Mengapa Pesawat Udara Bisa Terbang?

Pertanyaan yang sering diajukan oleh anak-anak: mengapa pesawat yang begitu besar dan berat bisa terbang di udara? Pertanyaan ini barangkali juga membuat bingung orang dewasa. Kok bisa ya, besi yang berukuran ratusan ton bisa terbang puluhan kilometer ke atas udara.

Awalnya, manusia terinspisari membuat pesawat dari burung. Pada burung-burung besar, kepakan sayapnya menimbulkan hembusan udara ke arah belakang sayap. Hembusan itu selanjutnya menimbulkan gaya dorong ke arah depan sayap.

Secara ilmiah, pesawat bisa terbang karena adanya momentum dari dorongan horizontal mesin pesawat (engine), kemudian dorongan engine tersebut akan menimbulkan perbedaan kecepatan aliran udara dibawah dan diatas sayap pesawat. Kecepatan udara di atas sayap akan lebih besar dari dibawah sayap dikarenakan jarak tempuh lapisan udara yang mengalir di atas sayap lebih besar dari pada jarak tempuh di bawah sayap, waktu tempuh lapisan udara yang melalui atas sayap dan di bawah sayap adalah sama. 

Hukum Bernoully

Menurut hukum Bernoully, kecepatan udara besar menimbulkan tekanan udara yang kecil, sehingga tekanan udara di bawah sayap menjadi lebih besar dari sayap pesawat bagian atas. Sehingga akan timbul gaya angkat (lift) yang menjadikan pesawat itu bisa terbang.

Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat tersebut, berbeda dengan roket yang terangkat ke atas karena aksi-reaksi antara gas yang disemburkan roket dengan roket itu sendiri.

Roket menyemburkan gas ke belakang (ke bawah), sebagai reaksinya gas mendorong roket ke atas. Jadi roket tetap dapat terangkat ke atas meskipun tidak ada udara, pesawat terbang tidak dapat terangkat jika tidak ada udara.Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dari pada bagian depan, dan sisi bagian atas yang lebih melengkung dari pada sisi bagian bawahnya. Gambar di bawah adalah bentuk penampang sayap yang disebut dengan aerofoil.

Garis arus pada sisi bagian atas lebih rapat daripada sisi bagian bawahnya, yang berarti laju aliran udara pada sisi bagian atas pesawat (v2) lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap (v1). Sesuai dengan asas Bernoulli.

Tekanan pada sisi bagian atas pesawat (p2) lebih kecil daripada sisi bagian bawah pesawat (p1) karena laju udara lebih besar. Beda tekanan p1 – p2 menghasilkan gaya angkat sebesar: F1-F2 = (p1-p2)A, dengan A merupakan luas penampang total sayap jika nilai p1 – p2 dari persamaan gaya angkat diperoleh hukum sebagai berikut:

dengan penjelasan bahwa ρ adalah massa jenis udara.

Pesawat dapat terangkat keatas jika gaya angkat lebih besar daripada berat pesawat, jadi apakah suatu pesawat dapat atau tidak tergantung pada berat pesawat, kelajuan pesawat dan ukuran sayapnya. Makin besar kecepatan pesawat, makin besar kecepatan udara dan ini berarti bertambah besar sehingga gaya angkat ( F1-F2 > mg ), Jika pesawat telah berada pada ketinggian tertentu dan pilot ingin mempertahankan ketinggiannya (melayang di udara), maka kelajuan pesawat harus diatur sedemikian rupa sehingga gaya angkat sama dengan berat pesawat ( F1-F2 = mg ).

Komponen Pesawat Terbang

Ada beberapa bagian utama pesawat yang membuat pesawat itu bisa terbang dengan sempurna,

diantaranya sebagai berikut:

1. Badan pesawat (fuselage) terdapat didalamnya: ruang kemudi (cockpit) dan ruang penumpang (passenger).
2. Sayap (wing), terdapat Aileron berfungsi untuk “rolling” pesawat miring kiri – kanan dan flap untuk menambah luas area sayap (coefficient lift) yang berguna untuk menambah gaya angkat pesawat. Rumus coefficient lift: 
3. Ekor sayap (horizontal stabilazer), terdapat elevator berfungsi untuk “pitching” untuk fungsi nose UP – DOWN.
4. Sirip tegak (vertical stabilizer), terdapat Rudder berfungsi untuk “Yawing” untuk fungsi belok kiri – kanan.
5. Mesin (engine), berfungsi sebagai thrust atau gaya dorong yang menghasilkan kecepatan pesawat.
6. Roda Pesawat (landing gear), berfungsi untuk mendarat (landing) atau tinggal landas (take-off).

Pada dasarnya, apabila pesawat sedang terbang selalu menggabungkan fungsi-fungsi control di atas. Misalnya: bila pesawat belok kanan atau kiri, maka yang digerakkan Aileron dan Rudder, jadi sambil belok pesawat dimiringkan agar lintasan belok lebih pendek, yang dapat menghemat waktu dan menghemat pemakaian bahan bakar.

Penerapan Hukum Bernoulli untuk mendesain pesawat terbang
Pesawat terbang dirancang sedemikian rupa sehingga hambatan udaranya sekecil mungkin. Pesawat pada saat terbang akan menghadapi beberapa hambatan, diantaranya hambatan udara, hambatan karena berat badan pesawat itu sendiri, dan hambatan pada saat menabrak awan.

Setelah dilakukan perhitungan dan rancangan yang akurat dan teliti, langkah selanjutnya adalah pemilihan mesin penggerak pesawat yang mampu mengangkat dan mendorong badan pesawat.Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa.

(1).Berat pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi.
(2).Gaya angkat yang disebabkan oleh bentuk pesawat.
(3).Gaya ke depan yang disebabkan oleh dorongan mesin / engine
(3).Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara

Jika pesawat hendak bergerak mendatar dengan suatu percepatan, maka gaya ke depan harus lebih besar daripada gaya hambatan dan gaya angkat harus sama dengan berat pesawat. Jika pesawat hendak menambah ketinggian yang tetap, maka resultan gaya mendatar dan gaya vertical harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya ke depan sama dengan gaya hambatan dan gaya angkat sama dengan berat pesawat.

Sistem kemudi pesawat terbang
Sistem kemudi pesawat terbang dipergunakan untuk melakukan manuver. Pada saat pesawat akan berbelok ke arah kanan maka daun kemudi digerakkan ke arah kiri, begitu juga saat pesawat akan bermanuver ke kiri, maka daun kemudi digerakkan ke arah kiri. Bagian belakang pesawat terdapat kemudi yang dirancang secara horizontal dan vertical.

bagian ekor pesawat berfungsi untuk manuver

Pesawat bisa terbang ke segala arah, menanti gerak kemudi pilot. Kalau kemudi diputar ke kiri, pesawat akan banking ke kiri.

Demikian pula sebaliknya. Gerakan ini ditentukan bilah aileron di kedua ujung sayap utama. Lalu, jika pedal kiri atau kanan diinjak, pesawat akan bergerak maju ke kiri atau ke kanan. Dalam hal ini yang bergerak adalah bilah rudder. Posisinya di belakang sayap tegak (Vertical stabilizer).

Berbeda jika gagang kemudi di tarik atau didorong. Pesawat akan menanjak atau menukik. Penentu gerakan ini adalah bilah kemudi elevator yang terletak di kedua bilah sayap ekor horizontal.

Tambahan Foil
Pada beberapa pesawat, terdapat penambahan foil, misalnya pada pesawat Airbus A320 dan juga pesawat tempur jenis tertentu yang fungsinya untuk kemampuan manuver.

loading...