Empennage:

Stabilizers / Empennage: • • • •

Umum Airplane Parts and Function Sejarah: Tantangan Penerbangan Empennage /Tail Units Design – Tail Units Design Construction – Control Surface Flutter – Konfigurasi Stabilizer Horizontal dan Vertikal (Tail Units Design Configuration)

Stabilizing Surfaces/ STABILIZERS : • Tugas Stabilizers – selama penerbangan pesawat udara adalah : Memberi kestabilan / stabilitas kepada pesawat udara, untuk mempertahankan agar pesawat tetap terbang lurus, dan Mengendalikan (control ) pesawat dalam arah longitudinal (memanjang) dan vertikal.

Airplane Parts and Function (Bagian-bagian Pesawat Terbang & Fungsi 2 -nya)

Aug-2010 / DMG

4

Stabilizing Surfaces/ STABILIZERS :  Stabilizing Surfaces / Stabilizers, terdiri dari : – Horizontal Stabilizer (Tailplane); dan – Vertical Stabilizer (Fin).  Konstruksi keduanya – serupa (similar) dengan Sayap/Wing (Mainplane). Yaitu Punya :  Tipe Kerangka Dasar (basic framework) yang sama, yang terdiri dari :  Satu atau lebih Spars, Ribs, dan Stringers (kadang2 disebut Stiffeners/pengaku).  Fittings – biasanya ditempel (attached) ke ujung bawah Spar dari struktur Fin (Vert. Stab), [lihat Gbr - 1.] , gunanya untuk mem-baut Fin ke Fuselage.

Stabilizing Surfaces/ STABILIZERS :  Konstruksi Hz. Stab & Vert. Stab – (samb):

• Sesudah memasang Fin (Vertical Stabilizer) ke Fuselage, Fairing – dipasang/lekatkan, gunanya – untuk membantu membuat aerodinamis aliran udara (aerodynamic streamlining).

Gbr-1. Vertical Stabilizer (Fin) Structure Catatan: Struktur Stabilizer Vertikal (Fin) dipotong untuk dipasangi Rudder.

Rudder Hinges

Gbr-2. Horizontal Stabilizer (Tailplane) Structure

EMPENNAGE ( TAIL UNITS) • Empennage (berasal dari bahasa Perancis) – meliputi seluruh bagian Bagian Ekor (disebut juga Tail Section).  Empennage Terdiri dari:  Fixed Surfaces (Permukaan/bidang Diam atau Tak Bergerak)  Movable Surfaces (Permukaan Bergerak)  Tail Cone 1/25/2011

9

.

Empennage (Tail Unit)-Components

Tail Cone Tail Cone

1/25/2011

Komponen-komponen Empennage (Stabilizers)

10

EMPENNAGE ( TAIL UNITS)  Fungsi /Tugas Utama Empennage – adalah untuk:  Memberi Kestabilan (Stability) dan Kendali (Control) arah Longitudinal dan Vertikal, ketika pesawat udara sedang terbang, dan  Menyeimbangkan gaya-gaya yang bekerja pada pesawat.  Longitudinal Stability & Control – diberikan oleh Bidang Horizontal (Horizontal Stabilizers), sedangkan • Directional Stability & Control – diberikan oleh Bidang /permukaan Vertical (Vertical Stabilizer). 1/25/2011

11

EMPENNAGE ( TAIL UNITS) – Tail Cone TAIL CONE – fungsinya untuk menutup dan membentuk aerodinamis (streamline) pada bagian akhir bagi kebanyakan fuselage. • Tail Cone - terdiri dari bagian-bagian struktur (structural members) seperti fuselage; namun, • Konstruksi cone biasanya lebih ringan dari pada fuselage karena cone menerima stress lebih kecil dari pada fuselage. 1/25/2011

12

EMPENNAGE ( TAIL UNITS) – Tail Cone

1/25/2011

13

Komponen Empennage :  Fixed Surfaces (Bidang /permukaan Tetap) – membantu menstabilkan (steady: lurus & stabil) pesawat terbang, dan  Movable Surfaces (Bidang/permukaan Bergerak) – membantu mengarahkan (direct) penerbangan pesawat.

