BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Komponen Dasar Pesawat Terbang
Menurut definisi FAA (Badan Penerbangan Amerika Serikat) di FAR
(Federal Aviation Regulation) saat ini yang juga diadopsi oleh Indonesia CASR (Civil Aviation Safety Regulation), Part 1, Definition and Abbreviations, Aircraft adalah sebuah perangkat yang digunakan atau dimaksudkan untuk digunakan dalam penerbangan. Part 1 tersebut juga mendefinisikan airplane atau pesawat terbang yaitu digerakkan mesin, sayap tetap yang lebih berat dari udara (heavier than air), serta dalam penerbangannya ditahan oleh reaksi dinamis dari udara yang kecepatannya berlawanan arah dengan sayapnya. Meskipun pesawat terbang dirancang untuk berbagai keperluan, kebanyakan mempunyai komponen utama yang sama satu dengan lainnya. Karakter utama dari sebuah pesawat terbang ditentukan oleh tujuan awal rancangannya. Kebanyakan struktur pesawat terdiri dari fuselage (badan pesawat), sayap, empenage (bagian belakang), roda pendaratan, dan mesin. 2.1.1 Fuselage Yang dimaksud dengan Fuselage adalah kabin dan atau kokpit, yang berisi kursi untuk penumpangnya dan pengendali pesawat. Sebagai tambahan, fuselage juga bisa terdiri dari ruang kargo dan titik-titik penghubung bagi komponen utama pesawat yang lainnya, dimana sayap, tail, dan sebagian pesawat bermesin tunggal, mesin terpasang.
1
2
2.1.2 Wing
Wing atau sayap adalah airfoil yang disambungkan di masing-masing sisi
fuselage dan merupakan permukaan yang mengangkat pesawat di udara. Terdapat
berbagai macam rancangan sayap, ukuran dan bentuk yang digunakan oleh pabrik
pesawat. Setiap rancangan sayap memenuhi kebutuhan dari kinerja yang
diharapkan untuk rancangan pesawat tertentu.
2.1.3 Empenage
Empenage atau ekor terdiri dari seluruh ekor pesawat seperti diperlihatkan
pada gambar II.2, termasuk permukaan yang tetap atau diam seperti vertical stabilizer dan horizontal stabilizer. Sedangkan permukaan yang bergerak termasuk rudder, elevator, dan satu atau lebih trim tab. Beberapa
pesawat memiliki tipe horizontal stabilizer unik yang bisa
bergerak naik turun pada engselnya (pivot point) sehingga berfungsi seperti elevator. Sirip ini disebut stabilator diperlihatkan pada gambar II.1, seperti yang diaplikasikan di pesawat PA 28-181 Archer II misalnya. Dibelakangnya ada sirip kecil semacam trim tab yang disebut antiservo tab fungsinya pun juga sama yaitu menjaga sudut tanjak atau tukik tanpa kontrol berlebih. Tanpa antiservo, setir terasa sangat ringan sehingga cenderung over kontrol, dan pesawat jadi “liar” gerakannya.
Gambar II. 1 Stabilator [12]
3
2.1.4 Landing gear
Landing gear atau roda pendarat adalah penopang utama pesawat pada
waktu parkir, taxi (bergerak di darat), lepas landas atau pada waktu mendarat.
Tipe paling umum dari landing gear terdiri dari roda, tapi pesawat terbang juga
dapat dipasangi float (pelampung) untuk beroperasi di atas air atau ski, untuk
mendarat di salju. Landing gear terdiri dari 3 roda, dua roda utama dan roda ketiga yang bisa berada di depan atau di belakang pesawat. Landing gear yang memakai roda dibelakang disebut conventional wheel. Pesawat terbang dengan
conventional wheel juga kadang-kadang disebut dengan pesawat tail wheel. Jika
roda ketiga bertempat di hidung pesawat, ini disebut nose wheel, dan rancangannya disebut tricycle gear. Nose wheel atau tail wheel yang dapat dikemudikan membuat pesawat dapat dikendalikan pada waktu beroperasi di darat. 2.1.5 Power plant Power plant biasanya termasuk mesin dan baling-baling. Fungsi utama dari mesin adalah menyediakan tenaga untuk memutar baling-baling. Mesin juga menghasilkan tenaga listrik, sumber vakum untuk beberapa instrumen pesawat, dan di sebagian besar pesawat bermesin tunggal, menyediakan pemanas untuk penerbang dan penumpangnya.
