Struktur Pesawat Udara

Menurut definisi FAA (Badan Penerbangan Amerika Serikat) di FAR (Federal Aviation Regulation) saat ini yang juga diadopsi oleh Indonesian CASR (Civil Aviation Safety Regulation), Part 1, Definition and Abbreviations, aircraft adalah sebuah perangkat yang digunakan atau dimaksudkan untuk digunakan dalam penerbangan.  Kategori aircraft untuk sertifikasi penerbangnya dalam hal ini adalah airplane, rotorcraft, lighter-than-air, powered lift, dan glider. Part 1 tersebut juga mendefinisikan airplane/ pesawat terbang sebagai: digerakkan mesin, sayap tetap yang lebih berat dari udara, dalam penerbangannya ditahan oleh reaksi dinamis dari udara yang berlawanan arah dengan sayapnya. Bab ini menyediakan sedikit pengenalan terhadap pesawat terbang (airplane) dan komponen-komponen utamanya.

KOMPONEN UTAMA

Meskipun pesawat terbang dirancang untuk berbagai keperluan, kebanyakan mempunyai komponen utama yang sama satu dengan lainnya. Karakter utama dari sebuah pesawat terbang ditentukan oleh tujuan awal rancangannya. Kebanyakan struktur pesawat terdiri dari fuselage (badan pesawat), sayap, empennage (bagian belakang), roda pendaratan, dan mesin.

Aircraft—A device that is used for flight in the air.

Airplane—An engine-driven, fixed-wing aircraft heavier than air that is supported in flight by the dynamic reaction of air against its wings.

FUSELAGE

Yang dimaksud dengan Fuselage adalah kabin dan atau kokpit, yang berisi kursi untuk penumpangnya dan pengendali pesawat. Sebagai tambahan, fuselage juga bisa terdiri dari ruang kargo dan titik-titik penghubung bagi komponen utama pesawat yang lainnya. Beberapa pesawat menggunakan struktur open truss. Fuselage dengan tipe open truss terbentuk dari tabung baja atau aluminium. Kekuatan dan kepadatan didapat dari pengelasan tabung-tabung secara bersama yang membentuk bangun segitiga yang disebut trusses.

Konstruksi dari Warren truss membuat bentuk sarang dengan batang-batang longerons, juga batang diagonal dan vertikal. Untuk mengurangi berat maka pesawat kecil menggunakan tabung aluminium alloy yang di rivet atau di sekrup menjadi satu bagian dengan bagian yang berhadapan membentuk kerangka.

Setelah teknologi berkembang, perancang pesawat mulai melapisi batang-batang truss untuk membuat pesawat lebih streamline, dan meningkatkan kinerja. Awalnya dengan menggunakan kain fabric, yang dapat membengkokkan logam yang ringan seperti aluminium. Dalam beberapa keadaan, kulit luar dapat mendukung semua atau sebagian dari beban yang ditanggung oleh pesawat. Sebagian besar pesawat modern menggunakan struktur kulit yang diketatkan (stressed) yang dikenal dengan nama konstruksi monocoque atau semi-monocoque.

Rancangan monocoque menggunakan kulit (logam) yang diketatkan untuk menanggung semua beban (load). Ini adalah struktur yang sangat kuat tapi tidak bisa mentoleransi kerusakan berupa goresan atau penyok (berubah/deformasi). Karakteristik ini dapat dijelaskan dengan menggunakan kaleng aluminium tipis minuman ringan. Kita dapat menekan kaleng tersebut dengan kuat tanpa merusak kaleng. Tapi kalau kaleng tersebut sudah penyok sedikit saja, maka akan lebih mudah untuk membengkokkannya.

Konstruksi monocoque yang sebenarnya terdiri dari kulit, former (pembentuk) dan bulkhead (penahan). Former dan bulkhead memberi bentuk pada fuselage. Karena tidak ada kerangka maka kulit haruslah cukup kuat untuk menjaga kepadatan/kekuatan fuselage. Jadi, masalah yang cukup penting dalam konstruksi monocoque adalah menjaga konstruksi agar cukup kuat sementara berat juga harus diperhatikan agar tidak melebihi batasan. Karena batasan inilah maka struktur semi-monocoque digunakan di banyak pesawat masa kini.