Komponen Empennage : FIXED SURFACES (Permukaan /Bidang Tetap atau Diam ) : 1. Horizontal Stabilizer atau Tail-plane (atau Ekor Mendatar) ; dan 2. Vertical Stabilizer atau Fin (atau Sirip / Ekor Tegak);  MOVABLE SURFACES (Permukaan / Bidang Bergerak) – termasuk:  Rudder – pada Vertical Stabilizer, Trailing Edge  Elevators – pada Horizontal Stabilizers, T.E  Trim Tabs – pada T.E. Rudder/Elevator/Aileron 1/25/2011

15

EMPENNAGE (TAIL UNITS)-Fungsi  Horizontal dan Vertical Stabilizers – bekerja

seperti bulu pada anak panah untuk:  Menstabilkan pesawat udara, Mempertahankan agar lintasan lurus diudara.

 Pesawat disebut Stabil, bila pesawat tersebut dapat kembali ke posisi kesetimbangan-nya (trim position).

EMPENNAGE ( TAIL UNITS)

Pesawat Udara Stabil

FIXED – SURFACES / STABILIZERS • Vertical Stabilizer – menjaga hidung pesawat udara agar tidak mengayun dari sisi kiri ke sisi kanan bolak-balik, sedangkan

• Horizontal Stabilizer – menjaga agar hidung (nose) pesawat dari gerakan keatas dan kebawah. • [Pada pesawat udara pertama milik Wright bersaudara, horizontal stabilizer ditempatkan didepan sayap. Konfigurasi ini disebut canard, berasal dari bhs Perancis artinya bebek ("duck")]

EMPENNAGE ( TAIL UNITS) • Sebagian pesawat udara punya kendali & kestabilan membujur (longitudinal stability & control) dihasilkan oleh bidang didepan (foreplanes atau canard)

1/25/2011

19

• Contoh pesawat dengan tipe canard

The Beechcraft Starship

Rutan Long-EZ canard

EMPENNAGE ( TAIL UNITS) & Fungsi-fungsi nya  Pada sebagian pesawat udara, Fin (Vert.Stab) dan Tailplane (Hz. Stab) di-”sealed“ (agar tdk bocor) untuk dipakai sbg tanki / penyimpanan BBM (fuel storage); menggunakan cara/ teknik yang sama seperti yang dipakai pada Wing.

{Pada beberapa kasus, BBM /fuel dipakai untuk mengatur (trim) pesawat udara dalam arah longitudinal , dengan memompa kedepan dan kebelakang ke - /dari tanki utama}. 1/25/2011

21

Fuel tank di Wing dan Horizontal Stabilizer

EMPENNAGE ( TAIL UNITS) & Fungsi-fungsi nya Pada pesawat udara modern – Aerodynamic longitudinal trimming dilakukan dengan meng-ubah-2 sudut incidence (angle of incidence) {dan oleh karena itu, sudut serangan (AOA) } dari Tailplane /Horizontal Stabilizer. • Ini artinya bahwa – seluruh Tailplane (Hz. Stab) dipasang dengan engsel (hinged) ke belakang pesawat udara dengan aktuator yang sangat kuat tenaganya yang letak/posisinya dibagian tengah spar depan (center section of front spar). • [seperti yg terdapat pada Tailplane / Hz.stab pesawat A320 dan Boeing B747].

Fig. 10.2.4 Horizontral Stab. B747

Gambar Diperbesar 

Fig. 10.2.4 Horizontal Stabilizer Structure – B747

(a) Structural Arrangement

Fig. 10.2.4 Horizontal Stabilizer Structure – B747

(c) Outboard Section

(b) Center Section

Tantangan Penerbangan (The Challenge of Flight)

Tantangan Penerbangan (The Challenge of Flight) • Wright bersaudara pertama kali memahami dengan benar bahwa ada masalah ketiga yang harus dipecahkan sebelum penerbangan lebih-berat-dariudara (H-T-A) memungkinkan. Pesawat terbang harus dilengkapi dengan sistem untuk stabilitas dan kemudi/ pengendali. • Stabilitas (kestabilan) dan Pengendalian sesungguhnya adalah konsep yang bertentangan satu sama lain. [Stability and Control are actually opposing concepts].

Tantangan Penerbangan (The Challenge of Flight)

• Pesawat udara dapat di-rancang untuk sangat stabil (bila diganggu akan kembali ke kondisi /posisi terbang semula). • Tapi pesawat yang stabil adalah sulit untuk dikendalikan. (a stable aircraft is hard to control). • Supaya dapat menggerakkan (maneuver) pesawat terbang, anda harus dapat mengatasi kestabilannya.

