Aircraft Instruments

INSTRUMENT PESAWAT TERBANG

Pada suatu pesawat terbang, kata “Instrument” adalah suatu alat yang berfungsi untuk memberikan data atau informasi kepada penerbang tentang kondisi, kedudukan, sikap, dan arah pesawat terbang yang diyakini kebenarannya.

Instrument pada pesawat udara bertujuan untuk membantu pilot pada saat tinggal landas (take off), pengendalian pesawat diudara (manouvering) dan mendaratkan pesawat (landing) dengan selamat.

Syarat-syarat instrumen:

1. Instrumen harus tahan getaran yang terus menerus selama motor berputar.
2. Harus tahan kejutan yang hebat waktu mendarat dan ketika taxying di darat.
3. Penunjukan jarum penunjuk (pointer) harus tepat, walau bagaimanapun posisi pesawat dan tahan terhadap pengurangan tekanan karena perubahan tinggi.
4. Harus ringan, tahan karatan, dan komponen-komponennya harus seimbang.
5. Penunjukan pada skala harus terang, sehingga dapat dilihat dengan jelas, baik siang, malam maupun pada waktu udara buruk/berkabut.
6. Instrumen harus mudah dipasang, dilepas, distel, dan ukuran instrumen harus standar.

Klasifikasi Instrument Pesawat

Kalau menurut kegunaan dan tujuan instrument pesawat, maka instrument dapat diklasifikan berdasarkan fungsinya. Klasifikasi fungsi instrument adalah sebagai berikut;

1. Engine instrument. : Engine Instrument adalah suatu kelompok instrument yang berfungsi memberikan data atau informasi kepada penerbang tentang kondisi engine pada kondisi saat itu.
2. Flight instrument. Flight Instrument adalah suatu kelompok instrument yang berfungsi memberikan data atau informasi kepada penerbang tentang kondisi dan sikap pesawat saat itu.
3. Navigasi instrument. Navigasi Instrument adalah suatu kelompok instrument yang berfungsi memberikan data atau informasi kepada penerbang tentang arah atau navigasi pesawat saat melaksanakan penerbangan. Navigasi instrument digunakan untuk keperluan navigasi pesawat.
4. Auxilliary instrument. Auxilliary instrument juga disebut sebagai miscellineous instrument. Auxilliary instrument adalah suatu kelompok instrument yang berfungsi memberikan data atau informasi kepada penerbang tentang suhu sekitar pesawat, keadaan fuel, waktu dan sebagainya. Instrument yang tidak termasuk dalam kelompok di atas, tetapi sangat dibutuhkan keberadaanya maka termasuk auxilliary instrument.

FLIGHT INSTRUMENT

• Air Speed Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengetahui kecepatan pesawat relatif terhadap tekanan udara di sekelilingnya atau terhadap tekanan udara statis.

• Altimeter

Altimeter adalah intrumen yang berfungsi untuk menunjukkan ketinggian pesawat terhadap permukaan air laut. Penunjukan altimeter diperoleh dengan mengukur perbedaan tekanan antara kapsul aneroid didalam altimeter dengan tekanan luar yang didapatkan dari port static.  Ketinggian pesawat terhadap permukaan air laut ditunjukan dalam satuan feet.

• Vertical Speed Indicator

Vertical speed indicator berfungsi menunjukkan kecepatan pesawat saat climb (mendaki) atau descent. Instrumen ini dapat mendeteksi perubahan tekanan udara di port static, yang disebabkan oleh perubahan ketinggian pesawat (altitude).

Saat pesawat climb, maka jarum akan bergerak keatas, saat pesawat descent jarum akan bergerak kebawah. Saat pesawat tidak mengalami perubahan ketinggian (level-off) jarum akan menunjukkan ke angka nol.

• Turn and Bank Indicator

Turn and bank indicator berfungsi untuk mengetahui bahwa pesawat membuat suatu belokan dan menunjukkan besar-kecilnya sudut belokan tersebut. Turn and bank indicator menggunakan prinsip gyroscope sebagai penggeraknya.

• Artificial Horizon

Artifisial horizontal indicator (AHI) digunakan untuk mengetahui atau menunjukkan sikap pesawat atau gerakan pesawat terhadap sumbu longitudinal axis dan sumbu lateral axis. Indicator ini seolah-olah menggantikan garis horizon bumi.

ENGINE INSTRUMENT

• Engine Speed Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk menegetahui putaran dari N1 maupun dari N2.