Sistem semi-monocoque menggunakan sub-struktur dimana kulit pesawat ditempelkan. Sub-struktur ini, yang terdiri dari bulkhead dan/atau former terbuat dari berbagai ukuran dan kerangka, memperkuat kulit pesawat dengan menyerap sebagian dari gaya beban dari fuselage. Bagian utama dari fuselage juga termasuk titik sambungan sayap dan sebuah firewall.

Pada pesawat bermesin tunggal, mesinnya biasanya disambungkan di depan fuselage. Ada pembatas tahan-api di antara bagian belakang mesin dengan kokpit atau kabin untuk melindungi penerbang dan penumpangnya dari api akibat kecelakaan. Pembatas inilah yang disebut dengan firewall dan biasanya dibuat dari material tahan panas seperti baja.

Truss—A fuselage design made up of supporting structural members that resist deformation by applied loads.

Monocoque—A shell-like fuselage design in which the stressed outer skin is used to support the majority of imposed stresses. Monocoque fuselage design may include bulkheads but not stringers.

Semi-Monocoque—A fuselage design that includes a substructure ofbulkheads and/or formers, along with stringers, to support flight loads and stresses imposed on the fuselage.

SAYAP

Sayap adalah airfoil yang disambungkan di masing-masing sisi fuselage dan merupakan permukaan yang mengangkat pesawat di udara. Terdapat berbagai macam rancangan sayap, ukuran dan bentuk yang digunakan oleh pabrik pesawat. Setiap rancangan sayap memenuhi kebutuhan dari kinerja yang diharapkan untuk rancangan pesawat tertentu. Bagaimana sayap dapat membuat gaya angkat (lift) akan diterangkan di bab terkait.

Sayap dapat dipasang di posisi atas, tengah atau bawah dari fuselage. Rancangan ini disebut high-, mid- dan low-wing. Jumlah sayap juga berbeda-beda. Pesawat terbang dengan satu set sayap disebut monoplane, sedangkan pesawat terbang dengan dua set sayap disebut biplane.

Banyak pesawat dengan sayap di atas (high-wing) mempunyai tiang penahan di luar atau disebut dengan wing-strut yang menyerap beban penerbangan dan pendaratan dari strut ke struktur fuselage. Karena biasanya wing-strut ini tersambung di tengah sayap, tipe struktur sayap ini disebut semi-cantilever. Beberapa high-wing dan sebagian besar low-wing mempunyai rancangan full-cantilever yang dirancang untuk menahan beban tanpa tambahan strut di luarnya.

Struktur utama dari bagian sayap adalah spar, rib dan stringer. Semua itu kemudian diperkuat oleh truss, I-beam, tabung atau perangkat lain termasuk kulit pesawat. Rib menentukan bentuk dan ketebalan dari sayap (airfoil). Pada sebagian besar pesawat modern, tanki bahan bakar biasanya adalah bagian dari struktur sayap atau tangki yang fleksibel yang dipasang di dalam sayap.

Di sisi belakang atau trailing edge dari sayap, ada 2 tipe permukaan pengendali (control surface) yang disebut aileron dan flap. Aileron (kemudi guling) biasanya dimulai dari tengah-tengah sayap ke ujung luar sayap (wingtip) dan bekerja dengan gerakan yang berlawanan untuk membuat gaya aerodinamis yang membuat pesawat untuk berguling ke kiri atau ke kanan. Sedangkan flap biasanya dari dekat fuselage ke arah luar sampai tengah-tengah sayap. Flap biasanya sama rata dengan permukaan sayap pada waktu pesawat sedang menjelajah. Pada waktu diturunkan, flap bergerak dengan arah yang sama ke bawah untuk menambah gaya angkat sayap pada waktu lepas landas dan mendarat.

Airfoil—An airfoil is any surface, such as a wing, propeller, rudder, or even a trim tab, which provides aerodynamic force when it interacts with a moving stream of air.

Monoplane—An airplane that has only one main lifting surface or wing, usually divided into two parts by the fuselage.

Biplane—An airplane that has two main airfoil surfaces or wings on each side of the fuselage, one placed above the other.