Tantangan Penerbangan (The Challenge of Flight) • Rancangan dari Otto Lilienthal dan Maxim mencakup beberapa aspek dari kestabilan / stabilitas, tetapi pilot tidak dapat mengendalikannya sewaktu penerbangan. • Wright bersaudara memutuskan untuk “memberikan sumbangan kecil” terhadap studi dari penerbangan dengan merancang pesawat terbang yang stabilitasnya pas-pasan, tetapi akan bertumpu kepada keterampilan pilot untuk mengendalikan-nya selama dalam penerbangan. • Pilot bukan lagi sebagai penumpang, tetapi akan berperan aktif selama penerbangan.

Aircraft Control Wright 1902 Glider

Aircraft Control (Mengendalikan Pesawat Udara) Wright 1902 Glider

• Ketika benda bergerak melalui udara, ia bebas untuk berputar/-rotasi terhadap titik beratnya (center of gravity) dalam tiga arah. • Kita dapat menggambar ketiga sumbu melalui titik berat (C.G) untuk menjelaskan gerakan. 1. Sumbu GULING (The ROLL axis) – mengalir dari depan ke belakang. Perputaran /Rotasi terhadap sumbu ini disebut ROLL (GULING) dan terjadi ketika ujung-ujung sayap bergerak keatas dan kebawah.

Aircraft Control (Mengendalikan Pesawat Udara) Wright 1902 Glider

2. Sumbu ANGGUK (The PITCH axis) – mengalir melalui sayap (wings) dan Gerakan turun-naik (PITCH motion) terjadi ketika hidung pesawat bergerak keatas dan kebawah. 3. Sumbu GELENG (The YAW axis) – adalah tegaklurus terhadap kedua sumbu lainnya dan mengarah kebawah. Gerakan MENGGELENG (YAW motion) terjadi ketika hidung pesawat bergerak dari satu sisi ke sisi lain (kekiri-kekanan).

Aircraft Control (Mengendalikan Pesawat Udara) Wright 1902 Glider

• Wright bersaudara – menebak dengan benar bahwa pesawat terbang harus dikendalikan terhadap ketiga sumbu-nya. • Mereka memutuskan untuk membangun permukaan bergerak pada pesawatnya agar pilot dapat mengubah besarnya gaya pada bidang permukaan, yang akan menimbulkan gaya putar (torque) terhadap C.G dan memutarkan pesawat udara.

Aircraft Control (Mengendalikan Pesawat Udara) Wright 1902 Glider

• Berikut adalah ilustrasi gerakan pesawat Wright Bersaudara berputar terhadap sumbu putarnya – PITCH, YAW, dan ROLL.

This is an animated example of PITCH. Sumbu-Y (Lateral)

This is an animated example of YAW. Sumbu-Z (vertikal)

This is an animated example of ROLL. Sumbu-X (Longitudinal)

Airplane Controls, Movements, Axes of Rotation, and Types of Stability

dmg/ 15/12/20093737

37

Empennage / Tail Units Design • Tail Units - Design Construction (Rancangbangun & Konstruksi Vert & Hz Sabilizer); • Konfigurasi Tail Units (Hz & Vert. Stabilizers)

Empennage (Tail Units) Design Construction

Metode /cara Design & Konstruksi : • Pada sebagian pesawat terbang – struktur Vertical Stabilizer (Fin) dibangun menjadi satu bagian (integral part) dari Fuselage bagian belakang (rear fuselage), dan tidak dapat dilepas (lihat Figure 1-13).

Empennage Design & Construction

Figure 1-13 : Vertical and Horizontal Surfaces made of welded thin-walled tubing are covered with cloth or synthetic fabrics .

Stabilizing Surfaces/ STABILIZERS :  Horizontal Stabilizer (Tailplane) Structure – dapat dibangun :

• Menjadi satu bagian (one-piece construction); atau • Terpisah, struktur bag. Kiri (Left or Port) dan bag. Kanan (Right or Starboard). Struktur Konstruksinya - serupa dengan Wing.

EMPENNAGE (TAIL) DESIGN • Figure 1-13 : Konstruksi Pesawat terbang Tipe Rangka-batang (Truss-type construction) – rangka tail unit dibangun dari pipa baja berdinding tipis, dibungkus oleh kain (fabric) bahan. • Vertical Fin, tipe truss ini – dibangun menjadi suatu kesatuan (integral) dengan fuselage. • Rudder – tersambung dengan engsel melalui pipa yg di-las ke vertical fin. • Horizontal Stabilizer – dihubungkan ke fuselage , Elevator tersambung dengan engsel ke Hz Stab.