• Oil Pressure Indicator

Oil pressure indicator diperlukan untuk mengetahui besarnya tekanan oli yang digunakan untuk melumasi bearings dan bagian-bagian engine yang bergerak. Skala penunjukkan pada indikator menggunakan satuan Pounds Per Square Inch/PSI dan ada juga yang menggunakan satuan Kg/cm2..

•  Oil Temperature Indicator

Oil temperature indicator diperlukan untuk mengetahui temperatur oil yang digunakan untuk melumasi engine

• Cylinder Head Temperature

Cylinder head temperature indicator diperlukan untuk mengetahui temperature cylinder head atau barrel pada engine engine yang berpendingin udara.

• Exhaust Gas Temperature

EGT digunakan untuk mengetahui temperature gas buang pada engine. EGT merupakan indikator factor yang kritis dalam pengoperasian mesin pesawat terbang. Apabila EGT naik melebihi batas yang ditentukan, dapat menyebabkan kerusakan pada komponen mesin. Pengukuran EGT dilakukan dengan meletakkan sensor temperatur pada bagian turbin outlet temperature (TOT), atau pengukuran EGT dapat dilakukan pada turbin inlet tempetarure

• Fuel Pressure Indicator

Fuel pressure indicator diperlukan untuk memberikan peringatan adanya kegagalan operasi engine akibat kerusakan pada sistem bahan bakar, memberi penunjukan bahwa fuel mengalir ke dalam sistem dengan tekanan constant dan juga untuk memberikan tanda adanya gangguan pada sistem aliran fuel yang masuk ke engine.

• Fuel Quantity Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengetahui kapasitas bahan bakar dari pesawat.

• Fuel Flow Indicator

Fuel flowmeter indicator berfungsi untuk mengetahui pemakaian bahan bakar selama engine bekerja. Fuel flowmeter ditunjukan dalam satuan lbs/jam atau Kg/jam. Instrumen ini pada umumnya dipergunakan pada pesawat-pesawat multi engine yang besar, akan tetapi pada pesawat – pesawat kecil juga kadang-kadang dapat kita jumpai.

• Manifold Pressure Indicator

Manifold pressure indicator digunakan untuk mengetahui besarnya tekanan absolute dalam intake manifold sebelum intake valve. Indicator ini sangat penting pada pesawat terbang yang menggunakan piston engine, karena tenaga yang dihasilkan oleh mesin akan sebanding dengan banyaknya campuran antara udara dan bahan bakar untuk pembakaran. Skala penunjukkan pada manifold pressure indicator menggunakan satuan Inch Hg.

• Turbine Inlet Temperature

Instrumen ini berfungsi untuk mengetahui suhu dari udara sebelum masuk ke ruang bakar.

• Air Intake Temperature

Instrumen ini berfungsi untuk mengukur suhu udara.

• Torque Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengetahui tenaga dari suatu engine dengan cara mengukur tekanan yang ditimbulkan oleh Torque System.

• Thrust Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengukur kekuatan gaya dorong pesawat.

NAVIGATION INSTRUMENTS

• Magnetic Compass

Instrumen ini berfungsi untuk menunjukkan arah terbang daripada pesawat terhadap kutub magnet bumi.

• Directional Gyro Indicator

Directional gyro indicator digunakan untuk mengetahui atau menunjukkan arah pesawat selama dalam penerbangannya (seperti halnya magnetic compass indicator) dan memberi informasi kepada penerbang tentang besarnya derajat penyimpangan dari arah semula.

• Radio Magnetic Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk menunjukkan arah berdasarkan frekuensi (VOR) dari sistem radio.

• Course Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengetahui posisi pesawat dari tujuan pesawat.

• Drift Meter

Instrumen ini berfungsi untuk mengetahui penyimpangan arah pesawat.

• Outside Air Temperature

Instrumen ini berfungsi untuk mengukur suhu luar pesawat.

• Clock

Instrumen ini berfungsi sebagai penunjuk waktu pada pesawat udara.

AUXILIARY INSTRUMENTS

• Landing Gear Position Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengetahui posisi landing gear (roda pesawat).

• Flap Position Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengetahui posisi flap pesawat.

• Accelerometer (G meter)

Instrumen ini berfungsi untuk mengukur akselerasi pesawat terhadap gravitasi pada saat pesawat pitch untuk mengendalikan Center of Gravitation.

