Load factor pada waktu melakukan coordinated turn

Pernahkah anda naik dalam permainan semacam roller-coaster? Jika pernah, apa yang anda rasakan ketika roller-coaster mulai berputar 360 derajat membentuk lingkaran (selain pusing/mual)? Atau ketika roller coaster bergerak turun secara cepat lalu naik kembali dengan cepat? Adakah anda merasakan anda mendapatkan beban yang sangat berat? Atau anda merasa menjadi ringan dan seperti akan terbang? Secara tidak anda sadari, inilah yang dinamakan Load factor atau yang lebih dikenal G-Force.

Load factor, biasa juga disebut orang dengan istilah G-Force, jika terjadi pada sebuah coordinated turn merupakan sebuah resultan gaya yang tercipta dari kombinasi gaya sentrifugal (centrifugal force) dan berat (weight). Sebelum melangkah lebih jauh, marilah kita juga mengenal apa itu gaya sentrifugal dan berat.

Apa itu gaya sentrifugal?
Gaya sentrifugal merupakan efek semu yang dihasilkan ketika melakukan gerak melingkar. Arah gaya sentrifugal sendiri berlawanan dengan arah gaya sentripetal, yaitu menjauhi pusat lingkaran. Gaya sentrifugal bisa kita rasakan langsung saat kita berada dalam sebuah mobil yang sedang menikung. Saat mobil menikung sebelah kanan, badan kita akan merasa terhempas ke sebelah kiri. Begitu juga sebaliknya. Nah, efek ini yang disebut gaya sentrifugal.

Berat (weight)
Berat ialah gaya yang dihasilkan oleh percepatan gravitasi (g). Berat(w) tidak sama dengan massa (m). Arah gaya berat SELALU ke bawah. Besaran berat sendiri bergantung pada percepatan gravitasi area tersebut. Kebanyakan orang menggunakan percepatan gravitasi permukaan bumi dengan besar  9,8 m/s² -10 m/s² (Fisika SMA).

Load factor
Secara definisi, Load factor merupakan rasio dari beban yang diterima oleh sayap terhadap berat aktual dari pesawat berserta isinya. Jika sayap (saat terbang) menerima beban 2x dari berat pesawat beserta isinya, Load factornya ialah 2. Begitu juga seterusnya, jika menerima beban 3x ataupun 4x dari berat total pesawat, load factornya ialah 3 ataupun 4.

Ketika pesawat dalam keadaan unaccelerate flight (steady-straight-level flight/steady-descend flight/ steady climb-flight), G force/load factornya ialah 1G. Dalam definisi, berarti beban yang diterima sayap sama besar dengan berat aktual pesawat. Unaccelerate flight ialah ketika pesawat tidak melakukan manuver ataupun gerakan secara tiba tiba. Seperti saat cruise (steady-straight-level flight), menurun dengan kecepatan vertikal (V/S) yang tetap (steady-descend flight), maupun menanjak dengan kecepatan vertikal yang tetap pula(steady-climb flight).

Load factor bisa dalam besaran positif maupun negatif. Load factor disebut positif ketika gaya sentrifugal pesawat mempunyai arah yang sama dengan berat pesawat. Begitu juga sebaliknya, load factor disebut negatif apabila arah gaya sentrifugal pesawat berlawanan dengan arah berat pesawat.

Sebagai contoh, ketika anda terbang, anda menurunkan yoke/stick (elevator control) secara tiba-tiba, anda dapat merasakan sensasi seperti berat anda berkurang tiba-tiba (weightless). Saat itu, Load factor mulai berkurang dan mencapai 0(Zero) G bahkan kurang dari 0(Zero)G. Ini dikarenakan arah gaya sentrifugal yang awalnya searah dengan arah berat, bertahap berubah arah menjadi berlawanan dengan arah berat. Begitu juga sebalikanya, ketika anda mencoba pull up secara tiba-tiba, anda akan merasakan beban/berat anda bertambah. Saat itu Load factor meningkat dari 1G menjadi lebih dari 1G. Anda juga bisa merasakan G-Force berubah naik turun secara cepat ketika terjadi terjadi turbulence.

Load factor dan Stall Speed

Seperti yang kita ketahui, ketika Angle of Attack (AoA) pesawat melebihi critical angle of attack, pesawat akan mengalami stall. Stall tidak hanya membicarakan angle of attack saja, namun juga  stall speed. Ketika kecepatan pesawat turun hingga stall speed, maka pesawat akan mengalami stall.

Ketika pesawat melakukan belokan (turn), lift pesawat menjadi berkurang karena komponen lift terpakai ke arah belokan. Oleh sebab itu angle of attack juga harus ditingkatkan untuk menjaga ketinggian pesawat. Semakin miring pesawat (bank angle semakin besar), Angle of Attack juga harus semakin ditingkatkan untuk mempertahankan ketinggian. Dengan meningkatkan sudut kemiringan (angle of bank), AoA juga bertambah, load pun bertambah, yang mengakibatkan stall speed juga akan meningkat.

Stall speed akan meningkat dengan perhitungan akar kuadrat dari load faktor. Misal, jika anda terbang dengan stall speed 100 knots saat 1G.  Anda dapat stall pada kecepatan 200 knots pada saat Load factor mencapai  4G’s.

Rumusnya:   √G X Stall Speed at 1G

Contoh lain,

jika load factor mencapai 6G’s, stall speednya ialah :    X 100 knots = 2,44 x 100 knots= 244 knots

Stall yang terjadi karena effect dari G-Force disebut juga Accelerated Stalls.

Limit/batasan Load factor
Ketika suatu badan sertifikasi pesawat menyertifikasi suatu pesawat, ambil contoh saja FAA (Federal Aviation Adminitration), yaitu badan sertifikasi pesawat milik Amerika Serikat. Satu kriteria yang dilihat ialah seberapa besar tekanan (stress) yang dapat diterima oleh suatu pesawat.  Limit Load factor ialah besaran ‘G’ positif maupun negatif yang dapat diterima suatu pesawat terus menerus tanpa menyebabkan kerusakan struktur permanen.

Semisal, suatu pesawat dengan berat kotor 12.500lbs atau kurang, dengan konfigurasi 9 tempat duduk atau kurang, bisa disertifikasi dengan kategori normal, utility, atapun akorbatik. Sebuah pesawat dengan sertifikasi normal, bukan untuk akrobatik, tidak diperkenankan melakukan belokan (turn) melebihi 60 derajat karena memiliki batas load factor +3,8 G’s dan -1,52 G’s. Hal ini dikarenakan sayap dari pesawat hanya didesain untuk menerima beban 3,8 kali dari berat aktual pesawat selama penerbangan.

Limit Load factor bisa dilihat pada POH (Pilot Operating Handbook) masing-masing pesawat. Hindari manuver yang bisa menyebabkan load factor melebihi batas yang bisa berakibat fatal. Perhatikan parameter-parameter yang ada saat terbang dan perhatikan batas-batas yang tertera pada POH demi keamanan,kenyamanan, dan keselamatan.

Safety first!