Gambar II. 2 Bagian-bagian Pesawat [13]
4
Gaya-gaya pada pesawat terbang
2.2
Berikut ini hal-hal yang mendefinisikan gaya-gaya pada pesawat dalam
sebuah penerbangan yang lurus dan datar, serta pada kecepatan tetap.
Lift, (gaya angkat) melawan gaya dari weight, dan dihasilkan oleh efek
dinamis dari udara yang beraksi di sayap, dan beraksi tegak lurus pada angin relatif
melalui center of pressure dari sayap.
Weight, gaya berat adalah kombinasi berat dari muatan pesawat itu sendiri,
awak pesawat, bahan bakar, dan kargo atau bagasi. Weight menarik pesawat ke
bawah karena gaya gravitasi. Weight melawan lift (gaya angkat) dan beraksi secara
vertikal ke bawah melalui center of gravity dari pesawat. Thrust, adalah gaya dorong, yang dihasilkan oleh mesin (power plant) baling-baling. Gaya ini kebalikan dari gaya tahan (drag). Sebagai aturan umum, thrust beraksi paralel dengan sumbu longitudinal. Drag, adalah gaya ke belakang, menarik mundur, dan disebabkan oleh gangguan aliran udara oleh sayap, fuselage, dan objek-objek lain. Drag kebalikan dari thrust, dan beraksi kebelakang paralel dengan arah angin relatif (relative wind). Pada saat pesawat sedang menjelajah (cruise) pada kecepatan dan ketinggian konstan, ke-4 gaya tersebut berada dalam kesetimbangan seperti yang diperlihatkan pada gambar II.3.
Gambar II. 3 Gaya-gaya pada pesawat saat kondisi setimbang[14]
5
Dengan mengacu pada gambar II. 3, dengan ini dapat diketahui bahwa :
1. Jumlah gaya ke atas (tidak hanya lift) sama dengan jumlah gaya ke bawah (tidak hanya weight)
2.
Jumlah gaya dorong (tidak hanya thrust) sama dengan jumlah gaya ke
2.3
belakang (tidak hanya drag). Airfoil Airfoil merupakan bentuk dari potongan melintang sayap yang dihasilkan
oleh perpotongan tegak lurus sayap terhadap pesawat, dimana perpotongan bidang ini sejajar dengan aliran udara bebas dengan kata lain airfoil merupakan bentuk sayap secara dua dimensi. NACA airfoil adalah salah satu bentuk bodi aerodinamika sederhana yang berguna untuk dapat memberikan gaya angkat tertentu terhadap suatu bodi lainnya dan dengan bantuan penyelesaian matematis sangat memungkinkan untuk memprediksi berapa besarnya gaya angkat yang dihasilkan oleh suatu bodi airfoil. Geometri airfoil memiliki pengaruh besar terhadap karakteristik aerodinamika dengan parameter penting berupa CL, dan kemudian akan terkait dengan lift (gaya angkat yang dihasilkan). Hingga sekitar Perang Dunia II, airfoil yang banyak digunakan adalah hasil riset Gottingen. Selama periode ini banyak pengajuan airfoil dilakukan diberbagai negara, namun hasil riset NACA lah yang paling terkemuka. Pengujian yang dilakukan NACA lebih sistematik dengan membagi pengaruh efek kelengkungan dan distribusi ketebalan atau thickness serta pengujiannya dilakukan pada bilangan Reynold yang lebih tinggi dibanding yang lain. Hal ini sering dirangkum oleh beberapa parameter seperti: ketebalan maksimum, maksimum bentuk melengkung, posisi ketebalan maksimal, posisi maksimal dari bentuk melengkung, dan jari-jari leading edge. Seperti terlihat pada gambar II.4 suatu airfoil terdiri dari :
6
Gambar II. 4 Airfoil [15]
1.
