Pembagian Katagori Dalam Pesawat Udara Mekanisme Pesawat untuk Terbang

2.1.2 Pembagian Katagori Dalam Pesawat Udara

Pesawat Udara ini terbagi dalam beberapa katagori yaitu: a. Pesawat Udara Aerodinamis , yaitu pesawat udara yang lebih berat dari udara. Pesawat Udara Aerodinamis terdiri dari 2 kelompok yaitu pesawat bermotor dan tidak bermotor. Yang bermotor terdiri dari bersayap tetap fixed wing dan sayap putar rotary wing . Pesawat udara aerodinamis bermotor bersayap tetap terdiri dari pesawat terbang, kapal terbang dan amphibians. Yang bersayap putar terdiri dari helicopter dan gyrocopter. Pesawat udara aerodinamis tidak bermotor terdiri dari pesawat luncur , pesawat layang dan layang-layang. a b Gambar 2.1 a Fixed wing dan b Rotary wing b. Pesawat Udara Aerostatis , yaitu pesawat udara yang lebih ringan dari udara. Pesawat udara aerostatis terdiri dari kapal udara dan balon udara. Gambar 2.2 Balon Udara Universitas Sumatera Utara

2.1.3 Mekanisme Pesawat untuk Terbang

Ada beberapa macam gaya yang bekerja pada benda-benda yang terbang di udara. Gaya-gaya aerodinamika ini meliputi gaya angkat lift, gaya dorong thrust, gaya berat weight, dan gaya hambat udara drag. Gaya-gaya inilah yang mempengaruhi profil terbang semua benda-benda di udara, mulai dari burung-burung yang bisa terbang mulus secara alami sampai pesawat terbang yang paling besar sekalipun. Jadi gaya-gaya yang sama bekerja juga pada pesawat model yang ukurannya mini ini. Gambar 2.3 Gaya-gaya yang bekerja pada pesawat Gaya hambat udara drag merupakan gaya yang disebabkan oleh molekul-molekul dan partikel-partikel di udara. Gaya ini dialami oleh benda yang bergerak di udara. Pada benda yang diam gaya hambat udara nol. Ketika benda mulai bergerak, gaya hambat udara ini mulai muncul yang arahnya berlawanan dengan arah gerak, bersifat menghambat gerakan itu sebabnya gaya ini disebut gaya hambat udara. Semakin cepat benda bergerak semakin besar gaya hambat udara ini. Agar benda bisa terus bergerak maju saat terbang, diperlukan gaya yang bisa mengatasi hambatan udara tersebut, yaitu gaya dorong thrust yang dihasilkan oleh mesin. Supaya kita tidak perlu menghasilkan thrust yang terlalu Universitas Sumatera Utara besar sehingga tidak ekonomis kita harus mencari cara untuk mengurangi drag. Salah satu caranya adalah dengan menggunakan desain yang streamline ramping. Supaya bisa terbang, kita perlu gaya yang bisa mengatasi gaya berat akibat tarikan gravitasi bumi. Gaya ke atas lift ini harus bisa melawan tarikan gravitasi bumi sehingga benda bisa terangkat dan mempertahankan posisinya di angkasa. Di sinilah tantangannya karena harus melawan gravitasi. Maka fisikawan seperti Isaac Newton, Bernoulli, dan Coanda. Ketiganya bekerja sama menjawab tantangan ini. • Hukum Newton III Isaac Newton yang terkenal dengan ketiga persamaan geraknya menyumbangkan hukum III Newton tentang Aksi-Reaksi. Benjamin Crowell dalam bukunya Newtonian Physics mengatakan bahwa “ ketika objek A memberikan sebuah gaya kepada objek B, maka objek B juga harus memberikan sebuah gaya kepada objek A. Dua gaya tersebut besarnya sama dan dalam arah yang berlawanan. Dan dapat dituliskan secara singkat dengan rumus seperti berikut