Bagaimana sayap dapat mengangkat pesawat?
Kalau kita perhatikan, bentuk dasar sebuah sayap pesawat terbang adalah seperti yang terlihat di gambar 1. Perhatikan bahwa dasar sayap adalah datar. Sedangkan permukaan atas sayap melengkung dengan sudut tertentu. Bentuk ini yang menyebabkan perbedaan tekanan antara bagian atas dan bagian bawah sayap mendorong pesawat ke atas.
penampang sayap
Ini adalah aplikasi dari ide Bernoulli (1700-1782). Memang kalau kita mempelajari aerodinamika lebih dalam, teori ini mungkin tidak berlaku lagi pada kecepatan tertentu, tapi ide Bernoulli masih merupakan prinsip dasar dari cara kerja sebuah sayap pesawat.
Seorang penerbang tidak memerlukan aplikasi rumit dari persamaan Bernoulli, tapi dapat memahami cara kerja pesawat dengan memahami hukum fisika dari persamaan tersebut.
Bernoulli, dari namanya pasti dia bukan dari kampung halaman saya di Cisarua, mengatakan bahwa, dalam sebuah streamline perbandingan antara tekanan fluida (udara dalam hal ini juga adalah fluida), dan kecepatannya adalah konstan. Pusing? Saya juga pusing.
Prinsip Bernoulli
Jadi dalam gambar kedua, terlihat bahwa di dalam pipa di atas titik B dengan kecepatan yang lebih rendah maka tekanannya akan lebih tinggi.
Sedangkan di atas titik A, karena pipa yang dilewati fluida lebih sempit maka kecepatan menjadi lebih tinggi dan ternyata tekanannya menjadi lebih rendah. Jika anda membutuhkan rumus teori ini dapat dicari di Internet dengan mudah dengan kata kunci Bernoulli.
Aplikasi pada sayap pesawat
Dengan teori di atas, maka sayap pesawat di buat seperti gambar di bawah ini.
Udara akan mengalir melewati bagian atas sayap dan bagian bawah sayap. Sebenarnya bukan udara yang mengalir melewati sayap pesawat, tapi sayap pesawatlah yang maju “menembus” udara. Tapi kita akan mengasumsikan aliran ini dengan gambar sayap yang diam.
Dengan bentuk yang melengkung di atas, maka aliran udara di atas sayap membutuhkan jarak yang lebih panjang dan membuatnya “mengalir” lebih cepat dibandingkan dengan aliran udara di bawah sayap pesawat.
Karena kecepatan udara yang lebih cepat di atas sayap, maka tekanannya akan lebih rendah dibandingkan dengan tekanan udara yang “mengalir” di bawah sayap. Tekanan di bawah sayap yang lebih besar akan “mengangkat” sayap pesawat dan disebut GAYA ANGKAT / LIFT.
Karena itu, kecepatan pesawat harus dijaga sesuai dengan rancangannya. Jika kecepatannya turun maka lift nya akan berkurang dan pesawat akan jatuh, dalam ilmu penerbangan disebut STALL. Kecepatan minimum ini disebut Stall Speed.
Jika kecepatan pesawat melebihi rancangannya maka juga akan terjadi stall yang dinamakan HIGH SPEED STALL.
Tapi perlu juga diingat, bahwa hukum ini bukanlah satu-satunya hukum yang bekerja untuk menghasilkan lift. Hukum Bernoulli tidak bisa menjelaskan kenapa pesawat kertas yang kita buat bisa terbang.
- 4 gaya yang mempengaruhi:
Hal yang menarik dari kendaraan yang bernama pesawat terbang adalah terbang ke atas melawan gravitasi bumi. Ini di sebut lift atau gaya angkat. Untuk kesederhanaan tulisan, maka selanjutnya kata lift dan istilah-istilah lain hanya diterjemahkan di awal tulisan.
Pembahasan dalam aerodinamika ini dibatasi pada pesawat berbaling-baling dan bermesin piston. Aneka kombinasi letak mesin tidak dibahas. Pesawat dengan model seperti ini mempunyai mesin piston yang memutar baling-baling di depan pesawat. Seperti halnya kipas angin, baling-baling ini meniup udara ke belakang dengan kuat sehingga terjadi reaksi dari pesawat itu sendiri untuk bergerak ke depan. Gaya dorong dari baling-baling ini disebut THRUST. Gaya ini bekerja ke depan.