• Fatique Meters

Instrumen ini berfungsi untuk mengukur gravitasi terhadap pesawat.

• Cabin Pressure Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengukur tekanan yang terdapat di dalam kabin pesawat.

• Cabin Temperature Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengukur suhu yang terdapat di dalam kabin pesawat.

• Hydraulic Pressure Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengetahui tekanan hidrolik pada pesawat.

• Suction Gague

Instrumen ini berfungsi untuk menunjukkan pengurangan tekanan udara / menunjukkan suatu tekanan kerendahan dari udara.

• Angle of Attack Incator

Instrumen ini berfungsi untuk menunjukkan sudut serang besar / rendah pada keadaan terbang normal dan besar sudut serang yang sebenarnya, dengan demikian pilot dapat dengan tepat menerbangkan pesawatnya dengan sudut yang paling baik, kecepatan naik yang paling baik atupun terbang jelajah.

• Anti Icing Indicator

Instrumen ini berfungsi untuk mengetahui suhu alat pemanas.

› Read More

Read More

AFTERBURNER

Afterburner

Pembesaran thrust pada turbojet engine sangat diperlukan dalam kondisi tertentu, antara lain pada saat tinggal landas pada cuaca panas  atau untuk kepentingan manoeuvre bagi pesawat tempur. Besarnya  thrust pada jet engine ditentukan oleh jumlah laju massa udara yang dihisap kompresor (m), kecepatan aliran gas hasil pembakaran yang disemburkan dari nosel (Vj), dan kecepatan udara masuk melalui inlet nozzle (Vi),  yang bisa dinyatakan :

F = m (Vj - Vi)

Turbojet engine merupakan mesin konversi energi yang merubah energi panas menjadi thrust. Berdasarkan rumus thrust,  besarnya Vj dipengaruhi oleh suhu maksimum yang dihasilkan dalam siklus turbojet engine.  Semakin tinggi suhu maksimum berarti semakin besar harga Vj. Oleh karena itu salah satu cara memperbesar thrust pada turbojet engine dengan cara meningkatkan suhu maksimum pada siklus engine. Pesawat yang mampu menghasilkan thrust yang besar akan memperpendek jarak take-off,  laju terbang menanjak yang tinggi (high climb rate), dan mampu manoeuvre dengan lincah khususnya untuk pesawat militer.  Salah satu cara pembesaran thrust dalam turbojet engine, yaitu menggunakan afterburner.

Afterburner 

Pada dasarnya tujuan afterburner adalah pembesaran thrust dengan cara meningkatkan kecepatan semburan gas hasil pembakaran yang melalui nosel (Vj).  Telah dijelaskan bahwa besarnya  Vj dipengaruhi oleh tinggi suhu maksimum dalam siklus turbojet engine, yaitu suhu setelah pembakaran atau suhu gas pada saat masuk turbin.

Namun peningkatan suhu saat masuk turbin tidak boleh terlalu tinggi, dan dibatasi pada ketahanan bahan pembuat turbin untuk menerima stress termal.  Oleh karena itu peningkatan suhu maksimum siklus pada afterburner dilakukan setelah turbin, dengan cara pembakaran ulang (reheat). 

Pembakaran  dalam combustion chamber pada turbojet engine terjadi dengan campuran udara yang berlebihan (excess air), dengan rasio bahan bakar terhadap udara sekitar 0.017. Dengan demikian masih tersedia cukup oksigen untuk pembakaran berikutnya. Skema engine turbojet dengan afterburner dapat dilihat pada gambar.

Turbojet dengan afterburner

Siklus turbojet dengan afterburner

Siklus turbojet

• 0-3 : Proses kompresi secara insentropis di dalam kompresor
• 3-4:  Proses pemasukan kalor secara isobar di dalam combustion chamber
• 4-5 : Proses expansi secara insentropis di dalam turbine, usaha yang dihasilkan digunakan untuk mengerakkan kompresor
• 5-7 : Proses expansi, usaha yang dihasilkan digunakan untuk menghasilkan thrust

Siklus tubojet dengan afterburner

• 5-6 Penambahan afterburner memungkinkan peningkatan thrust. Afterburner beroperasi pada kisaran entropi yang lebih tinggi dan memiliki efisiensi yang lebih rendah daripada turbojet.

