Archive for November 2014

Engine Nacelle

ENGINE NACELLES / PYLON



Nacelle disebut juga pod atau pylon adalah tempat pemasangan sekaligus rumah dari engine pesawat udara. Bentuk nacelle tersebut harus streamline terhadap udara, bisa berbentuk bulat atau lonjong (round or spherical ). Nacelle atau pod untuk jenis pesawat multi engine dipasang dibagian atas (above) , di bawah (below) atau pada leading edge sayap.Sedangkan untuk pesawat dengan single engine nacelles/pylon dipasang dibagian depan fuselage dan bentuknya harus streamline mengikuti bentuk fuselage, karena bentuk nacelle tersebut menjadi bentuk perpanjangan fuselage.

Engine nacelles /pylon/pod konstruksinya terdiri dari :

- Skin

- Cowling

- Structural member

- Fire wall

- Engine mount

Skin dan cowling merupakan penutup (cover) bagian luar nacelle.Keduanya biasanya dibuat dari bahan : lembaran alumunium paduan ( aluminum alloy), stainless steel, magnesium atau titanium . Pemasangan skin terhadap rangkanya dilakukan dengan cara di rivet.

Structural member (kerangka ) dari nacelles sama seperti fuselage terdiri dari : longerons , stringers , bulkheads , rings , former.

Dalam nacelle dipasang firewall (dinding api) sebagai pemisah antara engine compartment dengan dinding pembatas ruang dalam pesawat ( contoh fuel tank dalam wing,ruang cockpit dsb). Bulkhead dalam nacelle biasanya dibuat dari lembaran stainless steel, atau titanium.

Sebuah nacelle untuk mesin turbin gas memiliki saluran masuk di ujung hulu dari nacelle dan saluran pembuangan di ujung hilir dari nacelle tersebut. Saluran pemasukan (intake) memiliki, bibir intake dan diffuser. Diffuser memiliki bagian diffuser utama dan bagian diffuser dinding lurus pendek opsional. Bagian diffuser utama dibatasi oleh dinding bagian dalam nacelle, dinding dalam yang melengkung mengarahkan aliran udara dari mesin. Pada setiap bagian longitudinal (membujur) mengandung sumbu mesin, di ujung hilir dari bagian dinding dalam diffuser utama memiliki non nol kelengkungan. Dengan demikian setiap posisi melingkar pada dinding bagian dalam di ujung hilir dari bagian diffuser utama memiliki kelengkungan yang didefinisikan oleh radius kelengkungan masing-masing. Namun, satu atau lebih dari jari-jari kelengkungan berbeda dari jari-jari kelengkungan lainnya.

Bagian nacelle yang lainnya adalah engine mount ( tempat menggantung/memasang engine ). Gantungan engine tersebut dipasangkan pada firewall , dan engine dipasangkan pada engine mount diikat oleh nuts, bolt dan karet peredam getaran ( vibration absorbing rubber atau pads ).

Engine mount secara umum dibuat dari pipa chromium steel atau molybdenum steel yang dilas , dan chromium/nickel/molybdenum yang ditempa yang digunakan untuk sambungan-sambungan tegangan tinggi.

Cowling merupakan penutup (cover) engine , accessory section ,engine mount dan firewall ,yang sifatnya bisa dibuka dan ditutup dengan mudah dan cepat, terutama dibutuhkan saat inspeksi dan engine servicing.

A Cowling for horizontally opposed engine
B “Orange-peel” cowling opened


C Side-mounted turbojet engine   cowling



BIDANG-BIDANG KENDALI TERBANG PESAWAT UDARA (AIRCRAFT FLIGHT CONTROL SURFACES)

Pengendalian pesawat udara saat terbang dikontrol dalam tiga sumbu , yaitu sumbu lateral , sumbu longitudinal dan sumbu vertical, oleh bidang-bidang control ( flight control surfaces). Bidang-bidang control ini memandu pesawat udara selama terbang mulai take off, climbing, cruising , descent sampai landing. Flight control surfaces dibagi dalam tiga (3) kelompok utama yaitu primary control surface , secondary control surfaces dan auxiliary control surface