Leading edge, merupakan bagian permukaan paling depan dari airfoil.
2.
Trailing edge, merupakan bagian permukan paling belakang dari airfoil.
3.
Mean chamber line, merupakan garis pertengahan yang membagi antara permukaan bagian atas dan permukaan bagian bawah dari airfoil.
4.
Chord line, merupakan garis lurus yang menghubungkan leading edge dan trailing edge.
5.
Chord, merupakan perpanjangan dari chord line mulai dari leading edge hingga trailing edge. Dengan kata lain, chord adalah karakteristik dimensi longitudinal dari suatu airfoil.
6.
Maximum chamber, merupakan jarak antara mean chamber line dengan chord line. Maximum chamber membantu mendefinisikan bentuk dari mean chamber line.
7.
Maximum thickness, merupakan ketebalan maksimum dari suatu airfoil, dan menunjukkan persentase dari chord. Maximum thickness membantu mendefinisikan bentuk dari airfoil dan juga performa dari airfoil tersebut. Selain itu, terdapat istilah-istilah aerodinamika pada airfoil yang meliputi:
1.
Aerodynamic Center (AC) merupakan titik yang terletak pada seperempat chord dari leading edge. Pada titik ini resultan dari momen aerodinamik bernilai konstan terhadap berbagai sudut serang potongan sayap.
7
2.
sayap akibat benda yang bergerak di udara. Gaya-gaya ini timbul akibat
perbedaan tekanan pada permukaan benda yang bergerak tersebut.
3.
Aliran Freestream, merupakan aliran udara bebas yang berada di luar lapisan batas potongan sayap.
Aerodynamic Force, merupakan gaya-gaya yang bekerja pada potongan
4.
Angle of Attack (AOA), merupakan sudut antara chord dengan aliran udara bebas (Freestream).
5.
Boundary layer, adalah lapisan tipis yang berada di sekitar benda yang
ada dalam lapisan udara. Lapisan batas ini merupakan akibat dari kekentalan “effect of viscocity” udara.
6.
Stagnant point, merupakan titi dimana kecepatan aliran udara sama dengan nol dan tekanan udara pada keadaan maksimum. Titik ini berada di leading edge dan dekat trailing edge potongan sayap.
2.3.1 Kinerja Airfoil Profil airfoil dikembangkan oleh NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) yang digambarkan secara detail di NACA report 460 yang dipublikasikan pada November 1993 dengan judul The Characteristic of The Seventy-Eight Related Airfoil Sections from Test in The Variable Density Wind Tunnel. NACA adalah agen pemerintah yang menunjukan ribuan test pada bentukbentuk airfoil untuk mengembangkan informasi mengenai macam-macam kondisi terbang yang paling efisien. Airfoil yang spesifik memiliki kinerja yang spesifik pula yaitu lift, drag, dan posisi center-of-pressure (CP) yang khusus selama terbang. Hal ini di kumpulkan menjadi satu yang dikenal dengan airfoil characteristic dan digolongkan menjadi: 1. Koefisien Lift 2. Koefisien Drag 3. Rasio Lif/drag 4. Posisi Center-of-Pressure
8
2.3.2 Koefisien Lift
Istilah lift didefinisikan sebagai gaya yang dihasilkan tegak lurus terhadap
angin relatif. Gaya aerodinamik dari lift pada sebuah pesawat disebabkan karena
hasil distribusi tekanan pada wing. Lift dari airfoil dapat ditentukan secara
matematis dengan persamaan dasar lift, yaitu:
(1) dimana:
L = lift (lb) ; CL = koefisien lift ; ρ = kerapatan udara (slug/ft3 ); V = kecepatan