Cara Kerja Afterburner

Dengan bantuan afterburner maka pesawat tempur mampu memiliki kecepatan diatas kecepatan suara atau sudah melewati kecepatan supersonik. Pembakaran ulang dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar melalui sederetan nosel yang dipasang pada daerah tail pipe yaitu saluran antara turbin dan nosel.  Karena gas hasil pembakaran kedua (afterburner) tidak melewati  komponen apapun pada daerah turbin dan nosel, maka suhu gas buang yang dihasilkan dibuat setinggi mungkin  (sekitar 2000C).   Energi panas yang dihasilkan dalam afterburner selanjutnya dirubah menjadi energi kinetik dalam bentuk kecepatan semburan gas hasil pembakaran yang tinggi melalui nosel (Vj). Peningkatan Vj inilah yang akan memperbesar thrust

Selain pembesaran momentum thrust, pemakaian afterburner juga menghasilkan peningkatan pressure thrust.  Pressure thrust adalah thrust yg dihasilkan oleh beda tekanan antara tekanan gas buang pada bidang nosel (Pj) dengan tekanan udara saat masuk inlet engine (Pi).  Jika beda tekanan tersebut dikalikan dengan luas penampang nosel (Aj), maka akan diperoleh pressure thrust.  Dengan demikian thrust total yang dihasilkan engine adalah :

F = m (Vi - Vj) + Aj (Pj - Pi)

 Variable Exhaust Nozzle

Membesarnya luasan nosel (Aj) untuk memberikan fasilitas ekspansi gas buang, dan meningkatkan Pj jelas akan meningkatkan pressre thrust secara signifikan.

Kerugian pemakaian afterburner selain peningkatan specific fuel consumption juga akan meningkatkan kebisingan engine. Kebisingan engine ini disebabkan oleh peningkatan kecepatan semburan gas buang dari nosel. 

› Read More

Read More

Combustion Chamber

RUANG BAKAR

Combustion chamber adalah sebuah komponen atau daerah dari turbin gas, ramjet, atau mesin scramjet di mana pembakaran terjadi. Combution chamber ini juga dikenal sebagai burner, ruang pembakaran atau pemegang api. Dalam mesin turbin gas, ruang bakar (combustor atau combustion chamber) diumpankan suatu udara bertekanan tinggi oleh sistem kompresi. Combustor kemudian memanaskan udara ini pada tekanan konstan. Setelah pemanasan, udara melewati dari ruang bakar melalui panduan baling-baling nozzle untuk turbin. Dalam kasus mesin ramjet atau scramjet, udara secara langsung diumpankan ke nosel.

• Fungsi

Fungsi ruang bakar adalah untuk mengubah enegi tekanan menjadi energi panas melalui proses pembakaran. Tiga jenis ruang bakar yang digunakan pada jet engine adalah jenis can, annular dan can-annular.

• Jenis Can

Jenis can terdiri dari ruang bakar yang tersusun secara individu berbentuk tabung-tabung (cans), dipasang melingkar sekeliling poros engine yang masing-masing menerima udara melalui shroud berbentuk silindris yang ada pada masing-masing can. Salah satu kerugian pemakaian ruang bakar jenis can adalah pemakaian ruang yang relatif lebih besar dalam bentuk diameter engine yang lebih besar. Keuntungannya antara lain mudah dalam pemeliharaan, karena mudah dilepas secara individu untuk kepentingan pemeriksaan. Disamping itu pattern semburan campuran bahan bakar dan fuel mudah diatur dibanding dengan jenis annular.

Can

• Jenis Annular

Jenis annular merupakan ruang bakar dengan ruang tunggal berbentuk silindris konsentris yang terpasang mengelilingi sumbu engine. Susunan ini efisien dalam pemakaian, kehilangan tekanan relatif kecil, mudah dipasang dengan pemasangan sumbu kompresor/turbin, efisiensi tinggi. Salah satu kerugiannya adalah persoalan struktur yang cenderung memperbesar diameter engine. Disamping itu lebih sulit dalam pemeliharaan karena guna pemeliharaan seluruh ruang bakar harus dilepas.

Annular

• Jenis Can-Annular

Jenis can-annular merupakan gabungan dari jenis can dan annular, sehinggaa mengeliminir kerugian serta mengambil keuntungan dari jenis can dan annular.