Pada waktu pesawat digerakkan ke depan dengan kecepatan tertentu, sayap menghasilkan gaya angkat yang disebut LIFT. LIFT ini bertambah seiring dengan bertambahnya kecepatan pesawat. Tapi jika kecepatan pesawat terus ditambah, maka DRAG yang terjadi akan terlalu besar dan sayap pesawat akan berhenti menghasilkan LIFT.
Gaya yang terakhir adalah gaya yang kita kenal dengan berat, yang dalam tulisan ini selanjutnya disebut WEIGHT.
Dua bagian ini bekerja sama menghasilkan tenaga untuk melaju. Anda pasti sering mendengar istilah dapur pacu, sebutan ini rasanya lebih enak karena tak hanya mendorong pesawat melaju namun juga menyediakan energi untuk semua asesoris yang mendukung penerbangan. Misalkan sistem kelistrikan, pemanas ruangan kabin, pemanas kaca semuanya bergantung pada energi yang dihasilkan sebuah dapur pacu.
Banyak macamnya, sejalan dengan kemajuan jaman tiap saat banyak penyempurnaan bahkan jenis yang sama sekali baru. Namun kita batasi pada mesin yang lazim dipakai oleh pesawat-pesawat latih kecil. Umumnya pesawat macam ini menggunakan mesin resiprokal (kayak mesin VW) 4 langkah (kata montir “4 tak”), disebut demikian karena gerakannya yang maju mundur pada cangkang silindernya.
Prinsip kerja
Mesin macam ini bekerja bak pompa yang menyemprotkan kabut BBM (Bahan Bakar Minyak) dan udara pada ruang bakarnya. Campuran ini dipantik oleh api busi yang menyala pada saat yang diatur untuk membakarnya sehingga menghasilkan daya. Semakin banyak campuran udara dan BBM dialirkan pada saat yang ditentukan semakin besar daya yang dihasilkan.
Siklus mesin 4 langkah
Gerakan maju mundur atau naik turun sebuah torak terjadi karena pengapian dan pembakaran terkendali dalam cangkang silinder, inilah siklus berulang yang menghasilkan daya terjadi pada mesin 4 langkah.
Ada 4 gerakan torak di jenis ini, intake (pemasukan) saat ini campuran kabut BBM dan udara masuk ruang bakar (cangkang silinder) karena dihisap oleh gerakan turun torak dan katup masuk yang terbuka. Kemudian torak kembali maju / naik, sementara semua katup tertutup sehingga campuran yang ada dipampatkan sampai batas kompresi maksimalnya, gerakan ini dinamakan kompresi (compression). Kemudian campuran yang telah padat ini dibakar oleh busi-busi yang ada sehingga meledak dan menghasilkan daya karenanya disebut fase daya (power), sekaligus mendorong torak mundur / turun. Kemudian gerakan berikut disebut pembuangan (exhaust) karena sisa bakaran didorong melalui katup buang yang terbuka langsung menuju knalpot.
Pada mesin 4 langkah tiap silinder melewati 4 fase ini pada waktu bersamaan secara bergantian. Misalkan silinder 1 sedang intake maka silinder 4 biasanya exhaust, kemudian silinder 2 mengalami kompresi disamping silinder 3 yang sedang fase power. Begitu berulang terus secara bergantian selama mesin masih bergerak. Putaran ini dihasilkan oleh crankshaft yang dipantik oleh penyalaan yang presisi untuk tiap silinder.
Untuk gambar animasi mesin 4 langkah dapat dilihat di sini: http://id.wikipedia.org/wiki/Putaran_empat-tak
Pembakaran abnormal
Waktu pengapian tepat akan menghasilkan daya optimum. Disamping perawatan rutin perlakuan terhadap mesin menentukan kenyamanan dan keamanan terbang. Service bulletin dan airworthines directive juga harus dipatuhi, selain langkah-langkah perawatan rutin yang digariskan oleh pabrikan. Jenis bahan bakarpun harus dipatuhi, selain itu tipe pelumas harus tepat untuk setiap kondisi dimana pesawat sedang digunakan. Rekomendasi-rekomendasi pabrikan ini dibuat selain untuk keamanan, kenyamanan terbang dan keawetan mesin juga mengurangi kemungkinan kondisi abnormal yang lazim ditemui. Kemungkinan penyimpangan adalah detonasi atau ledakan liar dan pembakaran awal atau “nglitik”.
