Baca Juga
Fly by wire
Sepanjang sejarahnya, semua pesawat
yang beroperasi menggunakan sirip-sirip kendali yang dapat bergerak di sayap
ataupun di ekor pesawat untuk mengubah
arah terbangnya.
Sirip kendali di ekor pesawat
Pada bentuk pesawat yang umum, ada
aileron/ kemudi guling di sayap yang fungsinya memiringkan pesawat ke kanan dan
ke kiri. Ada yang namanya elevator yang berasal dari kata elevate (menaikkan),
yaitu sirip yang ada di ekor untuk menaikkan dan menurunkan ekor pesawat
sehingga hidung pesawat akan bergerak sebaliknya. Yang lainnya adalah rudder.
Sama dengan kapal laut, rudder ini adalah kemudi pesawat untuk berbelok ke
kanan ataupun ke kiri.
Kendali mekanik. Kabel, katrol dan
batang (push rod)
Secara sederhana, pesawat kecil dan
konvensional menggunakan kabel-kabel metal (besi, baja, dll), katrol, dan
penahannya untuk menggerakkan sirip-sirip kendali tersebut atau menggunakan
batang besi (push rod) baik yang terhubung langsung secara mekanik antara
kemudi di kokpit dengan sirip-sirip tersebut ataupun sebagai perantara antara
kabel dan sirip pesawat. Pemeliharaan alat kendali mekanik ini memerlukan
beberapa hal, seperti pelumasan, pemeriksaan ketegangan kabel, pemeriksaan
kabel dan katrol dan lain-lain.
Semakin maju teknologi pesawat
terbang, semakin besar pula ukuran pesawat, semakin kuat dan besar pula
kabel-kabel yang diperlukan untuk menggerakkan sirip-sirip kendali ini. Pada
pesawat terbang yang cukup besar, tenaga manusia menjadi tidak efisien
(baca:kurang kuat) untuk menggerakkan sirip-sirip kendali tersebut. Karena itu
dibuatlah “power steering”, pembantu tenaga untuk menggerakkan sirip kendali
seperti yang ada di kemudi mobil.
Setiap kali penerbang menggerakkan
kemudinya, maka “power steering” ini mendapat “perintah” untuk membantu
menggerakkan kendali sehingga tenaga manusia yang dibutuhkan sedikit saja.
“Power steering” ini biasanya dirancang dengan menggunakan servo bertenaga
hidrolik ataupun pneumatik. Sistem yang lebih kompleks ini pertama kali dibuat
dengan cara menggabungkan sistem mekanik dan sistem hidrolik.
Kendali Hidromekanik
Semua sistem untuk memudahkan
pengendalian pesawat ini ternyata menimbulkan “masalah” baru, yaitu menambah
berat pesawat. Pesawat sederhana mungkin hanya mempunyai rudder, elevator dan
aileron, tapi pesawat yang lebih besar membutuhkan spoiler, slat dan flap
sebagai bantuan tambahan untuk mengendalikan terbangnya. Ukurannya pun akan
sebanding dengan besar pesawatnya.
Banyaknya sirip kendali pada pesawat
jet berbadan lebar
Seperti halnya kendaraan lain,
pesawat udara mempunyai batasan maksimum berat yang bisa ditanggung. Sebagai
perumpamaan, sebuah mobil yang mempunyai berat maksimum 2 ton, maka bisa
dipastikan mobil tersebut akan rusak jika diisi sampai total beratnya mencapai
2,5 ton. Hal ini akan menjadi lebih parah jika terjadi pada pesawat terbang,
tidak hanya rusak tapi pesawat tersebut mungkin tidak akan bisa terbang.
Oleh karena itu pembuat pesawat
selalu mencari cara untuk mengurangi berat pesawat sehingga menambah kapasitas
muatannya, dalam dunia penerbangan muatan ini dikenal dengan istilah Load.
Cara yang paling umum dilakukan
adalah mencari bahan yang ringan dan kuat untuk membuat pesawat terbang.