angin relatif (ft/s) ; S = luas penampang sayap (ft2). Koefisien lift adalah ukuran seberapa efisien sayap yang berubah seiring dengan perubahan kecepatan dan gaya angkat itu sendiri. Koefisien lift didefinisikan sebagai: (2) Koefisien lift pada umumnya ditentukan pada saat tes di terowongan angin. Harga koefisien lift yang besar menyatakan rancangan airfoil yang lebih efisien. Koefisien lift merupakan fungsi dari bentuk airfoil, koefisien lift bervariasi bergantung pada sudut serang (angle of attack). Oleh karena itu ketika rumus dasar untuk lift digunakan, maka sudut serang harus lebih spesifik untuk membuat perhitungan yang berarti. 2.3.3 Koefisien Drag Drag adalah gaya yang memperlambat tindakan pada suatu bentuk yang bergerak. Drag didefinisikan sebagai: (3) arti simbol sama seperti yang terdapat pada rumus sebelumnya, dimana D adalah drag dan CD adalah koefisien drag. Koefisien drag didefinisikan sebagai berikut: (4)
9
Koefisien drag sama dengan koefisien lift, diukur untuk mengetahui seberapa efisien sebuah sayap. Harga koefisien drag yang rendah menyatakan
rancangan airfoil yang lebih efisien. Serupa dengan koefisien lift, koefiesien drag merupakan fungsi dari bentuk airfoil dan sudut serang. Kofisien drag bervariasi
bergantung pada sudut serang.
2.3.4 Rasio Lift/Drag
Rasio Lift/drag adalah rasio antara lift dan drag. Rasio ini merupakan
ukuran keefektifan dari pada airfoil karena lift adalah gaya yang dibutuhkan untuk
menyokong berat. Sedangkan drag adalah sebuah gangguan yang diterima untuk mendapatkan lift. Sehingga dimana ada lift maka terdapat drag. Rasio lift/drag didefinisikan sebagai: (5) 2.3.5 Center-of-pressure (Cp) Center-of-pressure adalah titik pada chord dari airfoil yang memotong chord dan resultan gaya. Koefisien CP adalah rasio jarak CP dengan panjang chord. Dimana CP diletakkan berdasarkan persentasi dari panjang chord di belakang leading edge. Misalnya, jika diketahui panjang chord sebesar 1.82 m, dan CP sebesar 30% dari chord, maka 30% dari 1.82 adalah 0.546 m dibelakang leading edge. Secara umum, pada sudut serang yang besar pusat tekanan akan bergerak maju, sementara pada sudut serang yang kecil pusat tekanan cenderung bergerak kebelakang seperti yang terlihat pada gambar II.5.
10
Gambar II. 5 Letak CP bervariasi terbadap perubahan AOA[16]
2.4
Macam-macam Airfoil NACA (National advisory committee for Aeronautics) mengidentifikasikan
bentuk airfoil dengan sistem penomoran. Adapun macam-macam jenis penomoran airfoil antara lain NACA seri 4 digit, NACA seri 5 digit, NACA seri 6 digit, NACA seri 7 digit, hingga NACA seri 8 digit. Tugas akhir ini menggunakan airfoil NACA 0018 yang merupakan airfoil seri 4 digit. Pada airfoil NACA seri empat, digit pertama menyatakan persen maksimum chamber terhadap chord. Digit kedua menyatakan persepuluh posisi maksimum chamber pada chord dari leading edge. Sedangkan dua digit terakhir menyatakan persen ketebalan airfoil terhadap chord. Contoh : airfoil NACA 2412 memiliki maksimum chamber 0.02 terletak pada 0.4c dari leading edge dan memiliki ketebalan maksimum 12% chord atau 0.12c. Airfoil yang tidak memiliki kelengkungan, dimana chamber line dan chord berhimpit disebut airfoil simetrik. Contohnya adalah NACA 0018 yang merupakan airfoil simetrik dengan ketebalan maksimum 0.18c.