EMPENNAGE (TAIL) DESIGN • Beberapa pesawat terbang kecepatan tinggi (higher-speed airplanes) khas dari masa PD-II, seluruhnya terbuat dari metal kecuali untuk Bidang Kendali (control surfaces). • Agar bobotnya minimum (lebih ringan) – control surfaces-nya dibungkus dengan bahan katun (cotton) atau linen. • Kini, hampir semua pesawat terbang metal baru control surfaces-nya dibungkus dengan lembaran tipis dari Al- alloy, Magnesium-alloy; atau advanced composite materials.

EMPENNAGE (TAIL) DESIGN Vertical Stabilizer

Dorsal Fin

Rudder

Horizontal Stabilizer

Elevator 1/25/2011

Figure 1.17.- The EMPENNAGE

44

EMPENNAGE (TAIL) DESIGN  Gambar/Figure 1.17. diatas memperlihatkan – Struktur Vertical & Horizontal Stabilizers disangga oleh spars, ribs, stringers (stiffeners), dan skin dengan cara/sistim yang serupa dengan yang dipakai di wing. Stress (tegangan) – di empennage juga dipikul seperti stress di wing. Bending (Lenturan), Torsion (Torsi), dan Shears (Geser), yang ditimbulkan oleh beban udara (airloads), disalurkan dari satu bagian struktur ke bagian struktur lainnya. Setiap bagian (member) menyerap sebagian tegangan dan meneruskan sisanya ke-bagian yang lainnya. Beban yang besar akhirnya mencapai Spar, dan diteruskan ke struktur Fuselage.

MATERIAL - EMPENNAGE (TAIL) DESIGN  Tail Unit – menggunakan Material / Bahan Dasar yang sama seperti wing, y.i: – Paduan Aluminium (Alluminum Alloy); – Komposit dengan struktur honeycomb, atau – High density expanding foam (busa) – yang digunakan untuk bidang pengendalian (control surfaces), untuk memberikan kekakuan (stiffness) yang lebih besar dengan bobot /berat yang lebih rendah.

EMPENNAGE (TAIL UNITS) DESIGN  Pembagian struktur dan fungsi-fungsinya hampir sama dengan Wing sub-assy.  Bedanya adalah Beban-beban yang diderita oleh Tail Units, misalnya : – Pada bidang Horizontal - Sewaktu terbang, Beban Kompresi di-lower skin (down bending), berkebalikan dengan wing (up bending) kompresi terjadi di upper skin.

Wing Up-bending 1/25/2011

Horiz Stabilizer Down-bending 47

Empennage (Tail Units): Vertical Stabilizer (Fin) 1. Bidang Vertikal disebut juga FIN atau VERTICAL STABILIZER, menghasilkan gaya kesamping (sideways) sesuai kebutuhan. • Kendali Arah (directional control) atau yaw dilakukan oleh Rudder. • Stabilizers Vertikal maupun Horizontal mengalami Tegangan (stress) Bending dan Torsi. 1/25/2011

48

EMPENNAGE (TAIL) DESIGN –

VERTICAL STABILIZER (FIN) • FITTINGS (bolted joints) – dipasang pada bagian bawah dari Spars dari tipikal Struktur Vertical Stabilizer (FIN) – dan digunakan untuk memasang Vertical Stabilizer ke Fuselage dengan bolts (baut). • Sesudah memasang Fin, fairings (Dorsal fin) – dipasang untuk membantu bentuk permukaan aerodinamika (aerocynamic streamlining).

VERTICAL STABILIZER Doorsal Fin (Fairing)

Detachable Tip

Mass Counterbalance Weights Access Panel

Vert Stab Torsion Box

Static Discharge

Smart Tab Leading Edge Trim Tab

RUDDER

1/25/2011

50

Konstruksi Rudder dan Vertical Stabilizer

Konstruksi Vertical Stabilizer (Fin) • Gambar 1-30: memperlihatkan bagaimana bidang/permukaan tegak (vertical surface) disangga (braced) oleh/memakai Spars, Ribs, Stringers, dan Skin dengan cara yang sama dengan di wing. • Tegangan (stress) di empennage – juga dipikul seperti di wing. • Bending, Torsion, dan Shear, yang ditimbulkan oleh beban udara (airloads), disalurkan dari satu bagian (member) struktur ke bagian struktur lainnya.

