Bagaimana pesawat bisa terbang?

Hukum Bernoulli tentang aliran dan tekanan udara

Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yangmelalui 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.



aerofoil



Garis arus pada sisi bagaian 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

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: , dengan A merupakan luas penampang total sayap jika nilai p1 – p2 dari persamaan gaya angkat diperoleh , , dengan ρ adalah massa jenis udara.

Dua Bersaudara Wilbur Wright dan Oliver Wright penemu pesawat terbang



Wright Bersaudara

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 kecepatan udara dan ini berarti bertambah besar sehingga gaya angkat 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


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 gesekan udara.
4. 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.


Penerapan Bernoulli



Jenis-jenis mesin pesawat terbang

Pesawat terbang digerakan oleh sebuah sistem penggerak yang mampu mengangkat dan mendorong pesawat ke udara. Pemilihan sistem penggerak didasarkan pada besar kecilnya ukuran pesawat terbang. Adapun jenis-jenis mesin pesawat terbang adalah sebagai berikut:

Turbo Propeller

Pada awal-awal dioperasikannya pesawat komersial tahun 1950, sistem penggerak yang digunakan adalah turbo propeller atau yang biasa disebut dengan turboprop, yakni gabungan antara propeller (kipas) untuk menghisap udara masuk ke ruang bakar dengan turbin yang tertutup casing, sedangkan penggunaan mesin turboprop pesawat militer dimulai awal tahun 1930.



Turbo Jet

Pengembangan sistem penggerak pesawat terbang mengalami peningkatan yang cukup berarti dengan dikembangkannya mesin turbo jet, di mana propeller yang berfungsi untuk menghisap udara digantikan dengan kompresor bertekanan tinggi yang tertutup casing mesin menyatu dengan ruang bakar dan turbin pesawat. Dari gambar di bawah terlihat bagian-bagian dari mesin turbo jet, yang terdiri dari air inlet (saluran udara), sirip compressor dan sirip stator, saluran bahan bakar (fuel in), ruang pembakaran (combuster), daun turbin dan saluran buang (exhaust).


Pesawat berbadan lebar dengan sistim penggerak mesin turbo


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.


Ekor Pesawa terbang 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 (di ekor).
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.



Tuas Kemudi Pesawat Terbang




Aileron yang berfungsi untuk manuver




Tambahan foil pada pesawat Airbus A320 untuk manuver




Tambahan foil pada ekor pesawat

Fungsi foil adalah untuk mempermudah pesawat saat melakukan maneuver.