Modul ini membahas empat gaya utama yang bekerja pada pesawat terbang yaitu thrust, drag, lift, dan weight. Thrust adalah gaya dorong yang mendorong pesawat ke depan, sedangkan drag adalah gaya hambat. Lift dihasilkan oleh bentuk sayap yang menghasilkan tekanan udara lebih rendah di atas sayap. Weight adalah berat pesawat ditambah gaya gravitasi.

1. MODUL AERODYNAMICS
MODUL1
GAYA YANG TERDAPAT PADA PESAWAT TERBANG
DISUSUN OLEH
RAKA DWI KRISTIAWAN
BALAI PENDIDIKAN DAN PELATIHAN PENERBANG BANYUWANGI
2016

2. A. KOMPETENSI DASAR
Mengetahui dan memahami Aerodinamika
B. HASIL AKHIR YANG DIHARAPKAN
1. Siswa dapat menyebutkan gaya yang bekerja pada pesawat udara
2. Siswa dapat menjelaskan pengertian lift,thrust,weight,drag
3. Siswa dapat menyebutkan macam-macam drag
C. KEGIATAN BELAJAR 1
GAYA YANG BEKERJA PADA PESAWAT TERBANG
1. URAIAN DAN CONTOH
1. Di antara gaya aerodinamika yang bekerja pada sebuah pesawat selama penerbangan, ada 4
gaya dasar yang bekerja saat pesawat melakukan manuver. Gaya dasar ini adalah
a.Thrust
Thrust adalah gaya dorong . Dalam hal ini gaya dorong yang diciptakan oleh kerja
mesin/propeler yang mendorong udara kebelakang agar pesawat dapat melaju kedepan. Gaya
tersebut tercipta oleh mesin pesawat yang menciptakan propulsi dan mendorong pesawat.

3. Gaya dorong ini merupakan cerminan dari hukum newton 2 & 3 yang mengatakan
bahwa Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus
dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan masa benda dan Jika benda pertama
mengerjakan gaya terhadap benda kedua, maka benda kedua akan mengerjakan gaya terhadap
benda pertama yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan.
b. Drag
Drag adalah gaya hambat yang yang dikarenakan adanya gesekan dan tahanan antara
permukaan pesawat (wing, fuselage, dan objek yang berada di pesawat) dengan
udara. Drag merupakan komponen gaya aerodinamika yang sejajar dengan kecepatan terbang
pesawat, tetapi arahnya berlawanan (searah dengan relative wind). Saat pesawat mulai
terdorong oleh kerja mesin, ada gaya yang bekerja berlawanan atau menghambat geraknya
pesawat dengan menghasilkan gaya gesek sehingga menahan laju pesawat. Drag biasa juga
disebut resistance atau berlawanan. Hal yang mempengaruhi drag dalam dunia penerbangan
adalah fuselage atau body pesawat itu sendiri, tetapi drag juga bisa dihasilkan oleh spoiler, flap,
dan slat. Drag dapat sangat merugikan karena dapat menghambat laju pesawat tetapi juga
dapat sangat bermanfaat apabila pesawat sedang melakukan proses pengereman. perancang
pesawat berupaya untuk memilimalisir gaya ini dengan merancang jalannya udara agar tidak
terlalu terhambat dengan body pesawat itu sendiri.

4. c. Lift
Lift adalah gaya angkat ke atas yang menentang berat. Lift dihasilkan oleh efek dinamis
dari udara yang beraksi di sayap dan bertindak tegak lurus terhadap jalur penerbangan melalui
pusat sayap angkat. Dengan memanfaatkan gaya drag yang dihasilkan oleh sayap dan
mengalirkan udara kebagian bawah sayap sehingga menghasilkan gaya angkat dan
menerbangkan pesawat tersebut. Dengan bentuk sayap yang telah dirancang tersebut
membuat kecepatan udara diatas sayap lebih tinggi daripada kecepatan udara dibagian bawah
sayap sehingga tekanan udara di bagian atas sayap lebih rendah dibandingkan dengan dibagian
bawah sayap hal tersebut mengakibatkan udara akan mengangkat pesawat keatas, hal tersebut
sedikit menyinggung hukum bernoulli yang memang menjadi dasar acuan gaya angkat pesawat.
d. Weight
Setelah pesawat berhasil berada di udara, ada lagi satu gaya terakhir yang menjadi
resistance bagi lift yaitu adalah weight yang mempengaruhi beban pesawat itu sendiri
ditambah dengan gaya gravitasi yang menarik badan pesawat untuk kembali ke tanah. Hal ini
berkaitan dengan hukum relativitas umum einstein mengenai gravitasi. Semakin berat pesawat
maka akan memaksa gaya sebaliknya untuk bekerja lebih keras yaitu dengan menambah lift
yang dengan kata lain menambah thrust. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin berat

