Dokumen tersebut membahas tentang validasi pesawat udara komersial yang mencakup revisi fisika dan aerodinamika, komponen-komponen utama pesawat udara seperti sayap dan badan pesawat, mesin pesawat, dan roda pendarat, serta proses terbentuknya gaya angkat pada sayap pesawat.
25. Commercial Airplanes
Airplane Validation
25
buhar@polban.ac.id
Proses Terbangkitnya Lift
● Aliran udara mengalir melalui airfoil terpecah dua
menjadi aliran di atas dan di bawah permukaan.
● Di trailing edge kedua aliran bersatu lagi. Namun karena
perbedaan sudut arah datangnya kedua aliran tersebut,
maka akan terbentuk suatu pusaran yang disebut starting
vortex. Putaran pusaran melawan arah putar jarum jam.
● Karena momentum putar awal aliran nol, maka
menurut Hukum Kekekalan Momentum, harus timbul
pusaran yang melawan arah putar starting vortex ini.
Pusaran ini berputar searah putaran jarum jam
mengelilingi airfoil dan dinamakan bound vortex
(pusaran melekat).
Akibat adanya bound vortex ini
aliran udara di atas permukaan
airfoil mengalami penambahan
kecepatan atau memperoleh
percepatan.
● Aliran udara di bawah
permukaan airfoil mengalami
pengurangan kecepatan atau
memperoleh perlambatan.
● Dengan demikian, terjadi perbedaan kecepatan aliran udara antara yang di atas dan di bawah permukaan airfoil.
Menurut Hukum Bernoulli, tekanan udara di atas permukaan sayap akan lebih kecil dari tekanan udara di bawah
permukaan sayap. Akibatnya secara keseluruhan, pada sayap akan terbangkitkan gaya L yang arahnya ke atas
mengangkat pesawat.
Strating vortex
Bound vortex timbul mengimbangi
starting vortex
Strating vortex bergeser ke
belakang karena gerak maju
pesawat
Lift terbangkitkan
28. Commercial Airplanes
Airplane Validation
28
buhar@polban.ac.id
Kronologi Pemahaman Terbangkitnya Lift
Gaya angkat
timbul karena
udara di bawah
sayap lebih
mampat dari
yang di atas
sayap.
Kenapa udara di
bawah sayap
lebih mampat dari
yang di atas ?
Jika tekanan udara di
bawah sayap lebih besar
dari di atas sayap, maka
kecepatan udara yang
mengalir di atas sayap
lebih besar dari yang
terjadi di bawah.
Kenapa
kecepatan
udara di atas
sayap lebih
besar dari yang
di bawah ?
Kecepatan aliran udara
di atas sayap lebih
besar dari yang ada di
bawah sayap, karena
adanya sirkulasi udara
yang disebut bound
vortex.
Dari mana
timbulnya
bound vortex
dengan pusaran
mempercepat
aliran di atas
sayap dan
memperlambat
yang di bawah ?
Bound vortex
timbul sebagai
reaksi timbulnya
starting vortex saat
aliran udara
pertamakali
mengaliri sayap
Leonardo da Vinci
1492 - 1519
Daniel Bernoulli
1700 - 1782
Leonhard Euler
1707 - 1783
Starting Vortex
Bound Vortex
1500 1918
Nikolai Zhukovsky
1847 - 1921
Frederick W
Lanchestr
1868 - 1946
M. Wilhelm Kutta
1867 - 1944
Diperlukan waktu lebih dari 400 tahun untuk benar-benar memahami proses
terbangkitnya gaya angkat pada sayap tetap.
29. Commercial Airplanes
Airplane Validation
29
buhar@polban.ac.id
Kronologi Pemahaman Besarnya Lift
D = ½ ρ S V 2 CD
L = ½ ρ S V 2 CL
Baik Leonardo da Vinci, Galileo Galilei,
Mariotte dan C. Huygens maupun
Newton belum paham berapa harga
konstanta kesebandingan CD dan CL
ini, apa pengaruhnya dan bagaimana
menentukannya. Sampai akhirnya 200
tahun kemudian George Cayley
mengemukakan harga-harga ini secara
eksperimen dan awal abad 20, Kutta–
Zhukovsky secara teoritik.
Pertama kali
dinyatakan
oleh Leonardo
da Vinci, 1505
Pertama kali
dinyatakan oleh
Galileo Galilei
,1638
Pertama kali dinyatakan oleh
Edme Mariotte, 1673 dan
juga oleh C. Huygens, 1669
Sekaligus dihitung
berdasarkan model
matematik oleh Isaac
Newton pada tahun
1683
Pertama kali ditetapkan secara
eksperimental oleh Sir George Cayley
, 1820, kemudian diikuti oleh
Lilienthal, Chanute, Langley dan
Wrights
Pertama kali
ditetapkan melalui
perhitungan model
pusaran oleh
W.Kutta dan
N. Zhukovskiy
1902/1910
1500 1910
Rumus gaya aerodinamik untuk lift dan drag ditemukan secara evolutif selama
hampir 405 tahun melalui eksperimen empiris dari beberapa ilmuwan besar
sampai pada akhirnya disingkapkan prediksi teoritik pada awal abad ke-20.