Konstruksi Vertical Stabilizer (Fin) • Tiap member – menyerap sebagian tegangan (stress) dan meneruskan selebihnya ke member-member yang lain. • Kelebihan Beban (overload of stress) – akhirnya mencapai Spars, yang menerus/menyalurkan beban ke struktur fuselage.

Empennage (Tail Unit): Horizontal Stabilizer (Tailpane) 2. Bidang Horizontal disebut juga TAILPLANE atau HORIZONTAL STABILIZER, memberikan stabilitas arah membujur (longitudinal stability atau pitching) dengan menghasilkan gaya keatas atau kebawah sesuai kebutuhan. • Kontrol / Kendali arah longitudinal (pitch) diatur oleh Elevator atau moving tailplane. 1/25/2011

54

HORIZ0NTAL STABILIZER Elevator

Torque Tube

Hz Stab. Torque Box

Attach Fitting

Fairing Leading Edge 1/25/2011

Tip 55

Movable Surfaces (Permukaan Bergerak)

Empennage & Fungsi-fungsinya :  Movable Surfaces /Bidang dapat Bergerak : RUDDER – dipasang dibagian belakang (trailing edge) dari Vertical Stabilizer. ELEVATOR – dipasang dibagian belakang, T.E, Horizontal Stabilizer. Dan Trim Tabs

1/25/2011

57

Empennage & Fungsi-fungsinya :  Movable Surfaces /Bidang dapat Bergerak

(sambungan) :

RUDDER – dipasang dibagian belakang (trailing edge) dari Vertical Stabilizer. Selama penerbangan, rudder digunakan untuk menggerakkan hidung pesawat ke kiri dan ke kanan (yaw = menggeleng). Rudder digunakan bersama dengan Aileron untuk belok sempurna selama penerbangan. 1/25/2011

58

Empennage & Fungsi-fungsinya :  Movable Surfaces /Bidang dapat Bergerak (sambungan) : ELEVATOR – dipasang dibagian belakang, T.E, Horizontal Stabilizer, digunakan untuk :  Fungsi Utamanya – adalah hanya untuk menggerakkan hidung pesawat keatas dan ke bawah (pitch control = mengangguk) selama penerbangan.  Mengarahkan pesawat ke ketinggian (altitude) yang diinginkan, atau Ketinggian (height) diatas permukaan bumi / daratan. 1/25/2011

59

Trim Tabs : Movable Surfaces /Bidang dapat Bergerak :  TRIM TAB – berukuran kecil, merupakan bagian yang bergerak dari trailig edge-nya bidang kendali/kemudi (control surface). • Trim tab yang dapat bergerak, yang dikendalikan dari cockpit, mengurangi tekanan pada kemudi (control pressures). • Trim tab – dapat dipasang pada Aileron, Rudder, dan/atau Elevator. • Jika pesawat pakai hanya satu trim, biasanya dipasang di elevator. Gunanya utk mengatur beban ekor (tail load) sehingga pesawat dapat terbang tanpa dipegang (hands-off) pada kecepatan berapa saja. 1/25/2011

60

Control Surface Construction • Control Surface Flutter: – Flutter – tidak boleh terjadi didalam batas operasi penerbangan normal dari pesawat terbang (normal operating flight envelope of the aircraft).

Pencegahan Flutter : Flutter – dapat dicegah dengan –  Diberi pemberat (mass balance) pada control surface – agar titik berat (C.G) control surface tidak jatuh dibelakang garis engsel-nya (hinge line).

Empennage Design - Stabilator Gambar disebelah: menunjukkan control wheel didorong kedepan, TE stabilator bergerak/putar kebawah, nose down.

Figure 2-11 : Stabilator atau All-movable Tail 1/25/2011

62

.

Stabilator Components • Jenis /Tipe Rancangan Kedua dari Empennage – tidak memerlukan Elevator. Tapi, merupakan satu kesatuan dari horizontal stabilizer yang dapat berputar (pivots) dipusat engselnya.