Saat pembakaran normal campuran BBM dan udara terbakar terkendali dan dapat mudah diatur. Namun bisa terjadi pembakaran liar dan pengapian yang meledak-ledak dalam silinder yang disebut detonasi (detonation). Kondisi ini membuat mesin kepanasan dan jika tak cepat dikoreksi bisa berakibat kemacetan torak di silinder dan juga katup.
Ini terjadi jika pemakaian bahan bakar yang tidak tepat jenis oktannya, lepas landas dengan mesin yang sudah kepanasan, terbang kontinyu pada RPM tinggi dan kecepatan rendah, atau campuran BBM yang miskin (lean). Jika Anda mengalami ini saat menanjak, dinginkan mesin dengan menurunkan throttle dan melandaikan sudut tanjak.
Jika di mobil Anda mendengar bunyi nglitik maka hal ini kerap terjadi pada mesin pesawat karena pengapian yang terjadi sebelum waktu yang ditentukan. Hal ini disebabkan oleh kerak karbon yang melekat di busi, atau keramik isolator busi yang retak juga akibat kerusakan di ruang bakar. Kedua gejala ini (nglitik dan detonasi) sering bersamaan karena saling berakibat, indikasi yang jelas adalah panas berlebih dan suara mesin yang kasar. Menghindarinya dengan cara menggunakan BBM yang tepat dan pencampuran yang tepat pula.
Sistem mesin
Setelah mengenal sekilas komponen dasar kerja sebuah mesin, kini kita lihat bagaimana memantau dan mengendalikan mesin pesawat termasuk throttle, mixture, pengapian, pengkabutan BBM, pelumasan dan sistem pendingin.
Sistem pengapian
Sistem ini berfungsi memantik busi yang membakar campuran BBM dalam silinder. Terdiri dari magneto, busi, kabel busi dan saklar pengapian.
Magneto adalah komponen yang menghasilkan listrik ke busi, digerakkan putaran crankshaft & mandiri karena tidak ikut sistem kelistrikan agar tetap bekerja walau sistem listrik pesawat mati. Satu silinder disuplai oleh dua busi yang dipantik oleh dua magneto. Busi ganda ini selain berfungsi saling mendukung / mendongkrak putaran mesin juga backup jika salah satunya mati. Pada dunia otomotif magneto lazim digunakan pada skuter Vespa atau Bajaj tahun baheula yang tidak dilengkapi aki / batere penyimpan.
Saklar pengapian magneto terletak pada panel instrumen, saklar ini memiliki 4 atau 5 posisi yaitu off, right, left, both. Ada juga yang menambah posisi start pada saklar. Jika posisi saklar di left atau right hanya salah satu magneto yang bekerja sedangkan both untuk kedua magneto. Biasanya penerbang harus memeriksa kerja magneto sebelum masuk ke landasan (runway) di tempat run up area.
Pada engine run up kerusakan magneto bisa dirasa dengan indikasi turunnya RPM yang terlampau jauh, sedangkan penurunan RPM yang sedikit adalah normal. Namun harus kembali dilihat berapa RPM yang normal menurut Pilot Operating Handbook (POH) / AOM (Aircraft Operation Manual) pesawat masing-masing. Kerusakan biasanya diakibatkan oleh busi rusak atau kotor, hubungan pendek kabel busi, atau juga kesalahan waktu pengapian.
Biasanya sistem pengapian jarang rusak namun harus tetap diwaspadai masalah yang berhubungan dengan magneto. Karena magneto tidak butuh arus baterai / aki untuk pengapian berhati-hatilah, Anda harus ekstra waspada. Karena mesin bisa sewaktu-waktu hidup jika baling-baling tak sengaja terputar kala Anda lupa mematikan saklar magneto dan throttle + mixture tidak ditutup (handpropping). Satu lagi tanda kerusakan magneto adalah derau (noise) pada radio komunikasi, ini akibat kabel yang longgar atau juga isolator kabel pengapian yang terkelupas.
Sistem induksi
Induksi adalah proses memasukkan udara luar kedalam mesin, mencampurnya dengan BBM pada proporsi yang tepat dan dibawa kedalam ruang bakar. Sangat penting untuk dipahami pentingnya kontinuitas proses ini maka Anda harus mengetahui tepat sistem yang ada pada pesawat Anda.