11
2.5
Stabilitas dan Kontrol
Pengertian dasar dari stabilitas adalah kecenderungan atau tendency dari
pesawat untuk kembali dalam keadaan imbang (equilibrium) setelah mengalami
gangguan. Stabilitas telah disebutkan bahwa berkaitan erat dengan kondisi
seimbang atau equilibrium. Untuk itu perlu didefiniskan dahulu mengenai apa yang
dimaksud dengan kondisi seimbang. Kondisi seimbang dikatakan dimana pesawat dalam keadaan penerbangan yang steady dan uniform artinya terbang dengan
kecepatan tetap dan lurus sehingga gaya-gaya yang bekerja pada pesawat serta
momen-momen terjadi keseimbangan atau bila dijumlahkan secara vektor sama
dengan nol. Tetapi bila gaya dan momen tersebut tidak sama dengan nol maka peswat akan mengalami penambahan kecepatan translasi atau pun rotasi. Stabilitas pesawat pada umumnya dibagi menjadi dua bagian yaitu diantaranya stabilitas statik dan stabilitas dinamik. Kontrol berarti kemampuan pilot untuk manuver pesawat ke posisi yang dikehendaki. Sebagaimana telah disebutkan, sebuah pesawat yang ketika terganggu cenderung untuk kembali ke posisi aslinya maka dikatakan stabil. Jika di sisi lain, ia cenderung untuk bergerak lebih jauh dari posisi asli,dikatakan sangat tidak stabil. Sedangkan jika cenderung untuk tidak melakukan satu pun ini dan lebih memilih untuk tetap dalam posisi baru. Ini disebut stabilitas netral seperti terlihat pada gambar II.6.
Gambar II. 6 Stabilitas static[17]
Telah disebutkan bahwa stabilitas pada pesawat dibagi menjadi dua macam, yaitu stabilitas statik (static stability) dan stabilitas dinamik (dynamic stability).
12
Stabilitas statik adalah kecenderungan awal pesawat ketika diganggu untuk kembali ke posisi semula. Stabilitas static terdiri dari tiga macam, yaitu positif, negative, dan
netral. Stabilitas dinamik adalah kecenderungan keseluruhan pesawat untuk kembali ke posisi semula dengan diikuti serangkaian osilasi yang keluar.
2.5.1 Stabilitas Longitudinal
Stabilitas longitudinal atau pitch stability adalah stabilitas yang berada di
sekitar sumbu lateral pesawat. Untuk mendapatkan stabilitas longitudinal, pesawat di rancang untuk lebih berat pada bagian hidung pesawat (nose). Terdapat dua
faktor yang mempengaruhi stabilitas longitudinal, yaitu ukuran dan letak horizontal stabilizer dan letak dari pusat gativitas (center of gravity). Pada ekor pesawat, stabilizer diletakkan di ujung dari fuselage, hal ini dilakukan untuk menyediakan stabilitas longitudinal. Hal ini mungkin kecil, namun karena letaknya di belakang dengan perbandingan ukuran fuselage yang panjang sehingga dapat menyebabkan pengaruh yang cukup besar. Pusat gravitasi sangat penting untuk menghasilkan stabilitas longitudinal. Letaknya tidak boleh jauh ke belakang atau pun ke depan mendekati nose. 2.5.2 Stabilitas lateral Stabilitas lateral adalah stabilitas yang berada di sekitar sumbu longitudinal. Faktor yang mempengaruhi stabilitas lateral terutama didapat dari dihedral dan sweepback. Pada istilah pesawat, dihedral berarti sudut lateral dari wing sesuai dengan bidang horizontal seperti terlihat pada gambar II.7. Ketika pesawat dirancang dengan dihedral angle, kedua sayap membentuk sudut dengan bidang horizontal. jika pesawat melakukan sedikit roll ke kanan, ujung sayap kanan bergerak ke bawah dan gaya angkat meningkat. Oleh karena itu, bagian sayap sebelah kanan memiliki gaya angkat yang lebih besar dibandingkan sayap sebelah kiri. Hal ini lah yang menyebabkan pesawat kembali roll ke kiri dan kembali ke posisi level.