5. pesawat atau semakin besar weight nya maka akan semakin besar pula gaya dorong dan gaya
angkat yang diperlukan oleh pesawat tersebut agar dapat tetap terbang.
2. Sementara di penerbangan yang stabil, attitude, arah, dan kecepatan pesawat akan tetap
konstan sampai satu atau lebih dari perubahan besarnya gaya dasar.
a. Sebuah penerbangan yang stabil, gaya yang berlawanan berada dalam keadaan
seimbang.
b. Artinya, jumlah dari semua gaya ke atas sama dengan jumlah dari semua gaya ke
bawah, dan jumlah dari semua gaya maju sama dengan jumlah dari semua gaya ke
belakang.
Pic. 1.28 four forces
c. Ketika tekanan diterapkan ke satu atau lebih dari kontrol pesawat, satu atau lebih dari
besarnya perubahan gaya dasar dan menjadi lebih besar dari gaya lawan,
menyebabkan pesawat bergerak ke arah gaya yang diberikan (s).
1) CONTOH: Jika kekuatan diterapkan (meningkatkan thrust) dan ketinggian
dipertahankan, pesawat akan mempercepat. Sebagai kecepatan meningkat, tarik
meningkat sampai tercapai suatu titik di mana drag sama dengan thrust. Kemudian
pesawat akan terus dalam penerbangan stabil pada kecepatan tinggi.
d. Perancang pesawat melakukan upaya untuk meningkatkan kinerja pesawat dengan
meningkatkan efisiensi dari dari lift dan thrust yang diinginkan sambil mengurangi
sebanyak mungkin, gaya yang tidak diinginkan dari weight dan drag.

6. 3. Thrust
a. Propeler, bertindak sebagai airfoil, menghasilkan gaya dorong (gaya ke depan) yang
menggerakkan pesawat melaluivudara. Ini menerima tenaga langsung dari mesin dan
dirancang untuk memindahkan massa udara yang besar ke belakang.
b. Dalam rangka mempertahankan kecepatan yang konstan, thrust dan drag harus tetap sama.
1) Jika thrust menurun sementara ketinggian penerbangan dipertahankan dan thrust
tetap kurang dari drag, pesawat akan melambat sampai kecepatan udara yang tidak
cukup untuk mendukungnya di udara.
2) Jika thrust meningkat sementara ketinggian penerbangan dipertahankan, pesawat akan
mempercepat sampai thrust sama dengan drag
4. DRAG
a. Drag adalah gaya yang bekerja ke belakang yang dihasilkan dari gerak maju dari pesawat
yang melalui udara. Drag bertindak sejajar dengan arah yang sama dengan relative angin,
seperti yang ditunjukkan dalam diagram di bawah. Setiap bagian dari pesawat terkena udara
sementara pesawat sedang bergerak memproduksi beberapa perlawanan dan berkontribusi
terhadap total drag. Total drag dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis utama: induced drag
dan parasite drag.
Pic. 1.29 kekuatan akting Airfoil
b. Induced Drag adalah hal yang tidak diinginkan tetapi tidak dapat dihindari dari hasil gaya
angkat.

7. 1) Setiap kali sayap menghasilkan gaya angkat, tekanan pada permukaan bawah sayap lebih
besar daripada di permukaan atas. Akibatnya, udara cenderung mengalir dari daerah
tekanan tinggi di bawah ujung sayap ke atas ke daerah tekanan rendah di atas sayap.
a) Di sekitar ujung sayap, ada kecenderungan tekanan-tekanan ini untuk menyamakan
kedudukan, sehingga aliran lateral keluar dari bagian bawah ke permukaan atas sayap.
i) aliran lateral ini membuat kecepatan yang berputar ke udara di ujung sayap dan
mengalir ke belakang sayap. Dengan demikian, aliran tentang ujung sayap akan
vortisitas mengikuti di belakang sayap saat bergerak maju. Hal ini sering disebut
sebagai wingtip vortices.
ii) Jika dilihat dari belakang pesawat, vortisitas ini akan bersirkulasi kebalikan arah jarum
jam pada sayap kanan (seperti yang ditunjukkan di bawah) dan searah jarum jam
sekitar ujung sayap kiri.
Pic. 1.30 ujung sayap Vortice
b) Hal ini dapat dilihat bahwa vortisitas ini menghasilkan aliran udara di luar ujung sayap
dan aliran downwash di belakang trailing edge.
i) downwash ini memiliki kesamaan dengan downwash untuk menghasilkan gaya angkat.
Yang merupakan sumber induced drag.
2) Semakin besar ukuran dan kekuatan dari vortisitas dan konsekuen komponen downwash
dari aliran udara yang melewati sayap, makin besar efek dari induced drag.
3) Downwash yang berada di atas ujung sayap memiliki efek yang sama seperti membelokan
gaya angkat ke belakang.