Can-Annular

• Aliran Udara Dalam Combustion Chamber

Udara dalam tabung pembakaran terbagi menjadi 2 bagian yaitu :

1. Arus primer : arus primer adalah udara yang masuk ke laras tabung pada ujung depan, udara tersebut bercampur dengan bahan bakar dan terbakar
2. Arus sekunder : arus sekunder adalah udara pendingin yang lewat melalui celah antara outer casing dengan combustion chamber, udara ini kemudian bergabung dengan gas pembakaran menerobos lubang besar arah belakang liner, udara ini mendinginkan gas pembakaran dari 3500 F turun menjadi 1500 F.

Aliran udara di dalam tabung

Di sekeliling lubang nozzle terdapat lubang-lubang kecil yang berguna untuk membantu bahan bakar menjadi kabut (atomization). Disamping itu juga dilengkapi dengan louver yang berfungsi mengarahkan udara ke dalam

• Cara Kerja Combustion Chamber

Bahan bakar disemburkan oleh nosel yang terletak pada bagian depan ruang bakar. Aliran udara pada sekitar nosel berasal dari udara yang melalui baris pertama lubang udara pada liner. Aliran udara pada liner bagian depan bersirkulasi ke arah depan (upstream) atau ke arah melawan semburan bahan bakar. Kondisi ini berguna untuk mempercepat proses pencampuran udara serta menghindari adanya flame blowout dengan cara membentuk daerah stabil berkecepatan rendah. Biasanya dalam satu engine hanya terdapat dua buah ignitor, karena itu tabung ignitor lintang (cross ignitor tube) dibutuhkan dapat membantu pembakaran paa jenis can dan can-annular. Ignitor plug biasanya dipasang pada daerah aliran ke hulu dari ruang bakar (reverse-flow region). Setelah penyalaan, pembakaran akan menyebar daerah ruang pembakaran primer di mana campuran bahan bakar dan udara secara sempurna dapat terbakar. Hanya sekitar sepertiga sampai setengah dari jumlah udara yang diperbolehkan masuk ke dalam pembakaran. Dari jumlah tersebut hanya sekitar seperempat yang digunakan dalam proses pembakaran. Gas hasil pembakaran bertemperatur sekitar 3500 F (1900 C). Sebelum memasuki turbin gas hasil pembakaran harus didinginkan sampai separuh dari temperatur tersebut. Pendinginan dilakukan oleh aliran udara yang masuk melalui lubang-lubang besar pada liner bagian belakang. Selain itu dinding dalam liner juga harus dilindungi dari temperatur tinggi. Untuk itu didinginkan dengan mengalirkan udara dingin pada beberapa tempat di sepanjang liner, sehingga membentuk selimut yang membatasi gas panas dengan dinding liner.

› Read More

Read More

LIFT

Lift

Lift (gaya angkat) timbul dari aliran udara yang melewati penampang sayap yang berbentuk airfoil. Lift inilah yang membuat pesawat dapat terangkat ke atas. Lift lebih besar dari weight (gaya berat) pesawat akan terangkat, jika dalam penerbangan jika lift menjadi lebih kecil dari weight pesawat akan berkurang ketinggiannya/turun.

Pesawat straight and level flight jika L=W

Timbulnya lift pada pesawat bisa dipelajari dari :

• Airfoil 

Airfoil

·         Jika dilihat sebagai penampang: permukaan atas lebih cembung dari pada permukaan bawah

·         Chord line adalah garis bayangan dari leading edge ke trailing edge.

·   Airfoil menghasilkan lift dengan dua cara : perbedaan tekanan dan tumbukan udara

•  Hukum Bernoulli’s

Timbulnya gaya angkat (lift) karena perbedaan tekanan didasarkan pada teori Daniel Bernoulli. Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip  ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama.

Prinsip ini, seperti sudah jelas dari namanya, dirumuskan oleh seorang matematikawan Swiss bernama Daniel Bernoulli (1700-1782), yang merumuskan konsep dinamika fluida dalam persamaan berikut:

Ketiga suku pada masing-masing ruas persamaan ini hanya merunutkan tekanan (p) yang diberikan si fluida, energi gerak fluida per satuan volume (), dan energi potensial fluida per satuan volume (ρgh) pada dua buah titik yang berbeda.