BIDANG-BIDANG KENDALI TERBANG UTAMA ( PRIMARY FLIGHT CONTROL SURFACES )

Primary flight control surface terdiri dari aileron, elevator dan rudder..  
Aileron dipasang di bagian traling edge sayap, berfungsi mengontrol gerakan miring ( bangking) ,belok ( turning) dan berputar dengan tumpuan sumbu longitudinal ( rolling). Pergerakan antara aileron kanan dan kiri arahnya saling berlawanan
       Elevator dipasang di horizontal stabilizer, berfungsi mengontrol gerakan pitching(nose up and down ) dengan tumpuan sumbu lateral .
       Rudder dipasang di vertical stabilizer, berfungsi  mengontrol arah kiri dan kanan ( hiding) atau yawing , dengan tumpuan sumbu vertical.




BIDANG-BIDANG KENDALI TERBANG PEMBANTU ( SECONDARY FLIGHT CONTROL SURFACES)

            Yang termasuk secondary flight control surface adalah macam-macam tabs yaitu : trim tab , servo tab, spring tab, balance tab.
Fungsi tabs adalah :
- untuk membantu pilot mengurangi gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan primary flight  
  control .
- untuk membantu pilot dalam melakukan trim and balance pesawat  saat kondisi terbang. 
Tab merupakan bidang control yang kecil yang dipasang pada bagian trailing edge dari primary control surfaces. Perhatikan gambar 24 !

TRIM TAB , berfungsi mengontrol keseimbangan sebuah pesawat udara sehingga dapat menjaga dan mempertahankan posisi terbang dalam kondisi lurus dan mendatar (straight and level ) , tanpa tekanan pada control column, control wheel atau rudder pedal.Sebagian besar trim tab dipasang pada pesawat udara dioperasikan secara mekanikal dari cockpit melalui sistem kabel. Akan tetapi ada juga yang dioperasikan menggunakan electrical actuator. Trim tab dipasang pada elevator , rudder dan aileron.
SERVO TAB, sering disebut flight tab , digunakan terutama untuk main control surface yang besar/lebar, yang bekerja membantu pergerakan control surface dan menahannya pada posisi yang diinginkan. Hanya servo tab yang bergerak merespon terhadap pergerakkan cockpit control, dimana horn dari dari servo tab bersifat bebas terhadap pivot sumbu engsel main control surface. Tekanan aliran udara pada servo tab akan menggerakkan primary control surface, dengan demikian mengurangi tenaga yang dibutuhkan pilot untuk menggerakkan primary control surface tersebut.

BALANCE TAB, rangkaian pada balance tab dirancang sedemikian rupa sehingga saat main control surface bergerak, tab bergerak dalam arah yang berlawanan, sehingga gaya aerodinamika yang bekerja pada tab membantu pergerakkan main control surface.

SPRING TAB, bekerja seperti hydraulic actuator , membantu pergerakkan primary control surface. Konstruksinya terdiri dari susunan spring dan rangkaian mekanik lainnya. Dalam beberapa pesawat udara , spring tab dipasang pada trailing edge masing-masing aileron dan digerakkan oleh gaya spring push pull rod yang dirangkaikan ke aileron control linkage.

BIDANG-BIDANG KENDALI TERBANG PELENGKAP (AUXILIARY FLIGHT CONTROL SURFACES )

            Yang termasuk auxiliary flight control surface adalah : flaps , spoilers, speed brakes , slats, leading edge flaps and slot. Auxiliary group tersebut dibagi 2 kelompok yaitu kelompok penambah gaya angkat (lift increasing group) dan kelompok pengurang gaya angkat (lift decreasing group).
Yang termasuk lift increasing group adalah : flaps, trailing edge and leading edge slats , slots.
Yang termasuk lift decreasing group adalah : speed brakes , spoilers.
Jenis flaps terdiri dari :
1) plain flap,
2) split flap,
3) fowler flap,