8. a) Dengan demikian, lift sedikit memanjang dari tegak lurus terhadap angin relatif,
menghasilkan komponen lift ke belakang.
b) gaya angkat yang ke belakang ini adalah induced drag.
4) Ketika angle of attack bertambah, tekanan negatif yang lebih besar terjadi di bagian atas
sayap, sehingga meningkatkan induced drag.
a) Karena semakin kecil kecepatan pesawat, semakin besar angle of attack yang
dibutuhkan untuk menghasilkan gaya angkat yang sama dengan berat pesawat, semakin
besar akan menjadi induced drag.
b) Induced drag berbanding terbalik dua kali lipat dengan kecepatan pesawat.
c) Mengurangi kecepatan udara setengahnya (misalnya, dari 120 kt. 60 kt.) maka
meningkatkan induced drag empat kali lipat.
c. Parasit Drag adalah ketahanan udara saat pesawat melewati itu.
1) Beberapa faktor yang mempengaruhi parasite drag :
a) semakin ramping sebuah objek, semakin sedikit parasite drag
b) semakin padat kerapatan udara yang melalui pesawat, semakin besar parasite drag
c) Semakin besar ukuran objek dalam aliran udara, semakin besar parasite drag
d) saat kecepatan bertambah, jumlah parasite drag meningkat dua kali lipat dari
kecepatan. Jika kecepatan dua kali lipat, maka hambatan yang diproduksi empat kali
lebih banyak .
2) Parasit drag dapat diklasifikasikan lebih lanjut ke dalam form drag, skin friction dan
interference drag.
Pic. 1.31 Drag Type

9. a) Form drag disebabkan oleh daerah frontal dari komponen pesawat yang terkena aliran
udara.
i) Memperlancar objek akan mengurangi form drag.
b) skin friction adalah jenis parasite drag yang paling sulit untuk mengurangi. Tidak ada
permukaan halus sempurna, bahkan permukaan mesin saat diperiksa melalui
pembesaran, memiliki compang-camping, penampilan tidak merata.
i) permukaan kasar ini akan menyebabkan turbulen kecil pada aliran udara di atas
permukaan, menyebabkan resistensi untuk kelancaran aliran udara.
ii) gesekan kulit dapat diminimalkan dengan menerapkan glossy, flat finish ke
permukaan; dengan menghilangkan kepala rivet yang menyembul, kekasaran, dan
penyimpangan lainnya; dan dengan menjaga pesawat bersih dan wax.
c) Interference drag disebabkan oleh gangguan aliran udara antara bagian-bagian yang
berdekatan dari pesawat seperti persimpangan dari sayap dan bagian ekor dengan
badan pesawat. Drag ini menggabungkan efek dari form drag dan skin friction drag.
i) fairings digunakan untuk merampingkan persimpangan dan menurunkan interference
drag.
5. LIFT
a. Sebuah gaya Angkat adalah gaya yang diciptakan oleh sebuah airfoil ketika bergerak melalui
udara. Meskipun gaya angkat dapat diberikan sampai batas tertentu oleh bagian eksternal
dari pesawat, tiga airfoil utama di pesawat terbang yaitu
1) Sayap
2) Baling-baling
3) Permukaan ekor horisontal
b. Prinsip Bernoulli menyatakan "tekanan internal dari fluida (cairan atau gas) menurun pada
titik-titik di mana kecepatan fluida meningkat." Dengan kata lain, aliran kecepatan tinggi
dikaitkan dengan tekanan rendah, dan aliran kecepatan rendah dikaitkan dengan tekanan
tinggi.
1) Prinsip ini berlaku untuk sayap pesawat terbang karena dirancang dan dibangun dengan
kurva atau camber. Ketika udara mengalir sepanjang permukaan sayap atas, itu