• Tipe design ini disebut STABILATOR, dan digerakkan menggunakan setir kemudi (control wheel), seperti halnya menggerakkan elevator (pitch control). 1/25/2011

63

Stabilator components • Stabilator – digerakan oleh control wheel (setir kemudi) seperti pada elevator. • Ketika pilot menarik kebelakang (pulled back) setir kemudi (control wheel/column), maka stabilator akan berputar pada engselnya sehingga bagian belakang (trailing edge) akan terangkat/ bergerak keatas.

Stabilator components • Hal ini menyebabkan – meningkatnya beban aerodinamis di ekor, dan menyebabkan hidung pesawat (airplane nose) bergerak keatas (naik). • Stabilator mempunyai sebuah anti-servo tab yang terpasang disepanjang bentangan trailing edge.

Stabilator components • ANTI-SERVO TAB – bergerak dengan arah gerakan yang sama dengan trailing edge dari Stabilator, dan membantu stabilator agar tidak terlalu sensitif. • Antiservo tab juga berfungsi : – Sebagai Trim tab untuk mengurangi beban tekanan pada kemudi, dan – Membantu stabilator untuk tetap pada posisi yang diinginkan.

• Tanpa anti-servo tab, setir terasa akan sangat ringan dan pilot dapat kelebihan kendali (“over control”) thd pesawat terbang, dan pesawat jadi “liar” gerakannya. 1/25/2011

66

Stabilator components

Figure 5-13 : The stabilator is a one-piece horizontal tail surface that pivots up and down about a central hinge point. 1/25/2011

67

Fig. 5-13: Stabilator • Sebuah Stabilator – pada hakekatnya adalah satu lembar Horiz. Stab (one-piece horizontal stabilizer) yang berputar (pivots) dari sebuah titik pusat engsel (central hinge point). • When the control column is pulled back, it raises the stabilator’s trailing edge, pulling the airplane’s nose up. • Pushing the control column forward - lowers the trailing edge of the stabilator and pitches the nose of the airplane down.

Fig. 5-13: Stabilator • Because stabilators pivot around a central hinge point, they are extremely sensitive to control inputs and aerodynamic loads.  Antiservo tabs are incorporated on the trailing edge to decrease sensitivity. • They (anti-servo tab) deflect in the same direction as the stabilator. This results in an increase in the force required to move the stabilator, thus making it less prone to pilot-induced overcontrolling.

Fig. 5-13 : Stabilator • In addition, a Balance Weight is usually incorporated in front of the main spar. • The balance weight may project into the empennage or may be incorporated on the forward portion of the stabilator tips. • [Figures 5-13].

Empennage Design - Stabilators

1/25/2011

71

EMPENNAGE DESIGN CONFIGURATIONS  Berbagai macam Konfigurasi Rancang-bangun dari Empennage : ✈ Conventional, ✈ T–tail, ✈ H – tail, ✈ V – tail, ✈ Cross (┼) tail ✈ Twin Tail-boom; ✈ Movable Tail: ✈ Stabilator 1/25/2011

72

EMPENNAGE DESIGN CONFIGURATIONS Typical Arrangement of the Transport Tail :

(a) Conventional Tail 1/25/2011

(b) Cross (┼) Tail

(c) T – Tail 73

EMPENNAGE DESIGN CONFIGURATIONS T – Tail Design

Figure 5-11. Airplane dengan T-tail design pada sebuah sudut serangan (AOA)

yang besar dan titik berat (c.g) dibelakang

T – TAIL DESIGN • In a T-tail configuration, the elevator is above most of the effects of downwash from the propeller as well as airflow around the fuselage and/or wings during normal flight conditions. • Operation of the elevators in this undisturbed air allows control movements that are consistent throughout most flight regimes. • T-tail designs have become popular on many light and large aircraft, especially those with Aft FuselageMounted Engines because the T-tail configuration removes the tail from the exhaust blast of the engines. • Seaplanes and amphibians often have T-tails in order to keep the horizontal surfaces as far from the water as possible. An additional benefit is reduced vibration and noise inside the aircraft.

T – TAIL DESIGN

T – TAIL DESIGN

EMPENNAGE DESIGN CONFIGURATIONS

V – TAIL :

• A design which utilizes Two Slanted Tail surfaces to perform the same functions as the surfaces of a conventional elevator and rudder configuration. • The fixed surfaces act as both horizontal and vertical stabilizers. 1/25/2011

78

V – TAIL :

Photo identifying the Horizontal stabilizer and Elevator on an Embraer 190 aircraft (photo credit: Michael Chaput).