13
Gambar II. 7 Dihedral Angle[18]
Sweepback adalah sudut antara sumbu lateral dengan quarter-chord line. Dimana sudut sayap miring ke belakang dari root ke tip. Efek dari sweepback adalah menghasilkan stabilitas lateral sama dengan dihedral tetapi tidak begitu
tegas. Stabilitas lateral juga dihasilkan dari vertical fin.
Gambar II. 8 Sweep angle[18]
2.5.3 Stabilitas direksional Stabilitas direksional adalah stabilitas yang terletak di sekitar sumbu vertikal atau sumbu normal. Yang mempengaruhi stabilitas direksional adalah ekor vertikal yaitu rudder dan fin. Permukaan fin bertindak sebagai weathervane dan menyebabkan pesawat bergerak ke arah angin relative. Jika pesawat yaw keluar dari jalur penerbangan, karena pengaruh pivot point atau turbulensi, angin relative akan memberikan tenaga di satu sisi vertical stabilizer dan mengembalikan pesawat ke arah penerbangan semula. 2.6
Weight and Balance Kontrol keseimbangan mengacu pada lokasi dari Center of Grafity (CG) dari
pesawat. Hal ini penting terutama untuk stabilitas pesawat yang menentukan keselamatan dalam penerbangan. CG adalah titik di mana berat total pesawat diasumsikan terkonsentrasi, dan CG harus berada dalam batas tertentu untuk
14
penerbangan yang aman yang kemudian disebut sebagai CG range. Baik lateral dan keseimbangan longitudinal penting, tetapi perhatian utama adalah keseimbangan
membujur, yaitu lokasi dari CG sepanjang sumbu longitudinal atau memanjang, terlihat pada gambar II.9. seperti
Gambar II. 9 Letak CG yang terlalu jauh[10]
. Pesawat terbang dirancang untuk memiliki stabilitas yang memungkinkan untuk diseimbangkan sehingga akan mempertahankan penerbangan lurus dan sejajar. Stabilitas longitudinal dipertahankan dengan memastikan CG tersebut sedikit di depan titik pusat lift. Hal ini akan menghasilkan gaya nose-down tetapi tergantung pada kecepatan pesawat. 2.7
Gerakan Dasar Pesawat Terbang Pada dasarnya, pesawat terbang mempunyai gerak dasar pesawat yang
fungsinya agar pesawat dapat bergerak stabil pada saat terbang di udara. Adapun ketiga gerakan itu, yaitu pitching, yawing, dan rolling. 2.7.1 Pitching Pitching (gambar II.10) merupakan gerakan menggangguk atau gerakan keatas dan kebawah dari nose pesawat, pitching bergerak pada sumbu lateral pesawat. Untuk dapat melakukan gerakan pitching, pilot menggerakkan bidang kendali utama atau primary control surface, yaitu dengan mengerakkan elevator yang terletak pada horizontal stabilizer. Gerakan pitching dilakukan pada saat pesawat akan melakukan take off (pada saat climbing atau terbang menanjak) dan landing (pada saat descent atau terbang menurun).
15
2.7.2 Rolling
Rolling (gambar II.10) merupakan gerakan berguling (roll) dari pesawat,
rolling bergerak pada sumbu longitudinal pesawat. Untuk dapat melakukan gerakan
rolling, pilot mengerakkan bidang kendali aileron yang berada di wing / sayap.
Gerakan rolling dilakukan pada saat pesawat akan berbelok atau bergerak ke arah
kiri atau ke arah kanan.
2.7.3 Yawing
Yawing (gambar II.10) merupakan gerakan menggeleng atau nose pesawat
bergerak ke kanan dan ke kiri. Yawing bergerak pada sumbu vertikal pesawat. Untuk dapat melakukan gerakan yawing pada pesawat, pilot menggerakkan bidang kendali rudder yang berada pada vertical stabilizer.