Udara luar masuk sistem ini lewat lubang masuk (intake port), yang ada di depan mesin. Lubang ini biasanya diberi penyaring hawa (air filter) untuk mencegah masuknya debu dan KOBA (Kerusakan Oleh Benda Berbahaya) / FOD (Foreign Object Damage). Untuk menghindari masalah jika tersumbat maka ada lubang cadangan, yang biasanya ada di dalam lubang pendingin mesin (engine cowling), lubang ini ada yang bekerja manual juga ada yang otomatis terbuka saat lubang masuk tersumbat. Tersumbatnya lubang masuk utama ditandai dengan turunnya RPM yang lumayan besar.
Di karburator udara masuk bercampur dengan BBM dan masuk ke ruang bakar. Pada pesawat kecil umumnya menggunakan karburator yang mirip mobil yaitu karburator dengan pelampung. Cara kerjanya melalui venturi, udara yang melewati venturi ini bertambah kecepatannya dan berkurang tekanannya. Kondisi ini membuat BBM di penampungan masuk karburator dan bercampur sesuai yang diinginkan. Isi tampungan BBM ini dikendalikan oleh sebuah pelampung berventilasi keluar yang membuat tekanan di dalamnya sama dengan tekanan atmosfir luar baik saat pesawat naik dan turun.
Karburator disetel pada sea level, kemudian rasio campuran udara dan BBM yang tepat di setiap ketinggian diatur oleh pengendali mixture. Karena jika ketinggian bertambah udara semakin renggang maka jumlah campuran BBM juga harus dikurangi (lean). Untuk mendapat campuran yang tepat pada setiap pesawat Anda harus melihat di POH / AOM.
Penyesuaian mixture harus dilakukan setiap perubahan ketinggian, jika campuran terlalu kaya maka mesin akan terdengar kasar, hal ini disebabkan busi yang kotor karena endapan karbon berlebih. Busi kotor menyebabkan pembakaran yang tidak sempurna, biasanya terjadi di bandara dengan elevasi tinggi saat Anda runup. Bisa juga terjadi saat pesawat menanjak atau bahkan saat jelajah tinggi. Kembali Anda harus melihat POH untuk mendapat campuran yang pas.
Sebaliknya jika anda lupa menambah rich pada mixture saat turun, campuran akan terlampau miskin BBM. Ini akan membuat mesin kepanasan dan aus bahkan bisa membuat mesin macet. Jalan terbaik memonitornya dari EGT (panas knalpot) juga menyesuaikan dengan POH.
Carburetor icing
Kondisi ini akibat penurunan mendadak suhu karburator, efek dari penguapan BBM disertai penurunan tekanan pada venturi. Pada kelembaban tinggi uap air berkondensasi ditambah suhu karburator yang ≤ titik beku, es akan terbentuk dipermukaan dalamnya termasuk katup throttle. Carburetor icing bisa terjadi saat hari panas 380 C dan kelembaban 50% sekalipun, tapi paling mudah terjadi pada suhu <>0 C dan kelembaban nisbi 80%. Pokoké mangkin turun suhu dan mangkin tinggi kelembabannya mangkin tinggi kemungkinan carburetor icing. Tapi lucunya <>mangkin turun suhunya mangkin kecil kemungkinan carburetor icing.
Mengatasi carb ice adalah dengan membelokkan udara ke sumber panas sebelum masuk ke karburator yang dikendalikan tombol carburetor heat. Biasanya udara dipanaskan melewati tabung knalpot (muffler). Suatu kebiasaan baik apabila menghidupkan carb heat setiap mengurangi throttle, hanya saja harus diperhatikan bahwa carb heat akan sedikit mengurangi RPM dan menaikkan suhu mesin.
Tenaga dan RPM mesin berkurang karena udara yang panas berkurang kepadatannya sekaligus memperkaya campuran. Jika mengalami carb ice saat terbang dengan fixed pitch akan mengalami penurunan RPM kemudian akan normal kembali seiring es mencair saat carb heat dihidupkan. Sebaliknya saat tidak carb icing, RPM akan turun sedikit kemudian konstan. Hanya saja harus diingat saat anda menerbangkan constant speed propeller referensi Anda adalah manifold pressure.
Sistem injeksi dan turbocharge
Injeksi BBM dan turbocharge adalah sistem yang lazim digunakan pada pesawat high performance. Injeksi lebih presisi pada pengukuran konsumsi BBM (fuel flow meter) ketimbang karburator, selain itu juga pengkabutan dan distribusi BBM ke setiap silinder lebih merata. Keuntungannya adalah lebih irit dan bertenaga, suhu mesin lebih rendah sehingga mesin lebih awet. Carb icing juga jarang ditemui pada sistem ini namun prosedur menghidupkannya juga sedikit ribet ketimbang sistem karburator, terutama saat mesin panas. Namun turbocharge memberi ‘nafas lebih panjang’ untuk terbang lebih tinggi dan tenaga yang lebih besar pada mesin kapasitas silinder (cc) yang sama.