V – TAIL / Ruddervator : • Ruddervator. A pair of control surfaces on the tail of an aircraft arranged in the form of a V. • These surfaces, when moved together by the control wheel, serve as Elevators, and • When moved differentially by the rudder pedals, serve as a Rudder.

V – TAIL : • The movable surfaces, which are usually called Ruddervators, are connected through a special linkage that allows the Control Wheel to move both surfaces Simultaneously. • On the other hand, displacement of the Rudder Pedals - moves the surfaces Differentially, thereby providing directional control.

V – TAIL : • When both rudder and elevator controls are moved by the pilot, a control mixing mechanism moves each surface the appropriate amount. • The control system for the V-tail – is more complex than that required for a conventional tail. • In addition, the V-tail design is more susceptible (mudah tekena/terjadi) to Dutch roll tendencies than a conventional tail, and total reduction in drag is minimal.

V – TAIL :  Dutch roll (Free Directional Oscillations) : • A combination of rolling and yawing oscillations that normally occurs when the dihedral effects of an aircraft are more powerful than the directional stability. • Usually dynamically stable but objectionable (unsafe) in an airplane because of the oscillatory nature.

EMPENNAGE DESIGN CONFIGURATIONS

de Havilland Vampire T11 of the UK Vampire Preservation Group, displays at the Cotswold Air Show (2010)

Figure : 1/25/2011

A Cessna O-2 Skymaster

Twin Tail–Boom 85

All-Moving Tailplane • Lockheed Jetstar mempunyai design yang unik, yaitu semua Ekor (Tail)-nya (Hz & Vert Stabs) bergerak.

86

All-movable Horizontal Stabilizer (Flying Tail) • Fig. 10.1.4 – menggambarkan Horizontal Stabilizer yang dapat bergerak semuanya {All-movable Horizontal Stabilizer (Flying Tail) } – yang digunakan di pesawat transport L-1011; • Pesawat the British Trident, dan Lockheed F-10ngan4 juga menggunakan rancangbangun (design) yang serupa. • Ekor Horizontal digerakkan oleh aktuator hidolik sbg respon terhadap pitch input dari control column

Modern air-superiority fighter Modern air-superiority fighter – demands adequate rolling power under all conditions by taileron Taileron (horiz stab bergerak • bersama sebagai pitch control atau • sendiri-sendiri (independent) untuk control tambahan dalam roll / berguling).

CANARDS (Foreplanes) • Canard Design – memakai konsep dua permukaan angkat (lifting surfaces). • Canard berfugsi sebagai horizontal stabilizer terletak didepan sayap utama (main wings). • Penampang canard adalah airfoil, sama seperti horizontal stabilizer pada konvensional design dari ekor belakang (aft-tail design). • Bedanya adalah – canard sesungguhnya menghasilkan gaya angkat dan mempertahankan hidung keatas (nose up), berkebalikan dengan afttail design yang memakai gaya kebawah pada ekor /tail untuk mencegah hidung pesawat berputar kebawah. [Figure 5-14]

Canard (Foreplane)

Sweep canard design – memberi stabilitas longitudinal terhadap sumbu lateral (pitch axis.)

CANARD : Ketika posisi stabilizer berada di bagian depan, pesawat ini disebut CANARD (lihat Beechcraft Starship untuk pesawat besar dan Rutan Long-EZ untuk pesawat kecil dengan konfigurasi

canard). Letaknya yang berada didepan digunakan sebagai pengganti horizontal stabilizer.

• Contoh pesawat dengan tipe canard

The Beechcraft Starship

Rutan Long-EZ canard

CANARD : • The canard design dates back to the pioneer days of aviation, most notably used on the Wright Flyer. Recently, the canard configuration has regained popularity and is appearing on newer aircraft. Canard designs include two types – 1. One with a horizontal surface of about the same size as a normal aft-tail design, and 2. The other with a surface of the same approximate size and airfoil of the aft-mounted wing known as a tandem wing configuration. • Theoretically, the canard is considered more efficient because using the horizontal surface to help lift the weight of the aircraft should result in less drag for a given amount of lift.

Stabilator - Anti-Servo Tab Antiservo Tab – berusaha untuk membuat bidang/permukaan kendali aerodinamis (streamlined) dan digunakan untuk mengurangi kepekaan (sensitivitas) dari stabilator - terhadap gaya-gaya yang di berikan oleh Pilot.

Anti-Servo Tab

Merupakan komponen pada Stabilator.