10. perjalanan jarak yang lebih besar dalam periode waktu yang sama (yaitu, lebih cepat) dari
aliran udara sepanjang permukaan sayap bagian bawah.
2) Oleh karena itu, tekanan di atas sayap lebih kecil daripada di bawah sayap . Ini
menghasilkan gaya angkat di atas permukaan melengkung pada permukaan atas sayap
c. Hukum Newton Ketiga tentang Gerak menyatakan bahwa "untuk setiap gaya aksi ada gaya
reaksi yang sama dan berlawanan."
1) Karena angle of incidence dan / atau angle of attack, permukaan bawah sayap
mengalihkan udara ke bawah (aksi),yang menyebabkan gaya ke atas (reaksi).
d. Dengan demikian, keduanya menjadikan tekanan rendah di atas sayap dan bereaksi tekanan
tinggi pada bawah pesawat.
e. Jumlah gaya angkat yang dihasilkan oleh sayap tergantung pada beberapa faktor:
1) Kecepatan sayap melalui udara
2) Sudut serangan
3) planform sayap
4) daerah Wing
5) kepadatan Air
f. Gaya Angkat bertindak atas dan tegak lurus terhadap angin relatif dan sumbu lateral.
Meskipun gaya angkat yang dihasilkan atas seluruh sayap, titik imajiner didirikan yang
mewakili resultan dari semua kekuatan gaya angkat. titik ini adalah pusat dari lift (CL),
kadang-kadang disebut sebagai pusat tekanan (CP).
6. WEIGHT
a. Berat adalah gaya yang disebabkan oleh gravitasi mempercepat massa dari pesawat menuju
Bumi dan dinyatakan dalam pound (lb).
1) Gravitasi adalah gaya ke bawah yang cenderung menarik semua benda secara vertikal
menuju pusat bumi.
2) Centre of Gravity (CG) adalah titik imajiner tapi ditentukan pada pesawat di mana semua
berat badan dianggap terkonsentrasi. Ini adalah titik keseimbangan.

11. 3) CG terletak membujur di sepanjang garis tengah dari pesawat (garis imajiner dari hidung
ke ekor) dan di sekitar, tapi maju dari pusat angkat sayap.
a) Lokasi CG tergantung pada lokasi dan berat beban (termasuk kargo, bahan bakar,
penumpang, dll) yang ditempatkan di pesawat.
b) Hal ini ditentukan melalui perhitungan weight and balance yang dibuat oleh pilot
sebelum penerbangan.
1) Lokasi yang tepat dari CG adalah penting selama penerbangan, karena efeknya pada
stabilitas dan kinerja pesawat.
b. Berat memiliki hubungan yang pasti dengan gaya angkat. Hubungan ini sederhana namun
penting dalam memahami aerodinamika terbang.
1) Gaya angkat diperlukan untuk melawan berat pesawat, yang bertindak ke bawah
melalui CG pesawat.
2) Dalam straight and level, unaccelerated flight, ketika gaya angkat sama dengan gaya
berat, pesawat tersebut dalam keadaan seimbang dan tidak menambah atau
kehilangan ketinggian.
a) Jika gaya angkat kurang dari berat badan, pesawat kehilangan ketinggian.
b) Jika gaya angkat menjadi lebih besar dari berat, ketinggian pesawat bertambah.
3) Dengan demikian, semakin berat muatan pada pesawat, semakin besar jumlah lift
yang diperlukan dalam penerbangan.
2. LATIHAN
a. Soal pilihan ganda
Kerjakan Soal di bawah ini !
1. Berapa jumlah gaya yan bekerja pada pesawat ?
a. 4 c. 7
b. 5 d. 1
2. Manakah yang termasuk jenis drag ?

12. a. Lift c. Weight
c. CG d. induce drag
3. Tentang apa Hukum newton 3?
a. Tekanan c. Aksi Reaksi
b. Kecepatan d. Gas
b. Soal esai
Kerjakan soal di bawah ini !
1. Sebutkan macam-macam gaya yang bekerja pada pesawat !
2. Jelaskan yang dimaksud dengan parasite drag !
3. RANGKUMAN
Aerodynamics pada pesawat terbang mempunyi 4 gaya dasar,yaitu lift, drag, weight, dan
thrust. Masing-masing mempunyai fungsi dan perannya . Pada Drag terdapat 2 tipe drag yaitu
induced drag dan parasite drag . Semua gaya itu sangat berperan penting dalam berlangungnya
sebuah penerbangan .
D. DAFTAR PUSTAKA
1. Federal Aviation Administration. 2016. Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge.
Departement of Transpotation, USA [ on line ]. Dari :
https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/phak/media/pilot_han
dbook.pdf - Amerika Serikat