Generasi awal pesawat terbang, banyak yang menggunakan kayu sebagai bahan
utama. Kayu yang berat ini kadang digabungkan dengan bahan kain sebagai kulit
pesawat. Kemudian teknologi metal dan komposit mengubah materi pembuatan
pesawat dengan alasan kekuatan bahan dan beratnya yang lebih ringan.
Penggunaan bahan komposit dimulai
pada perang dunia ke 2, pada waktu sebagian dari badan pesawat pembom B29
menggunakan bahan soft fibreglass. Kata Komposit sendiri bisa berarti
bermacam-macam bahan dari fibreglass, carbon fiber cloth, Kevlar dll.
Fly By Wire
Sejalan dengan itu komputer juga
mengalami perkembangan yang sangat pesat. Kapasitas menyimpan dan memproses
data dapat dilakukan oleh prosesor yang berukuran kecil dan ringan.
Dengan menggabungkan teknologi
penerbangan dan komputer, para perancang pesawat mempunyai ide untuk membuang
kabel kendali pesawat dan menggantikannya dengan kabel data yang lebih ringan.
Dengan cara ini penerbang tidak
langsung menggerakkan sirip-sirip kendali dengan kemudi yang ada di kokpit,
tapi hanya memberi sinyal ke komputer lalu komputer mengolahnya dan meneruskan
sinyal perintah yang diperlukan ke servo hidrolik/penumatik yang menggerakkan
sirip kendali pesawat. Servo-servo ini disebut aktuator.
Pada pesawat berbadan lebar,
penggunaan kabel-kabel (wire) data yang menggantikan kabel kendali dari
logam dapat mengurangi berat sampai
ratusan kilogram. Penggunaan kabel fibre optic juga mengurangi kerumitan kabel
di pesawat. Maka pesawat-pesawat besar yang canggih pasti menggunakan cara ini
yang juga dikenal dengan Fly By Wire.
Jantung dari sebuah pesawat dengan
sistem fly by wire adalah komputer elektronik (Flight Control Computer, FCC).
Pada waktu penerbang menggerakkan batang kendali pesawat, maka sensor di batang
kendali akan mengirim sinyal ke FCC. FCC akan menghitung seberapa besar gerakan
sirip kendali yang dibutuhkan dan kemudian mengirim sinyal ke aktuator yang
akan menggerakkan sirip kendali sesuai dengan permintaan FCC.
Control Law
Selain mengurangi berat dengan
menghilangkan kabel-kabel logam dan katrol-katrol, sistem Fly By wire juga
mempunyai kelebihan untuk membatasi gerakan pesawat udara.
Pada pesawat konvensional, penerbang
dapat menggerakkan pesawat di luar batas kemampuannya, misalnya menukikkan
pesawat dan menyebabkan pesawat sampai atau bahkan melebihi kecepatan maksimum
yang dibolehkan. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan struktural dari pesawat
dan bisa membuat pesawat hancur jika kecepatan dibiarkan melewati batas
maksimumnya.
Dengan FCC, sinyal yang diberikan
oleh penerbang diterima dan diolah sebelum diteruskan ke aktuator. Jadi jika
sinyal ini akan menggerakkan pesawat lebih dari kemampuannya, maka FCC akan
menolaknya dan memberikan sinyal gerakan normal ke aktuator. Gerakan aktuator
juga dilaporkan sebagai umpan balik ke FCC.
Kumpulan aturan di FCC disebut Control Law. Control law ini
akan memberikan proteksi/perlindungan pada pesawat agar tidak melebihi
kemampuannya (operating envelope).
Salah satu contoh
proteksi/perlindungan dari control law ini adalah dalam keadaan normal pesawat
fly by wire seperti Airbus A320 tidak akan stall biarpun penerbang menarik
batang kendali ke belakang dan memaksa menaikkan hidung pesawat. FCC akan
membatasi sudut naiknya hidung pesawat (angle of attack) di nilai yang normal.