Gambar II. 10 Pitching, Rolling, dan Yawing[19]
2.8
System autopilot pada pesawat Berdasarkan AC 65-15A tujuan utama sistem autopilot adalah untuk
mengurangi kerja dan kelelahan pilot pada saat mengendalikan pesawat terbang dalam waktu yang lama. Kemampuan autopilot dewasa ini berkembang menjadi suatu alat yang akan mempermudah pilot dalam mengendalikan pesawat terbang selama pengoperasikan pada terbang jelajah (cruise). FAA mengklasifikasikan
16
autopilot sebagai sebuah instrument pada pesawat terbang, sehingga teknisi Airframe and Powerplant (A&P) tidak dapat memperbaiki dan mengubah sistem
autopilot. Autopilot merupakan alat yang mahal dan rumit. Karena autopilot memiliki
berbagai macam komponen yang terletak di area yang berbeda pada pesawat terbang dan saling berkesinambungan satu sama lainnya. Autopilot tersambung dengan sistem kendali terbang (Flight Control System) dan jika terjadi kesalahan
fungsi akan mengakibatkan masalah yang serius. Sistem autopilot dikelompokan berdasarkan kerumitan dan jumlah sumbu
gerak pesawat yang akan dikendalikannya. Autopilot bekerja pada bidang kendali yang sama dengan pilot. Tiga sumbu kendali pesawat dapat dilihat pada gambar II.10.
Gambar II. 11 Sumbu kendali pesawat terbang[20]
Rudder mengendalikan gerak pesawat pada sumbu vertical/ sumbu yaw. Elevator mengendalikan gerak pesawat pada sumbu lateral/ sumbu pitch. Aileron mengendalikan gerak pesawat pada sumbu longitudinal/ sumbu roll. Autopilot dapat dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu single-axis, two- axis, atau three-axis.
17
2.9
Terowongan Angin
Terowongan Angin adalah suatu alat untuk melakukan studi dan penelitian
mengenai interaksi antara gerakan udara dengan benda-benda yang ada di dalam
aliran udara. Di dalam terowongan angin diperlihatkan bagaimana aliran udara
terbentuk akibat adanya benda-benda, di pihak lain ditunjukan pengaruh aliran
tersebut terhadap benda, yaitu berupa gaya-gaya udara; tekanan, gaya angkat dan momen-momen.
Terowongan angin memiliki pembangkit aliran berupa fan. Fan dapat
menhisap atau menghembuskan udara sehingga menghasilkan karakteristik aliran
udara pada kondisi tertentu. Kondisi tersebut dapat berupa kecepata, tekanan, maupun temperature uji. Terowongan angin dapat dibagi menjadi 4 bagian bila dilihat dari kecepatan alirannya, yaitu: 1. Low-speed wind tunnel 2. High-speed wind tunnel 3. Transonic-speed wind tunnel 4. Hypersonic-speed wind tunnel Pengujian model pesawat dilakukan pada jenis terowongan angin kecepatan rendah (Low-speed wind tunnel). Oleh karena itu, pembahasannya hanya terfokus pada terowongan angin kecepatan rendah. 2.9.1 Terowongan angin kecepatan rendah Terowongan angin kecepatan rendah adalah jenis terowongan angin yang digunakan pada kecepatan aliran low speed subsonic, yaitu aliran udara dengan kecepatan rendah dan bersifat incompressible (tidak dapat ditekan) Bila dilihat dari jenis sirkuitnya, terowongan angin kecepatan rendah dapat berupa sirkuit terbuka (open circuit tunnel) dan sirkuit tertutup (close circuit tunnel).
18
2.9.1.1 Terowongan angin sirkuit terbuka
Terowongan sirkuit terbuka adalah terowongan angin yang memanfaatkan
fan untuk menghisap atau menghembuskan udara bebas melewati bagian-bagian
dari terowongan angin.
Menurut arah alirannya, terowongan angin sirkuit terbuka dibagi menjadi
dua tipe, yaitu tipe blower dan tipe suction. Tipe blower merupakan tipe yang menghembuskan udara bebas masuk ke bagian-bagian terowongan angin, seperti terlihat pada gambar II.12.