Kecepatan aliran udara yang melawati airfoil

Sayap pesawat dirancang sedemikian rupa dengan bagian atas yang lebih melengkung dari bagian bawah (airfoil). Dengan rancangan sayap semacam ini, ketika udara melalui sayap pesawat, udara yang melintas di bagian atas akan melintas lebih jauh. Oleh karena waktu tempuh udara di atas sayap dan di bawah sayap sama, kecepatan udara diatas sayap lebih besar, yang berarti, tekanan di atas sayap lebih kecil daripada di bawah. Adanya perbedaan tekanan menyebabkan adanya gaya tekan udara, yang totalnya mengarah ke atas. Hal inilah yang diklaim menjadi sebab utama pesawat dapat terbang.

Timbulnya lift pada airfoil

• Efek Coanda

Bukan hanya karena Prinsip Bernoulli, ada faktor utama lain yang menyebabkan pesawat bisa terbang yaitu efek Coanda. Rancangan sayap yang telah disebutkan pada penjelasan prinsip Bernoulli, selain membuat aliran udara yang sedikit lebih cepat di bagian atas sayap daripada di bagian bawah, ternyata juga menghembuskan udara yang dibelahnya ke arah bawah. 

Ini semua bermula dari kenyataan bahwa sebuah fluida yang mengalir di permukaan sebuah benda lengkung akan cenderung untuk mengikuti bentuk lengkung benda (meskipun pada akhirnya akan menyimpangkan arah laju fluida) sebelum kemudian melanjutkan perjalanan. Efek ini dikenal dengan nama Efek Coandă, merujuk kepada ahli aerodinamika Henri-Marie Coandă (1885-1972). 

Efek Coandă

Udara yang mengalir di atas dan di bawah sayap pesawat. Sayap pesawat membelah aliran udara menjadi ke atas dan ke bawah, dan sesuai dengan efek Coandă, udara yang mengalir di sayap pesawat akan mengikuti bentuk lekukan sayap tersebut. Disinilah kuncinya: Bentuk sayap yang sedemikian rupa membuat udara yang mengalir di atas ‘diarahkan’ sehingga secara umum lebih banyak udara yang dihembuskan ke arah bawah. Dari fakta ini, sesuai hukum 3 Newton, dengan adanya udara yang dihembuskan ke bawah oleh sayap, udara di bawah pesawat akan ‘balas mendorong’ pesawat. 

• Ram Air

Ada satu faktor lagi. Jika kita lihat penampang melintang sayap pesawat, akan kita dapati bidang sayap pesawat tidaklah sejajar dengan tubuh pesawat, tetapi agak miring di bagian depan (yang disebut sebagai angle of attack) dengan sudut sekitar 4 derajat untuk pesawat-pesawat kecil. Dengan bentuk seperti ini, udara yang dilintasi pesawat akan sedikit ‘tertahan’ di bagian bawah sayap, yang akhirnya mendorong sayap ke atas. Efek serupa dapat kita jumpai jika kita merentangkan tangan keluar kaca jendela mobil yang melaju, dan menaikkan sisi yang menghadap arah angin sedikit. Akan ada dorongan yang cukup kuat ke atas. 

Udara membentur bagian bawah sayap

Prinsip-prinsip inilah, dengan sedikit kontribusi prinsip Bernoulli, yang menjadi faktor utama di balik terbangnya sebuah pesawat.

› Read More

Read More

ATMOSFIR

ATMOSFER

• Struktur Atmosfer

Atmosfer atau ruang udara adalah yang mengelilingi bumi dan terletak pada permukaannya. Ini adalah menjadi bagian dari bumi sebagai laut atau tanah, tetapi berbeda dengan udara dan air karena merupakan campuran gas. Itu memiliki massa, berat, dan bentuk tak terbatas.

Atmosfer terdiri dari 78 persen nitrogen, 21 persen oksigen, dan 1 persen gas lainnya, seperti argon atau helium. Beberapa unsur ini mempunyai berat yang berbeda. Unsur-unsur yang lebih berat, seperti oksigen, mengendap di permukaan Bumi, sementara unsur-unsur yang lebih ringan berada di atasnya atau lebih tinggi dari permukaan bumi. Oksigen di bawah ketinggian 35,000 kaki.

Sifat dari Udara dan cairan, dapat mengalir dan berubah bentuk ketika mengalami tekanan bahkan dalam hitungan menit karena mereka tidak mempunyai kohesi molekul yang kuat. Sebagai contoh, gas benar-benar mengisi setiap wadah di mana ia ditempatkan, memperluas atau memperkecil untuk menyesuaikan bentuk sesuai dengan wadah atau tempat.