4) slotted flap
  




Aircraft Stabilizer


 AIRCRAFT STABILIZER 

            Bidang-bidang untuk menstabilkan sebuah pesawat udara terdiri dari bidang airfoil vertical dan bidang airfoil horizontal , yang keduanya disebut vertical stabilizer  atau FIN dan horizontal stabilizer.
Dibidang vertical stabilizer dipasang bidang control yang disebut rudder, dan dibidang horizontal stabilizer dipasang bidang control yang disebut elevator.
            Untuk keperluan inspeksi dan perawatan , bagian ekor pesawat tersebut dikelompokkan dalam satu unit yang disebut empennage.
            Fungsi utama dari bidang stabilizer adalah untuk menjaga pesawat udara agar selalu dalam kondisi terbang lurus dan mendatar ( straight and level flight ).
Vertical stabilizer menjaga stabilitas pesawat udara dengan tumpuan sumbu vertical (vertical axis), yaitu untuk mempertahankan stabilitas arah (directional stability). Vertical stabilizer sebagai bidang tempat pemasangan rudder.
            Horizontal stabilizer menjaga stabilitas pesawat udara dengan tumpuan sumbu lateral ( lateral axis ) yaitu untuk mempertahankan longitudinal stability. Horizontal stabilizer sebagai bidang tempat pemasangan elevator.


   EMPENAGE

            Empenage disebut juga tail section , sebagian besar pesawat udara dirancang terdiri dari: ekor bentuk kerucut (tail cone), bidang tidak bergerak (fixed surfaces) dan bidang yang bergerak (movable surfaces).
            Tail cone sebagai penutup bagian ujung belakang fuselage , yang strukturnya dibuat sama seperti fuselage dengan bentuk kerucut.


            Yang dimaksud fixed surfaces adalah horizontal dan vertical stabilizer. Dan yang dimaksud movable surfaces adalah rudder dan elevator. Vertical dan horizontal stabilizer konstruksinya terdiri dari ; spars, ribs, stringer dan skin sama seperti pada sayap (wing). Tegangan yang terjadi di empennage juga sama seperti yang dialami di sayap seperti bending, torsion, dan shear.

Sayap Pesawat Udara (Aircraft Wing)

Wing di sebuah pesawat udara merupakan sebuah bidang yang dirancang untuk menghasilkan gaya angkat ( Lift ) saat bergerak dengan cepat di udara. Rancangan sayap pesawat udara ada yang menggunakan penyangga luar ( external bracing ) seperti : batang(struts) , kabel (cabel),kawat (wires) dsb. Dan untuk era sekarang ini rancangan sayap pesawat sudah tidak menggunakan penyangga luar ( no external bracing).



A.    Rancangan sayap dengan penyangga luar (external bracing)


B.Rancangan sayap tanpa penyangga luar (no external bracing)
Struktur utama dari sayap terdiri dari :
1.      Spar
2.      Rib / bulkhead
3.      Stringer
4.      Skin
Komponen struktur sayap (wing)

      Untuk keperluan inspeksi dan perawatan didalam konstruksi sayap dibuat berbagai acces door yang posisinya di permukaan bawah( lower surface) dari sayap tersebut , serta dibuat juga lubang pembuangan (drain holes) untuk fluida. Kemudian dimasing-masing permukaan bawah sayap dibuat jacking point ( titik tempat mendongkrak) pesawat. Wing station 0 (zero) lokasinya pada garis tengah fuselage, dan pengukuran semua wing station mulai dari wing station 0 ke arah luar (outboard), dalam satuan inchi.
      Secara umum konstruksi sayap pada dasarnya dibagi dalam 3 rancangan yaitu : 1. Monospar , 2.Multi-spar , 3. Box beam.
            Sayap Monospar terdiri dari satu komponen longitudinal utama (spar)yang dipasang ,dan rib atau bulkhead yang memberikan bentuk dan kontur dari sayap tersebut.
Sayap Multi-spar terdiri  lebih dari satu komponen longitudinal utama (spar) yang dipasang, dan untuk memberikan bentuk dan kontur sayap tersebut maka rib atau bulkhead dipasang.
            Jenis sayap Box-Beam konstruksinya menggunakan 2 (dua) komponen longitudinal utama (spar), dan rib atau bulkhead sebagai pemberi bentuk sayap tersebut.
BENTUK—BENTUK SAYAP


                        Berdasarkan karakteristik  kebutuhan terbang , sayap pesawat udara dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran. Berikut adalah macam - macam jenis sayap















WING SPAR





Spar adalah bagian struktur utama sayap yang memanjang parallel terhadap sumbu lateral , tempat pemasangan rib. Perhatikan gambar 16!