ini F A on B = - F B on A ”. Hukum inilah yang kemudian diterapkan pada kajian tentang aerodinamika pada airfoil sayap pesawat terbang. Sayap pesawat merupakan bagian terpenting dalam menghasilkan lift. Aliran udara terjadi diatas dan dibawah sayap pesawat. Partikel-partikel udara menabrak bagian bawah sayap pesawat. Partikel-partikel yang menabrak ini lalu dipantulkan ke bawah ke arah tanah. Udara yang menghujani tanah ini merupakan gaya aksi. Dan kemudian tanah yang menerima gaya aksi ini pasti langsung memberikan gaya reaksi yang besarnya sama dengan gaya aksi tetapi berlawanan arah. Universitas Sumatera Utara P 2 Gambar 2.4 Arah aliran fluida pada airfoil • Efek Coanda dan Hukum Bernoulli Untuk bagian atas sayap, ada proses lain yang juga menghasilkan aksi. Dalam hal ini terjadi penerapan hukum Bernoulli dan efek Coanda. Menurut Coanda, udara yang melewati permukaan lengkung akan mengalir sepanjang permukaan itu dikenal sebagai Efek Coanda. Ini dibuktikan ketika kita meletakkan lilin menyala di depan sebuah botol. Ketika lilin ditiup dari belakang botol, aneh ternyata lilin didepan botol itu akan mati. Menurut Coanda hal ini disebabkan karena udara yang kita tiup mengalir mengikuti permukaan lengkung botol lalu meniup api lilin hingga mati. Seperti inilah udara yang melewati bagian atas sayap ini mirip udara yang bergerak sepanjang botol. Udara ini akan mengalir sepanjang permukaan atas sayap hingga mencapai ujung bawah sayap. Di ujung bawah sayap itu partikel-partikel udara bergerombol dan bertambah terus sampai akhirnya kelebihan berat dan berjatuhan dimana peristiwa ini disebut downwash. Siraman udara atau downwash ini juga merupakan komponen gaya aksi. Tanah yang menerima gaya aksi ini pasti langsung memberikan gaya reaksi yang P 1 Universitas Sumatera Utara besarnya sama dengan gaya aksi tetapi berlawanan arah. Karena gaya aksinya menuju tanah ke arah bawah, berarti gaya reaksinya ke arah atas. Gaya reaksi ini memberikan gaya angkat lift yang bisa mengangkat pesawat dan mengalahkan gaya berat akibat tarikan gravitasi bumi. Sumber gaya angkat lift yang lain adalah perbedaan tekanan udara dipermukaan atas dan dipermukaan bawah sayap, dimana terjadi penerapan Hukum Bernoulli disini. Untuk aliran inkompresibel, dimana ρ = konstan persamaan yang terjadi adalah : � 1 + 1 2 � � 1 2 = � 2 + 1 2 � � 2 2 Persamaan diatas disebut dengan persamaan Bernoulli, yang mana P 1 relatif terhadap V 1 dan P 2 relatif terhadap V 2 pada sepanjang permukaan airfoil. Sewaktu udara akan mengalir di bagian atas sayap, tekanannya sebesar P 1 . Ketika udara melewati bagian bawah sayap, tekanan udara di daerah itu sebesar P 2 . Dari gambar 2.4 terlihat korelasi antara kecepatan fluida dan tekanan yang terjadi di permukaan atas dan permukaan bawah airfoil sayap pesawat. Kecepatan fluida di permukaan atas airfoil lebih tinggi jika dibandingkan engan kecepatan di permukaan bawah fluida, hal ini menyebabkan tekanan di permukaan atas airfoil lebih rendah dibandingkan dengan tekanan di permukaan bawah airfoil sihingga menghasilkan gaya angkat Lift yang digunanakan untuk mengangkat pesawat. Korelasi ini sesuai dengan Hukum Bernoulli.

2.1.4 Pergerakan Pesawat di Udara