Longitudinal Stability – refers to motion in pitch • Horizontal Stabilizer is primary surface which controls the Longitudinal stability. • The action of stabilizer depends upon: the Speed and AOA of the a/c. • Gambar diatas menunjukkan kontribusi gaya angkat tail (tail lift) terhadap stabilitas. Jika pesawat terbang mengubah AOA (angle of attack = sudut serangan) , perbahan gaya angkat terjadi pada aerodynamic center (center of pressure) dari Horizontal Stabilizer.

Directional Stability • Vertical Stabilizer is a primary surface which controls Directional Stability. • Directional stability is stability about the vertical axis. Directional stability is also aided by using a large dorsal fin and a long fuselage.

DAFTAR PUSTAKA/REFERENCES:  U.S Department of Transport, FAA, Flight Standars Services : (Large Aircraft) 1. FAA – AC 65-15A : “ Airframe & Powerplant Mechanics, Airframe Handbook ”, U.S Department of Transport, FAA, Flight Standars Services, 1st Ed. 1972, 1st Rev. 1976. [Ch.1]. 2. FAA-HDBK-8083-25A : “ Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge ”, U.S Department of Transport, FAA, Flight Standars Services, Sept 2008. [Ch. 2] 31/08/2009

dmg

98

DAFTAR PUSTAKA/REFERENCES: 3. JSAT : “ A & P Technician, AIRFRAME Textbook”, JEPPESEN Sanders Maintenance. 4. Michael C.Y. Niu Airframe Book Series:  Michael Chun-Yung Niu : “ AIRFRAME Structural Design”, Hongkong Conmilit Press Ltd. Oct 1988. [Ch.10]. 5. EASA : “ Structures “, April 2004. 6. Ilmuterbang.com 31/08/2009

dmg

99

Definisi Pilihan

dmg/Dec/2009

100

Control Surface Flutter

Control Surface Flutter • Mass (Static) Balance – gunanya untuk menghindari terjadinya Flutter (dynamic instability dari Elastic Body/ benda elastis) • Aerodynamic Balance – gunanya untuk mengurangi usaha yang dibutuhkan untuk menggerakkan bidang control /kendali. • Memberi mass balance pada bidang-bidang kendali (control surfaces) – gunanya untuk mengubah momen inersia dari bidang kontrol dan, oleh karenanya, periode dari getaran /vibrasi (memindahkan CG/titik berat bidang kendali lebih dekat ke engsel-nya).

Control Surface Flutter • Control surface’s Horn – Bidang Kontrol/kendali mempunyai perpanjangan struktur didepan garis engsel (hinge line) untuk memasang pemberat dari timah hitam (Pb = lead, timbal / timah hitam). • Untuk mempertahankan ketahanan Flutter (flutter resistance) – kebanyakan bidang kendali harus di-seimbangkan secara statis (statically balanced) setiap kali sesudah dilakukan perbaikan (repair) atau modifikasi, termasuk pengecatan (painting).

Definisi Pilihan • Adverse yaw is caused by higher drag on the outside wing, which is producing more lift.

Definisi Pilihan • Adverse yaw. A condition of flight in which the nose of an airplane tends to yaw toward the outside of the turn. This is caused by the higher induced drag on the outside wing, which is also producing more lift. Induced drag is a by-product of the lift associated with the outside wing. • Dutch roll (Free Directional Oscillations). A combination of rolling and yawing oscillations that normally occurs when the dihedral effects of an aircraft are more powerful than the directional stability. Usually dynamically stable but objectionable (unsafe) in an airplane because of the oscillatory nature.

Definisi

Flutter – adalah osilasi /getaran yang cepat & tidak terkendali dari kemudi terbang (atau bidang dimana kemudi / kendali terbang terpasang) yang mana terjadi sebagai akibat dari permukaan yang tidak seimbang. dmg/Dec/2009

106

Definisi - Flutter : • Flutter is the rapid and uncontrolled oscillation of a flight control (or the surface to which it is attached) which occurs as a result of an unbalanced surface. • Terjadi - ketika suatu kondisi tidak seimbang (outof-balance) yang menyebabkan sebuah bidang kendali (control surface) ber-getar /-osilasi didalam aliran udara (air stream), • Biasanya frekwensi dan amplitudo meningkat sampai dengan kendali terbang ( flight control ) runtuh atau rusak fatal (catastrophically fail). dmg/Dec/2009

107