Spar dibuat dari bahan metal atau kayu tergantung criteria rancangan pesawat yang diinginkan.

Sebagian besar pesawat menggunakan spar dari bahan solid extruded aluminum atau short aluminum extrusion . Spar dari kayu secara umum digolongkan ke dalam lima (5) jenis atau bentuk yaitu :

1. Partly hollow

2. Box

3. Solid atau laminated

4. Rectangular

5. I-beam







      WING RIB

            Rib adalah struktur sayap yang berbentuk airfoil , yang memberi bentuk lengkung (cambered) terhadap sayap tersebut.Rib dipasang pada spar depan dan spar belakang. Spar menerima beban dari skin dan stringer dan beban tersebut disalurkan ke spar. Selain di sayap rib juga dipasang di aileron, elevator , rudder dan stabilizer. Perhatikan gambar 18 dan 19 !
            Secara umum jenis rib dari bahan kayu dibuat dari : plywood web, lightened plywood web, truss type. 




Location Numbering System

Location numbering systems adalah sistem penomoran/pengukuran lokasi yang diukur dari referensi atau patokan tertentu dari bagian struktur pesawat.
            Location numbering system bermanfaat untuk membantu mekanik dalam mencari letak dan posisi suatu komponen pesawat udara untuk keperluan perawatan dan perbaikan.
 
Gbr. 9. Fuselage Station
 
  Location numbering system dibagi dalam beberapa metoda yaitu :
1.   Fuselage Station ( FS) adalah pengukuran dalam inchi (in) dari suatu referensi atau zero point yang disebut datum. Datum untuk fuselage station adalah bidang vertical imaginer pada hidung (nose) pesawat udara sebagai titik nol. Fuselage station disebut juga body station (BS).
2.   Buttock line atau Butt line ( BL), cara pengukuran kearah lebar , ke kiri atau ke kanan dengan acuan garis tengah vertical (vertical center line ) dari badan pesawat udara.



3.   Water line (WL) adalah pengukuran kearah tinggi secara tegak lurus dengan acuan bidang horizontal dibawah pesawat udara.
4.   Aileron Station (AS) adalah pengukuran kearah luar (outboard) dari dan parallel terhadap sisi dalam (inboard) aileron dan tegak lurus terhadap rear beam/spar dari sayap.

5.   Flap Station (FS) adalah pengukuran secara tegak lurus terhadap rear beam sayap dan parallel terhadap outboard flap, diukur  dari sisi inboard flap tersebut.

6.   Nacelle Station (NS) adalah pengukuran kearah depan atau samping dari spar depan sayap (front spar) , tegak lurus terhadap water line.                  

Gross Thrust dan Nett Thrust (GTE Performance)

Gross Thrust
—Gaya Dorong Kasar (Gross Thrust) adalah gaya dorong yang ditimbulkan oleh kecepatan dari pancaran gas (jet), belum memperhitungkan kecepatan udara memasuki motor yg mana akan menimbulkan hambatan momentum akibat pemasukkan (intake momentum drag) 

RUMUS GROSS THRUST

—FG = W x Vj
           g (lbs)
—Ket :
—W = Berat udara masuk (lbs/dtk)
—Vj = Kecepatan pancaran gas (ft/dtk)
—g = Gravitasi ft/det²

Nett Thrust

—Gaya dorong bersih (nett thrust) adalah gaya dorong yang diperoleh dari pengurangan antara gaya dorong kasar dengan gaya dorong ram (intake momentum drag)

RUMUS GAYA DORONG BERSIH

—FN = FG – FR
—FN = GAYA DORONG BERSIH
—FG = GAYA DORONG KASAR
—FR = GAYA DORONG RAM (INTAKE MOMENTUM DRAG)

RUMUS GAYA DORONG RAM
—FR = FG ( Vi ) = FG ( V pesawat )
               ( Vj )       ( V gas pancaran)

Energi Potensial dan Energi Kinetik

ENERGI POTENSIAL

Energi potensial adalah energi yang memperngaruhi benda karena posisi (ketinggian) benda tersebut yang mana kecenderungan tersebut menuju tak terhingga dengan arah dari gaya yang ditimbulkan dari energi potensial tersebut. Satuan SI untuk mengukur usaha dan energi adalah Joule (simbol J).

