Kali ini saya akan membahas sedikit tentang lift (gaya angkat) yang terjadi pada pesawat terbang sebagai pengantar umum, gaya aerodinamika ini bekerja sesuai dengan prinsip dan hukum fisika dimana secara matematis terkadang sangat memusingkan dan cukup sulit untuk dimengerti, oleh karena itu kita akan mengkaji nya secara umum saja.
Ada beberapa hal yang harus diingat bahwa sebelum kita memasuki sebuah gambaran detail ada baiknya jika kita telah memiliki gambaran konsep secara luas, maksud dari niatan saya adalah bukan untuk menjadikan topik pembahasan ini menjadi begitu luas justru sebaliknya saya akan mencoba membahas keseluruhannya secara deduktif, sederhana dan mudah dimengerti, oke langsung saja.
Arah Lift
Kita harus pahami terlebih dahulu bahwa untuk mempertahankan pesawat tetap di udara dalam keadaan stabil dan flight level, pesawat perlu menghasilkan sejumlah gaya ke arah atas demi menyeimbangkan gaya berat ke arah bawah dari pesawat itu sendiri. Nah gaya ke arah atas inilah yang disebut dengan lift.
Ini merupakan gambaran umum untuk gaya – gaya yang bekerja pada pesawat udara dalam keadaan steady level flight, dimana lift seimbang dengan weight dan thrust (yang dihasilkan oleh engine) seimbang dengan drag.
Namun sebuah pesawat tidaklah selalu terbang pada keadaan steady dan level, karena dibutuhkan juga lift yang tidak selalu sama dengan weight atau tidak selalu bekerja secara vertical upwards contohnya pada saat dive (menukik kebawah).
Untuk arah gaya aerodinamika, lift yang tegak lurus pada sudut arah penerbangan (flight direction atau fligh path) relatif terhadap udara dan sumbu wing, oleh karena itu lift tidaklah selalu bekerja secara vertical upwards dengan catatan dan harus selalu diingat bahwa sebuah pesawat tidaklah selalu terbang normal searah dengan arah penerbangan.
Sesuai dengan gambar yang dijelaskan diatas kita mendefinisikan lift secara umum membentuk sudut dengan arah penerbangan. Harus diingat juga bahwa dalam keadaan steady level flight saja lift persis mempunyai besaran yang sama dengan weight dan bekerja secara vertical upwards.
Wing Konvensional
Pada pesawat konvensional atau pesawat klasik hampir seluruh lift yang dihasilkan berasal dari komponen wing. Namun tail atau bagian ekor pesawat yang dimaksudkan untuk stability dan control secara normal juga akan menghasilkan sedikit negatif lift atau biasa juga disebut dengan downforce.
Pergerakan Pesawat dan Pegerakan Udara
Sebelum kita memulai tentang upaya menghasilkan lift, kita ketahui bahwa gaya aerodinamika dapat dihasilkan melalui interaksi antara pesawat yang bergerak dengan kecepatan tertentu terhadap udara yang stasioner (diam) atau sebaliknya yaitu melalui antara udara yang bergerak pada kecepatan tertentu terhadap pesawat yang stasioner seperti contoh pada eksperimen wind-tunnel. Seperti contoh gambar dibawah ini benda dengan bagian flat atau symmetrical yang diam akan menghasilkan lift jika inclined (dicondongkan) terhadap arah aliran udara yang bergerak dengan kecepatan tertentu.
Generation of Lift
Untuk pesawat terbang dengan tipe wing manapun lift tetap dihasilkan akibat dari perbedaan tekanan yang terjadi antara wing bagian bawah dan bagian atas, dimana tekanan yang terjadi pada permukaan wing bagian bawah lebih besar dibandingkan dengan tekanan yang terjadi pada permukaan wing bagian atas. Untuk menghasilkan perbedaan tekanan ini dibutuhkan permukaan benda yang mempunyai bagian flat atau symmetrical yang dicondongkan atau dinklinasikan terhadap relatif aliran udara yang bergerak seperti pada contoh gambar sebelumnya atau dengan cara lain yakni mengubah bentuk benda flat atau symmetrical menjadi bentuk curve atau camber, dengan menggunakan bentuk ini maka perbedaan tekanan dapat dihasilkan tanpa harus mencondongkan benda tersebut terhadap relatif aliran udara yang bergerak.
Bentuk curve atau camber inilah yang merupakan profil cross-sectional daripada wing sebuah pesawat terbang yang membuat pesawat bisa mengudara, bentuk ini biasa disebut dengan airfoil (nanti kita akan membahas pada postingan selanjutnya tentang airfoil secara lengkap). Variasi bentuk airfoil yang akan digunakan disesuaikan dengan kebutuhan pesawat untuk untuk speed range dan kebutuhan operasional lainnya.
Yang menjadi permasalahan adalah mengapa bentuk demikian (curve atau camber) menghasilkan perbedaan tekanan ketika bergerak melalui medium udara.Kesimpulan ini didapat melalui eksperimen awal dimana kecepatan aliran udara yang mengalir pada permukaan bagian atas benda ternyata lebih besar dibandingkan dengan permukaan bagian bawah. Nah dari penjelasan ini dapat diasosiasikan bahwa naiknya nilai kecepatan aliran udara berhubungan dengan turunnya nilai tekanan, sehingga tekanan yang lebih tinggi pada bagian permukaan bagian bawah wing diasosiasikan dengan rendahnya nilai kecepatan aliran udara yang mengalir. Oleh karena itu dapat ditarik kesimpulan bahwa fenomena perbedaan kecepatan aliran udara yang terjadi pada bagian permukaan atas dan permukaan bawah pada wing menyebabkan perbedaan tekanan yang mana akan menghasilkan lift. Sebelum kita melanjutkan lebih detail deskripsi tentang prinsip lifting surfaces, kita perlu meringkas beberapa hal penting tentang sifat – sifat udara dan aliran udara itu sendiri.
Kerapatan, Tekanan dan Temperatur udara
Kita akan melihat peran molekul udara yang selalu bergerak dalam gerakan acak yang cepat ketika bertabrakan dengan permukaan yang akan dilaluinya, mereka terpental dan menghasilkan kekuatan. Kita akan menggambarkan kekuatan yang dihasilkan dari dampak tabrakan molekul udara tadi dalam per meter persegi (atau per kaki persegi) dalam besaran tekanan. Kemudian ada densitas udara (ρ) yang merupakan besaran massa dari udara di setiap meter kubik tergantung pada berapa banyak molekul udara yang terkandung dalam volumenya.
Selanjutnya jika kita meningkatkan jumlah molekul dalam volume tertentu maka gaya yang dihasilkan untuk tekanan akan meningkat. Tingkatan di mana pergerakan molekul udara bergerak ditentukan oleh suhu dan dengan meningkatnya suhu maka akan meningkatkan laju pergerakan molekul sehingga juga cenderung meningkatkan tekanan. Ini akan terlihat, bahwa tekanan udara saling terkait dengan densitas dan suhu udara itu sendiri, hubungan ini digambarkan dengan hukum gas dimana :
Nilai tekanan, suhu dan kerapatan udara di atmosfer akan berkurang secara signifikan seiring dengan meningkatnya ketinggian. Pengurangan kerapatan udara ini juga merupakan faktor penting dalam indikator penerbangan karena gaya – gaya aerodinamis seperti lift dan drag secara langsung berhubungan dengan kerapatan udara.
Untuk sementara semoga penjelasan ini bermanfaat untuk sahabat aero, part II akan disiapkan untuk postingan selanjutnya, terimakasih
Happy Woles!
aerowoles.wordpress.com 