat (tak berbeda dengan mercon roket). Mesin roket yang lebih komplek baru diketemukan berabad-abad setelahnya, tahun 1926, oleh periset AS, Robert H. Goddart. Sejak kini penelitian mengenai roket cair maupun roket padat kian marak. Sebagian ditujukan untuk mesin perang, sebagian lagi untuk alat angkut ke angkasa luar. Roket yang paling terkenal pada saat ini, misalnya, Long March (Cina), Delta, Atlas dan Titan (AS), Ariane (Eropa), dan Proton (Rusia).



77



Prinsip Kerja Roket Prinsip kerja roket mirip dengan prinsip terdorongnya balon mainan. Sebuah roket mengandung tangki yang berisi bahan hidrogen cair dan oksigen cair. Kedua bahan bakar ini dicampur dalam ruang pembakaran sehinga terjadi pembakaran yang menghasilkan gas panas yang akan menyembur keluar melalui mulut pipa yang terletak pada ekor roket Terjadi perubahan momentum gas dari nol (0) menjadi mv selama selang waktu tertentu (∆t). Ini menghasilkan gaya yang dikerjakan roket pada gas (sesuai dengan persamaan F=∆p/∆t,gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda per satuan waktu ) dengan arah ke bawah. Sesuai hukum III Newton, timbul reaksi gaya yang dikerjakan gas pada roket, yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan yaitu ke atas. Jadi gas akan mengerjakan gaya ke atas pada roket sehingga roket akan terdorong ke atas. Hukum ketiga Newton mengatakan bahwa untuk setiap tindakan, maka akan menimbulkan reaksi yang sama namun berlawanan. Hukum ini disebut hukum aksi reaksi. Dan hukum inilah yang menjadi dasar gerakan roket di ruang



78



angkasa. Diruang angkasa tidak ada udara yng dapat di gunakan untuk menggerakan roket, sehingga hukum inilah yang berlaku. Hukum ketiga Newton mengatakan bahwa untuk setiap tindakan, maka akan menimbulkan reaksi yang sama namun berlawanan. Hukum ini disebut hukum aksi reaksi. Dan hukum inilah yang menjadi dasar gerakan roket di ruang angkasa. Diruang angkasa tidak ada udara yng dapat di gunakan untuk menggerakan roket, sehingga hukum inilah yang berlaku. Roket pada dasarnya adalah mesin untuk alat transportasi seperti mesin jet, mesin diesel, mesin mobil, mesin motor dan lain-lain. Tapi berbeda dengan mesin transportasi lain, roket bersifat 'anaerob‘ yaitu ; Untuk melakukan pembakaran bahan bakar ia membawa oksigen sendiri, sehingga praktis tak membutuhkan oksigen dari luar. Karenanya, roket dapat digunakan sebagai mesin transportasi ke ruang angkasa yang tak beroksigen. bisa melewati kecepatan suara, kendati ketika meninggalkan landasan kecepatannya kelihatan rendah. Bila pada detik pertama kecepatannya hanya 12 meter per detik misalnya, maka pada tahap berikutnya roket dapat melaju dengan kecepatan kelipatannya: 24 m/detik, 48 meter per detik, dan begitu seterusnya. Pada umumnya roket terdiri dari tiga bagian : a . Bagian pembawa muatan b . Bagian Pengendali c . Bagian Mesin Bagian pembawa muatan berfungsi untuk mengangkut barang satelit , barang barang lain , hingga bahan peledak . Bagian pengendali merupakan bagian di mana terdapat peranti untuk mengendalikan roket. Bagian mesin, merupakan bagian di mana terdapat mesin serta bahan bakar roket. Sebagai catatan, mesin roket ini terbagi dalam dua kelompok, tergantung dari jenis bahan bakarnya: cair dan padat.



79



Bahan bakar roket ada dua jenis yaitu bahan bakar cair dan bahan bakar padat. Prinsip kerja dari roket berbahan bakar cair dan padat sama saja, di mana hasil pembakaran menghasilkan gaya dorong ke atas. Tetapi roket yang berbahan bakar padat mempunyai kelebihan yaitu mampu menyimpan bahan bakar dengan jumlah besar untuk ruang penyimpanan yang sama, karena bahan bakarnya telah dipadatkan. Sedangkan bahan bakar cair tidak bisa dipampatkan



SELAMAT B E K E R J A