Aspek-aspek Flight Stability and Dynamics

LancangKuning - Pengertian Flight Stability and Dynamics | Dinamika penerbangan (flight dynamics) adalah ilmu yang mempelajari tentang peforma, kestabilan, dan kontrol dari kendaraan terbang yang mengudara. Ilmu ini juga mempelajari gaya yang bekerja pada kendaraan terbang. Pada pesawat terbang bersayap tetap, terdapat tiga parameter dinamika penerbangan yang sangat penting, yaitu sudut perputaran arah dari pusat gravitasi dalam ruang tiga dimensi yang disebut roll, pitch, dan yaw.

Sistem kontrol mengendalikan arah pesawat dari titik pusat gravitasinya. Sistem kontol meliputi permukaan kontrol (control surface), yang ketika dibelokkan, akan menghasilkan momentum yang dapat memutar atau mengubah arah dari pesawat tersebut. Roll, pitch, dan yaw adalah sebutan untuk arah rotasi atau putaran sesuai sumbu masing-masing dalam ruang tiga dimensi.

Gaya yang Bekerja Dalam Penerbangan

1. Gaya Aerodinamika

Gaya aerodinamika adalah gaya yang diberikan oleh udara pada suatu benda, khususnya benda padat, yang diakibatkan oleh gerakan relatif antara udara dan benda yang diberi gaya. Ketika sebuah airfoil (permukaan aerodinamis seperti sayap) bergerak relatif terhadap udara, airfoil tersebut menghasilkan gaya aerodinamis ke arah belakang, pada sudut yang ditentukan oleh arah gerakan relatif. Gaya aerodinamis biasanya terpecah menjadi dua komponen, yaitu drag (daya hambatan udara) dan lift (daya angkat), yang menjadi aspek penting dalam dinamika penerbangan.

2. Gaya Dorong (Thrust)

Gaya dorong adalah gaya reaktif yang dijelaskan dalam hukum Newton ketiga. Ketika sistem mengeluarkan atau mengakselerasi sebuah massa ke satu arah, percepatan massa akan mengakibatkan gaya yang sama besarnya dengan yang diterapkan pada sistem, dan berlawanan arah. Gaya yang diterapkan pada permukaan dengan arah tegak lurus juga disebut gaya dorong. Gaya dorong dinyatakan dengan Newton (N), yang mewakili jumlah yang dibutuhkan dalam mengakselerasi massa 1 kilogram dengan kecepatan 1 meter per detik. Pesawat bersayap tetap menghasilkan gaya dorong ketika udara didorong ke arah berlawanan, yang dilakukan dengan menggunakan mesin yang memutar baling-baling, memutar kipas, atau mengeluarkan gas panas bertekanan tinggi pada mesin roket.

3. Berat

Berat adalah gaya yang terjadi pada sebuah benda yang disebabkan gaya gravitasi. Pada Pesawat terbang, berat memegang peranan penting dalam perubahan arah yang terjadi pada pesawat. Posisi pusat berat, pusat daya angkat, dan pusat daya dorong sangat mempengaruhi dinamika pesawat terbang.

Stabilitas dan Kontrol Pesawat Terbang

Pesawat terbang yang tidak stabil cenderung melenceng dari jalur yang sudah ditentukan, dan pesawat terbang stabil cenderung tetap berada pada jalur penerbangannya dan sulit untuk bermanuver. Oleh karena itu, penting bagi setiap desainer untuk membuat sebuah desain yang dapat mencapai derajat stabilitas yang diinginkan. Sejak komputer digunakan secara luas, desain yang tidak stabil semakin umum dan bergantung pada sistem komputer untuk memberikan stabilitas buatan.

Pesawat bersayap tetap biasanya tidak stabil dalam pitch, roll, dan yaw. Stabilitas pitch dan yaw dari desain konvensional memerlukan stabilisator horizontal dan vertikal, yang bekerja seperti bulu pada anak panah. Permukaan penstabil ini dapat memungkinkan keseimbangan gaya aerodinamis dan menstabilkan dinamika terbang pitch dan yaw. Stabilisator horizontal dan vertical umumnya diletakkan di ekor pesawat. Pada pesawat dengan jenis sayap canard, stabilisator horizontal di letak di bagian depan pesawat, pesawat sayap tandem dan pesawat tanpa ekor mengandalkan aturan umum yang sama untuk mencapai stabilitas.

Permukaan kontrol (control surface) dalam penerbangan memungkinkan pilot untuk mengontrol terbangnya pesawat, dan biasanya merupakan bagian dari sayap atau dipasang pada permukaan lain. Perkembangan teknologi permukaan kontrol merupakan kemajuan penting dalam sejarah penerbangan, yang sampai saat itu pesawat tidak dapat dikendalikan dalam penerbangan.

Insinyur penerbangan mengembangkan sistem kontrol untuk orientasi kendaraan dari pusat beratnya. Sistem kontrol termasuk aktuator, yang mengerahkan gaya ke berbagai arah, dan menghasilkan gaya putaran di sekitar pusat aerodinamis pesawat, dan memutar pesawat dalam pitch, roll, atau yaw. Sistem kontrol juga terkadang digunakan untuk menambah atau mengurangi drag, misalnya untuk memperlambat pesawat ke kecepatan yang aman untuk mendarat.

Dua gaya aerodinamis utama yang bekerja pada pesawat jenis apapun adalah gaya angkat yang menopangnya di udara dan gaya drag yang berlawanan dengan gerakannya. Permukaan kontrol atau teknik-teknik lain juga dapat digunakan untuk mempengaruhi gaya-gaya ini secara langsung, tanpa menimbulkan gerakan putaran apapun.(Syahdan)