Sebutan "energi potensial" pertama kali dikemukakan oleh seorang teknik dan fisikawan berkebangsaan Skotlandia, William Rankine.

Contoh sederhana energi ini adalah jika seseorang membawa suatu batu ke atas bukit dan meletakkannya di sana, batu tersebut akan mendapat energi potensial gravitasi. Jika kita meregangkan suatu pegas, kita dapat mengatakan bahwa pegas tersebut membesar & memanjang berarti pegas tersebut mendapatkan energi potensial elastik.

Berbagai jenis energi dapat dikelompokkan sebagai energi potensial. Setiap bentuk energi ini dihubungkan dengan suatu jenis gaya tertentu yang bekerja terhadap sifat fisik tertentu suatu materi (seperti massa, muatan, elastisitas, suhu, dll). Energi potensial gravitasi dihubungkan dengan gaya gravitasi yang bekerja terhadap massa benda; energi potensial elastik terhadap gaya elastik yang bekerja terhadap elastisitas objek yang berubah bentuk; energi potensial listrik dengan gaya Coulomb; gaya nuklir kuat atau gaya nuklir lemah yang bekerja terhadap muatan elektrik pada objek; energi potensial kimia, dengan potensial kimia pada suatu konfigurasi atomik atau molekular tertentu yang bekerja terhadap struktur atomik atau molekular zat kimia yang membentuk objek dan juga energi potensial termal dengan gaya elektromagnetik yang berhubungan dengan suhu objek.

•Energi potensial
•Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda karena memiliki ketinggian tertentu dari tanah. Energi potensial ada karena adanya gravitasi bumi. Dapat dirumuskan sebagai:

EP=M.G.H
•Keterangan:
•Ep: Energi potensial (J)
•m: massa benda (kg)
•g: percepatan gravitasi (m/s2)
•h: tinggi benda dari permukaan tanah (meter)

Aircraft Fuselage



Fuselage adalah struktur utama pesawat udara yang disebut “body” atau badan. Dalam fuselage tersebut tersedia ruang untuk : barang (cargo) , pengendali (control) atau istilah lain adalah cockpit , perlengkapan (accessories) , penumpang ( passengers ) istilah lainnya adalah cabin dan ruang perlengkapan lainnya.

Secara umum konstruksi fuselage dikelompokkan menjadi 2 yaitu : 1. Truss type dan 2. Monocoque type.

TRUSS TYPE

Rangka fuselage jenis truss biasanya dibuat dari pipa baja yang di las (welded) satu sama lain. Dalam beberapa pesawat udara agar lebih ringan, rangka truss dibuat dari alumunium paduan (aluminum alloy) yang dirangkai dengan cara di-rivet atau di-baud antara satu bagian dengan bagian lainnya.Untuk menambah kekuatan diberikan penguat silang menggunakan batang atau pipa padat. Sebagai kulit penutup atau skin dari konstruksi truss type secara umum digunakan kain (fabric) yang dilekatkan pada pipa-pipa tadi diikatkan dengan benang, kemudian dilapisi dengan dope. Dope ini adalah bahan kimia yang berfungsi sebagai bahan penegang kain, pengawet dan pengedap air. Pesawat udara yang menggunakan konstruksi truss adalah pesawat-pesawat kecil seperti pesawat experimental, pesawat swayasa, pesawat latih yang tidak diperuntukan membawa penumpang dalam jumlah banyak.
Konstruksi ini mempunyai kelemahan yaitu:
-Konstruksi tidak kuat
-Daya angkut minim
-Maintenancenya sulit
Adapun kelebihannya yaitu:
-Konstruksi mudah

MONOCOQUE TYPE


Kelompok monocoque type dibagi dalam 3 jenis , yaitu :

1. Full Monocoque



2. Semi Monocoque

3. Reinforce Shell


Konstruksi Full Monocoque terdiri dari : formers, bulkhead keduanya sebagai pemberi bentuk fuselage, skin sebagai penahan tegangan utama. Dalam konstruksi full monocoque tidak diberikan penguat lainnya,sehingga skin harus kuat dan kokoh. Konstruksi full monocoque atau disebut juga sebagai konstruksi single shell tersebut seperti konstruksi kulit telor, dan konstruksi tersebut banyak digunakan pada pesawat udara era pendahulu.