• Lapisan Atmosfer

• Throposphere
• Ketinggian (0-12 km)
• Mayoritas cuaca, awan, storm (badai) dan perbedaan suhu yang terjadi berada pada lapisan pertama ini
• sebenarnya tempat ini kurang ideal untuk penerbangan; tetapi pada kenyataannya banyak penerbangan dilakukan di lapisan ini, Sehingga kemungkinan bahaya penerbangan menjadi lebih besar.
• Di dalam troposphere, suhu akan berkurang sekitar 2°C setiap naik 1000 kaki, dan tekanan udara akan berkurang kurang lebih 1 inci setiap naik 1000 kaki.
• Pada lapisan ini, agar dapat membangkitkan gaya angkat (lift) pesawat harus terbang dengan kecepatan subsonik
• Stratosfere
• Ketinggian (11-50)
• Pada ketinggian 11-20 suhu tetap walaupun ketinggian berubah yaitu -56,50C, tidak ada uap air dan turbulensi.
• Pada ketinggian 20 km s/d 32 km suhu akan naik 
   1°c
  untuk setiap kenaikannya
• Maka stratosfer ini sebenarnya adalah tempat yang ideal untuk kegiatan penerbangan.
• Pada lapisan ini, agar dapat membangkitkan gaya angkat (lift) pesawat harus terbang dengan kecepatan transonik atau supersonik.
• Mesosphere 
• Ketinggian 50-80 Km
• Kepadatan gas-gasnya sudah agak berkurang
• Mesosfer mempunyai suatu lapisan ion atau udara yang bermuatan listrik yang disebut lapisan D yang terletak pada ke tinggian 50-80 km di atas bumi.
• Pada lapisan ini, agar dapat membangkitkan gaya angkat (lift) pesawat harus terbang dengan kecepatan supersonik atau hypersonik.
• Thermosphere
• Ketinggian 70-500 km
• Daerah dimana atom-atom jarang dari oxygen menyerap radiasi sinar ultraviolet.
• Pada lapisan ini, agar dapat membangkitkan gaya angkat (lift) pesawat harus terbang dengan kecepatan hypersonic atau orbital.
• Exosphere
• Ketinggian 500-1000 km
• Daerah dimana rarefied gas semakin banyak dan kebanyakan terdiri dari atom-atom bebas dari oksigen, hydrogen dan helium.
• Pada lapisan ini, agar dapat membangkitkan gaya angkat (lift) pesawat harus terbang dengan kecepatan orbital.

• Tekanan Atmosfer

Meskipun ada berbagai jenis tekanan, terutama berkaitan dengan tekanan atmosfer seorang pilot harus memperhatikan. Ini adalah salah satu faktor dasar dalam memahami perubahan cuaca, membantu dalam mengangkat pesawat terbang, dan menggerakkan beberapa instrumen penting. Instrumen-instrumen ini adalah indikator ketinggian, indikator kecepatan, indikator kecepatan vertikal, dan berjenis-jenis alat ukur tekanan.

Tekanan atmosfer biasanya diukur dalam satuan inci air raksa (mercury, in.Hg) oleh sebuah barometer air raksa. Barometer ini mengukur ketinggian dari kolom air raksa yang ada di dalam sebuah tabung kaca. Salah satu ujung dari tabung air raksa itu dibiarkan terbuka untuk mendapatkan tekanan dari atmosfir, yang mendorong air raksa di dalam tabung. Jika tekanan di luar bertambah, maka akan menekan air raksa yang ada di dalam tabung untuk bergerak ke atas, kebalikannya kalau tekanan berkurang maka permukaan air raksa dalam tabung akan turun. Ketinggian air raksa dalam tabung menjadi tolok ukur tekanan atmosfir. Tipe barometer ini biasanya digunakan di lab atau stasiun pengamatan cuaca, tapi tidak mudah dipindahkan, dan sedikit sulit untuk dibaca.

Barometer Air Raksa

Standar atmosfir di permukaan laut adalah temperatur permukaan dari 590 F atau 150 C dan tekanan permukaan 29,92 inci air raksa (Hg), atau 1,013.2 mb.

• Efek Ketinggian pada Tekanan

Tekanan atmosfer akan berkurang seiring bertambahnya ketinggian, karena berkurangnya berat udara. Sebagai rata-rata setiap kali ketinggian bertambah 1000 kaki maka tekanan atmosfer akan berkurang 1 in.Hg. Pengurangan ini (peningkatan density altitude/ketinggian diukur dari kerapatan udara) mempunyai pengaruh besar pada kinerja pesawat.