EMPENNAGE

Nama yang benar untuk bagian ekor dari pesawat adalah empennage. Empennage terdiri dari seluruh ekor pesawat, termasuk permukaan yang tetap/diam seperti vertical stabilizer dan horizontal stabilizer. Sedangkan permukaan yang bergerak termasuk rudder, elevator, dan satu atau lebih trim tab.

Tipe kedua dari rancangan empennage tidak membutuhkan elevator. Tapi merupakan satu kesatuan dari horizontal stabilizer yang dapat berputar di pusat engselnya.

Tipe ini disebut stabilator dan digerakkan dengan menggunakan batang kemudi, seperti halnya jika kita menggerakkan elevator. Sebagai contoh, jika kita menarik batang kemudi, maka stabilator akan berputar sehingga bagian belakang (trailing edge) akan terangkat. Hal ini menyebabkan beban aerodinamis di ekor dan menyebabkan hidung pesawat bergerak naik. Stabilator mempunyai anti-servo tab yang terpasang di trailing edge.

Anti-servo tab bergerak dengan gerakan yang sama dengan trailing edge dari stabilator . Anti-servo tab juga berfngsi sebagai trim tab untuk mengurangi beban tekanan pada kemudi dan membantu stabilator untuk tetap pada posisi yang diinginkan.

RUDDER

Rudder tersambung di bagian belakang dari vertical stabilizer. Selama penerbangan, rudder digunakan untuk menggerakkan hidung pesawat ke kanan dan ke kiri. Rudder digunakan bersama dengan aileron untuk belok selama penerbangan. Sedangkan elevator yang terpasang di bagian belakang horizontal stabilizer digunakan untuk menggerakkan hidung pesawat naik dan turun selama penerbangan.

Trim tab berukuran kecil dan bagian yang dapat digerakkan dari trailing edge-nya kemudi. Trim tab yang dapat digerakkan dari kokpit mengurangi tekanan pada kemudi. Trim tab dapat terpasang pada aileron, rudder dan/atau elevator.

LANDING GEAR

Landing gear/ roda pesawat adalah penopang utama pesawat pada waktu parkir, taxi (bergerak di darat), lepas landas atau pada waktu mendarat. Tipe paling umum dari landing gear terdiri dari roda, tapi pesawat terbang juga dapat dipasangi float (pelampung) untuk beroperasi di atas air atau ski, untuk mendarat di salju. Landing gear terdiri dari 3 roda, dua roda utama dan roda ketiga yang bisa berada di depan atau di belakang pesawat. Landing gear yang memakai roda dibelakang disebut conventional wheel. Pesawat terbang dengan conventional wheel juga kadang-kadang disebut dengan pesawattailwheel. Jika roda ketiga bertempat di hidung pesawat, ini disebut nosewheel, dan rancangannya disebut tricycle gear. Nosewheel atau tailwheel yang dapat dikemudikan membuat pesawat dapat dikendalikan pada waktu beroperasi di darat.

Empennage—The section of the airplane that consists of the vertical stabilizer, the horizontal stabilizer, and the associated control surfaces.

POWER PLANT

Power plant biasanya termasuk mesin dan baling-baling. Fungsi utama dari mesin adalah menyediakan tenaga untuk memutar baling-baling. Mesin juga menghasilkan tenaga listrik, sumber vakum untuk beberapa instrumen pesawat, dan di sebagian besar pesawat bermesin tunggal, menyediakan pemanas untuk penerbang dan penumpangnya. Mesin ditutup oleh cowling atau di beberapa pesawat dikelilingi oleh nacelle. Maksud dari cowling atau nacelle adalah untuk membuat streamline aliran udara yang mengalir di sekitar mesin dan membantu mendinginkan mesin dengan mengalirkan udara di sekitar silinder. Baling-baling, yang terpasang di depan mesin, mengubah putaran mesin menjadi gaya yang bergerak ke depan yang disebut thrust yang membantu menggerakkan pesawat melewati udara.

Nacelle—A streamlined enclosure on an aircraft in which an engine is mounted. On multiengine propeller-driven airplanes, the nacelle is normally mounted on the leading edge of the wing.

Sumber : ilmuterbang.com