Begitu juga dengan kemiringan pesawat yang dibatasi pada kemiringan 67°. Jika
penerbang mencoba memiringkan pesawat lebih dari 67°, FCC akan tetap menahan
kemiringan pesawat di 67° tersebut.
Contoh lain dari kelebihan control
law yang diatur oleh komputer adalah mengurangi perbedaan reaksi pesawat pada
kecepatan yang berbeda. Sama seperti pada sepeda motor ataupun mobil, makin
cepat kendaraan dilarikan maka kendalinya akan makin sensitif. Maka seorang
pembalap harus mempunyai reaksi yang lebih cepat dari pada seorang pengemudi
mobil yang menjalankan mobilnya dalam keadaan normal.
Sebuah pesawat airliner normalnya
mempunyai jangkauan kecepatan yang sangat lebar, contohnya pada waktu lepas
landas dan mendarat kecepatannya adalah sekitar 150 knots, dan di ketinggian
31000 kaki kecepatannya sekitar 300 knots.
Jika penerbang tidak menggunakan auto pilot maka dia akan merasakan
perbedaan yang sangat besar pada waktu mengendalikan pesawat terutama pada
kecepatan tinggi. Pada kecepatan tinggi, sedikit gerakan batang kendali, akan
menggerakkan pesawat dengan cepat, akibatnya kenyamanan dan keamanan akan
berkurang. Control law yang ada di pesawat fly by wire akan mengatur
sensitifitas sensor di batang kendali dan memberikan perintah yang sesuai pada
aktuator dan penerbang akan merasakan sensitifitas yang sama di semua regim
kecepatan.
Selain itu, pembuat pesawat seperti
Boeing yang membuat B777 secara fly by wire yakin bahwa reaksi komputer lebih
cepat dari reaksi seorang penerbang yang waspada sekalipun, sehingga luas dari
sirip-sirip kendali bisa dikurangi karena gerakannya dikendalikan komputer.
Sekali lagi hal ini mengurangi berat pesawat secara keseluruhan.
Fly By Wire
Kerusakan pada komputer
Bagaimana jika FCC rusak? Sebagai
jantung dari sebuah pesawat, FCC tidak boleh rusak. Tapi hal ini tidak mungkin,
karena semua buatan manusia bisa rusak. Cara mengatasinya adalah dengan membuat
sistem yang Fault Tolerant. Caranya dengan redundancy, yaitu dengan membuat
sistem cadangan yang berlapis. Contohnya sebuah pesawat Boeing 777 mempunyai 3
Primary Flight Control Computer (PFC, sama dengan yang sebelumnya kita sebut
FCC). Dalam setiap PFC ini ada 3 kanal yang bekerja dengan identik untuk
komputasi. Sehingga didapat total 9 kanal yang bekerja secara simultan.
Salah satu kanal atau PFC menjadi
master yang mengendalikan pesawat, tapi kanal lain atau PFC lain tetap bekerja
secara simultan dan hasilnya dibandingkan dengan kanal/PFC yang lain. Jika
sebuah kanal rusak, maka sisanya tetap bekerja. Begitu pula jika sebuah PFC
rusak total, masih ada 2 PFC lain.
Bagaimana jika sebuah FCC rusak tapi
tidak mati total, dia hanya memberikan sinyal yang salah? Untuk mengatasi ini
dibuat sebuah sistem “voting”. Telah disebutkan sebelumnya, sinyal hasil
komputasi dari masing-masing FCC dibandingkan dengan hasil dari FCC lain. Jika
sinyal dari sebuah FCC berbeda dengan 2 FCC lainnya, maka sinyal ini akan
ditolak dan FCC yang bersangkutan akan dinyatakan rusak oleh sistem. Sistem
voting ini diaplikasikan pada semua sistem kritikal yang ada pada pesawat udara
sebagai bagian dari sistem yang Fault Tolerant.
Sumber : www.ilmuterbang.com
0 komentar:
Posting Komentar