Konstruksi monocoque adalah suatu konstruksi dimana gaya-gaya/beban yang timbul diterima dan disebarkan keseluruh kulit pesawat terbang (Skin), sehingga kulit pesawat terbang disebut fully stressed skin atau kulit yang menerima gaya-gaya/beban-beban secara penuh. Kulit pesawat ini di tempelkan dengan paku keling (Rivet) atau dilem (Radux) pada rangka-rangka aluminium alloy.
Pada konstruksi monocoque ini biasanya kulit pesawat terbang dibuat bergelombang (Corrugated), untuk menambah kekuatan dan kekompakan kulit agar dapat mampu menerima gaya/beban yang timbul, biasanya konstruksi monocoque ini dipergunakan pada pesawat terbang kecil (Light aircraft), karena makin besar ukuran pesawat terbang makin besar pula gaya/beban yang harus diterima oleh seluruh pesawat terbang, sebagai contoh pesawat terbang yang mempergunakan konstruksi full monocoque adalah pesawat terbang GELATIK PZL-104, Pada konstruksi full monocoque bulkhead berfungsi sebagai pembentuk penguat badan pesawat terbang yang besar, yang menerima gaya beban yang besar, biasanya rangka utama adalah pesawat terbang yang dihubungkan dengan bagian-bagian utama yaitu:
-Sayap
-Roda pendarat
Sedang ring dan former berfungsi sebagai pembantu pembentuk badan pesawat, yang mana bentuk dari ring atau former tersebut harus aerodinamis supaya dapat mengurangi gaya hambat (drag). Dengan bentuk yang aerodinamis mengikuti pola airfoil maka udara yang melewati struktur badan pesawat akan stream line. Selanjutnya skin dipasangkan pada former dengan cara dirivet.

Konstruksi Semi monocoque terdiri dari : Formers, bulkheads,longeron , stringers, skin. Konstruksi semi monocoque sebagian besar dibuat dari aluminum alloy, magnesium alloy, serta sebagian kecil dibuat dari steel dan titanium untuk daerah temperature tinggi.

Konstruksi reinforced cell pada dasarnya sama dengan semi monocoque terdiri dari : Formers, bulkheads,longeron , stringers, skin.Kelebihannya dalam konstruksi reinforced cell memiliki skin yang dikuatkan oleh komponen-komponen struktural yang lebih lengkap.

Longeron dengan stringer merupakan komponen longitudinal ( memanjang searah sumbu longitudinal), perbedaannya longeron lebih besar dan lebih berat dari pada stringer.

Bulkheads, frames dan formers merupakan komponen vertical dalam struktur fuselage.

Structural Stress (Tegangan pada Struktur Pesawat Udara)



Ada 5 tegangan utama yang terjadi dalam struktur pesawat udara yaitu :

1. Tension stress ( tegangan tarik)

2. Compression stress ( tegangan tekan )

3. Torsion stress ( tegangan puntir)

4. Shear stress ( tegangan geser / gunting )

5. Bending stress ( tegangan bengkok )

Sebagai ilustrasi perhatikan gambar disanping berikut :

a) Tension Stress


b) Compression Stress



c) Torsion Stress


d) Shear Stress

e) Bending (the combination stress)



Istilah “ Stress “ sering digunakan dengan istilah atau kata lain yaitu “strain”. Stress adalah suatu gaya dari dalam ( internal force) pada sebuah substansi yang bersifat melawan atau menahan deformasi (perubahan bentuk). Strain adalah deformasi atau perubahan bentuk suatu material atau substansi. Stress adalah gaya dari dalam yang dapat menyebabkan strain.

- Copyright © My simple blog - Hatsune Miku - Powered by Blogger - Designed by Johanes Djogan -