Kinerja Pesawat Terbang (Aircraft Performance)

Kinerja Pesawat Terbang

(Aircraft Performance)

Kinerja Pesawat terbang tergantung pada hubungan antara gaya-gaya yang bekerja pada pesawat itu. Gaya-gaya dasar yang bekerja pada pesawat terbang adalah Lift ( gaya angkat), Weight ( gaya berat ), Thrust ( gaya dorong ) dan Drag ( gaya hambat ). Jika gaya-gaya tersebut dalam keadaan setimbang, maka pesawat akan tetap terjaga pada kecepatan yang tetap dan pada ketinggian yang tetap pula. Jika ada gaya luar yang bekerja pada perubahan pesawat, maka kinerja pesawat terbang juga akan mengalami perubahan.

Penerbangan Lurus dan Rata ( Straight and Level Flight )

Straight and Level

Bila suatu pesawat terbang berada pada keadaan steady level flight, yaitu terbang dengan ketinggian dan kecepatan tetap (tidak mengalami percepatan), maka pesawat tersebut harus berada pada posisi setimbang (equilibrium). Artinya lift yang dihasilkan harus sama dengan berat yang dihasilkan oleh pesawat terbang, dan thrust harus sama dengan drag. Thrust yang sama dengan drag terjadi jika thrust available (thrust yang dihasilkan oleh engine) sama dengan thrust required (thrust yang dibutuhkan untuk melawan drag). Jika kondisi-kondisi ini saling bertemu, maka pesawat akan terbang pada ketinggian dan kecepatan yang tetap.

Kinerja Saat Terbang Mendaki (Climb Performance)

climb performance

Pesawat tebang modern dipergunakan sebagian besar sebagai pesawat transportasi, observasi dan penghubung suatu tempat ke tempat yang lain. Jadi tidak seperti pesawat tempur yang melakukan maneuver saat climbing. Yang akan dibahas disini adalah terbang mendaki dengan kecepatan tetap (steady velocity climb). Pada steady velocity climb, pesawat berada pada kondisi setimbang dimana semua gaya yang bekerja pada garis arah terbang ( flight path ) dalam keadaan seimbang. Gaya-gaya yan bekerja disepanjang flight path adalah thrust yang bekerja kedepan, dan drag serta W sin y, yang bekerja ke belakang. Untuk mendapatkan steady velocity climb, semua gaya tersebut harus diseimbangkan.

 Hubungan Antara Rate of Climb dan Power

Rate of climb adalah kecepatan mendaki, yang merupakan komponen flight velocity (True Airspeed). Thrust Horsepower dari pesawat yang menghasilkan power (power-producing aircraft) adalah sama dengan efisiensi dari propeller dikalikan dengan shaft horsepower (SHP). Oleh karena itu Thrust Horsepower (THP) adalah power available yang bervariasi terhadap perubahan velocity.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa pada saat climbing, thrust yang diperlukan adalah lebih besar daripada drag dan akan makin besar dengan bertambahnya angle of climb. Dan pada saat climbing yang vertical, maka climb angle akan menjadi 90^o. artinya thrust yang diperlukan saat vertical climb akan sangat besar untuk mengatasi drag dan weight yang bekerja pada satu garis.

Gliding

Gliding adalah terbang meluncur dengan sudut tertentu dengan engine yang dimatikan (power off gliding). Untuk mendapatkan kondisi gliding dengan kecepatan tetap (steady glide), maka gaya-gaya yang bekerja pada pesawat pada saat gliding, yaitu lift, drag dan weight (berat pesawat) harus dalam keadaan setimbang. Dengan demikian, total reaction yang bekerja pada sayap, yang merupakan resultan dari lift dan drag, harus benar-benar sama dan berlawanan arah terhadap weight. Sementara lift tetap tegak lurus terhadap glide path (arah terbang gliding), sedangkan drag bekerja ke belakang sejajar dengan glide path.

Gliding Angle (sudut luncur)

formula (source:NASA)

Dengan perhitungan geometri yang sederhana dapat ditemukan bahwa sudut yang dibentuk oleh lift dan total reaction adalah sama dengan sudut α yang dibentuk oleh glide path dengan bidang horizontal. Sudut inilah yang disebut dengan Gliding Angel.

Dapat diperhatikan pada gambar tersebut bahwa D/L= Tan α. Hal ini berarti bahwa jika harga D/L berkurang (L/D naik), maka gliding angle akan mekin kecil (rata). Dari penjelasan ini dapat kita ambil beberapa kesimpulan, yaitu :

a.      Gliding angle berbanding lurus dengan L/D ratio ( perbandinga Lift per drag ). Disinilah sebenarnya letak dari efisiensi rekayasa suatu pesawat terbang, yaitu bagaimana merancang suatu pesawat terbang dengan menghasilkan lift yang besar tetapi dragnya kecil. Dengan mengutangi drag, berarti kita memperkecil gliding angle.

b.      Jika penerbang berusaha untuk glide dengan angle of attack lebih besar maupun lebih kecil dari angle of attack yang memberikan harga L/D terbesar, maka path of descent (arah luncur pesawat) akan lebih curam.

Pengaruh Wind terhadap Glide of Angle

Jika dilihat dari ground, suatu pesawat terbang yang gliding melawan wind (angin) akan terlihat seperti sedang gliding lebih curam dan kenyataanya memang akan gliding dengan sudut lebih curam. Bila gliding dengan tail wind, pesawat akan gliding lebih mendatar daripada sudut sebenarnya yang diukur relative dari udara.

Pengaruh Berat (Weight) Saat Gliding

Ada yang mengatakan bahwa pesawat yang berat akan gliding dengan sudut yang lebih curam daripada pesawat yang lebih ringan, tetapi sebenarnya tidaklah demikian, karena gliding angle tergantung pada ratio L/D dan tidak tergantung pada berat. Jika weight bertambah, maka total reaction yang bekerja pada pesawat akan diperbesar untuk menyeimbangkan pertambahan weight tersebut, yaitu dengan cara memperbesar lift dan drag dengan perbandingan yang tetap, sehingga glide angle akan tetap. Lift dan drag tersebut dapat diperbesar jika factor speed diperbesar. Thrust diperoleh dari komponen weight yang bekerja disepanjang glide path. Ini berarti thrust akan bertambah jika weight bertambah. Berarti dapat kita simpulkan bahwa weight tidak berpengatuh terhadap glide angle, tetapi terhadap speed.

Kerugian gliding dengan sudut yang kecil

Janganlah kita menganggap gliding angle yang kecil selalu menguntungkan. Bila suatu pesawat terbang sedang approach ke airfield yang kecil dengan obstacle disekelilingnya, maka disarankan untuk mencapai ground sesegera mungkin setelah obstacle dilewati. Dalam hal ini, gliding angle yang terlalu kecil akan menjadi hal yang merugikan.

Gliding angle dapat diperbesar dengan cara mengurangi ratio L/D. Pengurangan ratio L/D ini dapat dilakukan dengan :

a.      Memperkecil angle of attack. Akibatnya adalah airspeed bertambah.

b.      Memperbesat angle of attack, yang berakibat airspeed terlalu rendah.

c.       Mempergunakan airbreak. Peggunaan airbreak merupakan factor yang cukup memuaskan, baik dengan memperbesar lift (flap diturunkan), atau spoiler jika drag yang kita perbesar.

sumber : Buku Aerodinamika; oleh Wira Gautama; Sekolah Tinggi Penerbangan Indonesia