Jarak Take Off bertambah seiring peningkatan ketinggian landasan

• Dansity Altitude

Kepadatan/kerapatan udara akan berkurang bila semakin tinggi, dapat juga disebutkan kepadatan akan lebih rendah, karena di bawah kondisi atmosfer standar, udara pada setiap tingkat di atmosfer tidak hanya memiliki kepadatan/kerapatan tertentu, tetapi juga tekanan dan kepadatan/kerapatan mengidentifikasi tingkat yang sama.

Kepadatan/kerapatan udara bervariasi secara langsung dengan tekanan, dan berbanding terbalik dengan suhu. Kepadatan/kerapatan udara dipengaruhi oleh perubahan ketinggian, suhu, dan kelembaban. Terlepas dari ketinggian sebenarnya di mana pesawat beroperasi, maka akan tampil seolah-olah ia beroperasi pada ketinggian sama dengan ketinggian kepadatan yang ada.

• Efek Tekanan pada Kerapatan Udara (air density)

Karena udara adalah gas, dapat ditekan atau diperluas. Ketika udara dikompres/ditekan, sejumlah besar udara dapat menempati suatu volume tertentu. Sebaliknya, ketika tekanan pada suatu volume udara berkurang, udara mengembang dan menempati ruang yang lebih besar. Tekanan yang lebih rendah akan mengisi kolom udara yang lebih kecil massa udara, kepadatan menurun karena kerapatan berbanding lurus dengan tekanan. Jika tekanan dua kali lipat, kerapatan dua kali lipat, jika tekanan diturunkan kerapatan turun juga. Pernyataan ini benar hanya pada temperatur konstan.

• Efek Temperatur pada Kerapatan Udara (air density)

Peningkatan suhu suatu zat akan mengurangi kerapatan. Sebaliknya, penurunan suhu meningkatkan kerapatan. Dengan demikian, kerapatan udara berbanding terbalik dengan suhu. Pernyataan ini tentunya benar bila hanya  pada tekanan tetap.

Di atmosfer, baik suhu dan tekanan berkurang dengan ketinggian, dan memiliki efek saling bertentangan pada kepadatan/kerapatan.

• Efek Kelembaban (Humidity) pada Kerapatan Udara (air density)

Merujuk alinea sebelumnya udara yang benar-benar kering. Pada kenyataannya, udara tidak pernah benar-benar kering. Sejumlah kecil didapatkan uap air di atmosfer hampir diabaikan pada kondisi-kondisi tertentu, tetapi dalam kondisi lain kelembaban dapat menjadi faktor penting dalam kinerja pesawat terbang. Uap air lebih ringan daripada udara; akibatnya, udara lembab lebih ringan daripada udara kering. Oleh karena itu, kadar air di udara meningkat, udara menjadi kurang padat, kepadatan meningkatkan dan penurunan kinerja. Hal ini paling ringan atau paling padat ketika, dalam suatu kondisi tertentu, itu mengandung jumlah maksimum uap air.

Kelembaban, juga disebut kelembaban relatif, mengacu pada jumlah uap air yang terkandung dalam atmosfer, dan dinyatakan sebagai persentase dari jumlah maksimum uap air dapat menahan udara. Jumlah ini bervariasi dengan suhu. Udara hangat memegang lebih banyak uap air, sedangkan udara dingin kurang memegang. Udara kering sempurna yang tidak mengandung uap air memiliki kelembaban relatif nol persen, sementara udara jenuh yang tidak dapat menahan uap air lagi, memiliki kelembaban relatif 100 persen. Kelembaban sendiri biasanya tidak dianggap sebagai faktor penting dalam menghitung kepadatan pada ketinggian dan kinerja pesawat, tapi tidak berkontribusi.

Ketika suhu naik, udara dapat menahan air dalam jumlah yang lebih besar uap air. Ketika membandingkan dua massa udara yang terpisah, yang pertama hangat dan lembab (keduanya cenderung meringankan kualitas udara) dan yang kedua dingin dan kering (keduanya kualitas membuatnya lebih berat), yang pertama harus kurang padat daripada yang kedua. Tekanan, temperatur, dan kelembaban memiliki pengaruh yang besar pada kinerja pesawat karena pengaruh mereka pada kerapatan.

› Read More

Read More