Gambar II. 12 Terowongan angin sisrkuit terbuka tipe blower[21]
Diffuser berfungsi untuk memperlambat aliran yang meninggalkan fan. Aliran tersebut akan dialirkan masuk ke sttling chamber. Pada bagian ini, aliran udara menjadi seragam, sehingga rangkaian gauze atau honeycombs akan menghasilkan nilai turbulensi yang rendah. Aliran tersebut dipercepat oleh saluran yang berbentuk konvergen kemudian dialirkan masuk ke seksi uji dengan kecepatan yang tinggi. Kelemahan terowongan angin jenis ini adalah masih adanya turbulensi akubat keadaan sekitar. Selain itu, tenaga yang dibutuhkan fan masih cukup besar sehingga panas dapat masuk ke siklus aliran udara. Sedangkan terowongan angin terbuka tipe suction adalah terowongan angin yang memanfaatkan fan untuk menghisap udara bebas melewati bagian-bagiannya, seperti terlihat pada gambar II.13. Bagian-bagian tersebut memiliki fungsi yang
19
sama dengan tipe blower, tetapi yang membedakannya adalah susunan bagianbagian tersebut.
Gambar II. 13 terowongan angin sirkuit terbuka tipe
suction[22]
2.9.1.2 Terowongan angin sirkuit tertutup Pada terowongan angin tertutup, udara yang meninggalkan diffuser tidak dibuang ke udara bebas, tetapi dialirkan kembali melewati seksi uji, seperti pada gambar II.14.
Gambar II. 14 Terowongan angin sirkuit tertutup[22]
20
2.10
Pulley dan Belt
2.10.1 Pulley
Puli V-belt merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk
mentransmisikan daya seperti halnya sproket rantai dan roda gigi. Bentuk puli adalah bulat dengan ketebalan tertentu, di tengah-tengah puli terdapat lubang poros seperti pada gambar II.15. Puli pada umumnya dibuat dari besi cor kelabu FC 20
atau FC 30, dan adapula yang terbuat dari baja.
Gambar II. 15 Puli[23]
Perkembangan yang pesat dalam bidang penggerak pada berbagai mesin yang menggunakan motor listrik telah membuat arti sabuk untuk alat penggerak menjadi berkurang. Akan tetapi, sifat elastisitas daya dari sabuk untuk menampung kejutan dan getaran pada saat transmisi membuat sabuk tetap dimanfaatkan untuk mentransmisikan daya dari penggerak pada mesin perkakas. Keuntungan jika menggunakan puli : 1) Bidang kontak sabuk-puli luas, tegangan puli biasanya lebih kecil sehingga lebar puli bisa dikurangi. 2) Tidak menimbulkan suara yang bising dan lebih tenang. 2.10.2 V-Belt Sabuk atau belt terbuat dari karet dan mempunyai penampung trapesium. Tenunan, teteron dan semacamnya digunakan sebagai inti sabuk untuk membawa
21
tarikan yang besar. Sabuk-V dibelitkan pada alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang membelit akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian
dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada
tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan dari sabukV jika dibandingkan dengan sabuk rata. Gambar II.16 di bawah ini menunjukan berbagai porsi penampang sabuk-V yang umum dipakai.
Gambar II. 16 Tipe-tipe V-belt[23]
Pemilihan puli V-belt
sebagai elemen transmisi didasarkan atas
pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut : 1) Dibandingkan roda gigi atau rantai, penggunaan sabuk lebih halus, tidak bersuara, sehingga akan mengurangi kebisingan. 2) Kecepatan putar pada transmisi sabuk lebih tinggi jika dibandingkan dengan belt. 3) Karenan sifat penggunaan belt yang dapat selip, maka jika terjadi kemacetan atau gangguan pada salah satu elemen tidak akan menyebabkan kerusakan pada elemen lain.
22
2.11
Autodesk Inventor Autodesk Inventor merupakan Program gambar teknik dengan bantuan
computer keluaran dari autodesk. Autodesk Inventor adalah program pemodelan
solid berbasis fitur parametrik, artinya semua objek dan hubungan antargeometri.
23