Pada ketinggian, efesiensi mesin piston berkurang seiring renggangnya udara walau volume udara masuk tetap. Mengatasinya dengan sistem turbocharge, dimana campuran BBM dan udara dipampatkan (compressed) sehingga mesin dapat beroperasi lebih tinggi lagi dan menghasilkan tenaga setara saat dipermukaan laut (sea level). Hanya saja mesin turbocharge yang biasanya juga injeksi memiliki parameter yang kompleks, memerlukan perhatian dan pengaturan mixture yang tepat. Karena kerjanya yang unik itulah diperlukan sedikit pelatihan sebelum menerbangkannya.
Sistem pelumasan
Sistem ini memiliki dua fungsi penting, selain melumasi onderdil yang bergerak juga mendinginkan dan membuang panas mesin.
Sebelum terbang Anda harus yakin jumlah pelumas cukup dan jenis pelumas harus sesuai dengan rekomendasi pabrik. Jenis yang digunakan harus disesuaikan dengan kondisi sekitar daerah operasional pesawat.
Pada panel ada dua petunjuk pelumas yaitu suhu pelumas dan tekanan pelumas untuk setiap mesin. Jika tekanan pelumas di bawah garis normal berarti pelumas tidak dipompa cukup untuk bersirkulasi ke seluruh mesin, sedangkan jika tekanan melewati batas berarti ada saluran yang tersumbat. Harus diwaspadai semua kondisi abnormal diatas karena akan banyak onderdil vital yang tidak terlumasi. Jika mengalami hal ini segera ikuti POH pesawat Anda. Umumnya POH merekomendasikan mematikan mesin segera apabila tekanan pelumas tidak cukup setelah 30 detik mesin hidup.
Sedangkan petunjuk suhu pelumas biasanya berdampingan dengan tekanan pelumas untuk memudahkan mengawasinya secara bersamaan. Petunjuk suhu berubah gradual seiring naiknya suhu, sedang petunjuk tekanan pelumas akan langsung naik. Anda harus memeriksa suhu pelumas secara periodik, terutama jika Anda memakai high power setting. Petunjukan yang abnormal dapat berarti penyumbatan atau berkurangnya jumlah pelumas atau kesalahan pengukuran.
Sistem pendingin
Pembakaran menghasilkan panas dan sistem pelumasan menekan pemanasan berlebih dalam silinder, namun perlu tambahan pendingin untuk membuang panas mesin agar mesin tetap bersuhu normal. Sebagian panas dibuang bersama gas buang namun tetap diperlukan udara luar untuk pendinginan. Pengukur suhu silinder (Cylinder Heat Temperature) menunjukkan suhu langsung dari sebuah silinder, gunanya agar penerbang bisa tahu kapan cowl flaps harus dibuka agar mesin cepat dingin. Biasanya harus dibuka saat didarat, karena aliran udara tidak cukup untuk pendinginan atau saat terbang lambat dengan high power setting. Selain dengan cowl flaps suhu bisa langsung diturunkan dengan memperkaya campuran, melandaikan sudut tanjak, menaikkan kecepatan dan bila kondisi mengijinkan menurunkan power setting.
Baling-baling
Walaupun mesin menghasilkan tenaga namun baling-baling lah yang mendorong pesawat maju. Baling-baling ini terdiri dari dua atau lebih bilah yang dihubungkan ke porosnya. Setiap bilah adalah airfoil yang bertindak seperti sayap yang berputar karenanya faktor-faktor aerodinamika yang mempengaruhinya sama dengan airfoil.
Baling-baling berputar menciptakan tekanan rendah didepannya, seperti sayap yang membuat tekanan rendah diatasnya. Hanya tidak seperti sayap yang melaju rata, baling-baling ini bergerak lebih cepat diujung ketimbang dipangkalnya. Untuk mengatasinya sudut bilah dibuat berbeda antara pangkal dan ujungnya, karenanya bilah terlihat terpilin. Bilah seperti ini membuat sudut serang yang cukup rata dan thrust-nya dekati seragam pada tiap titik.
Sudut bilah mempengaruhi efesiensi, contohnya bilah bersudut kecil baik saat menanjak tetapi jelek untuk jelajah dan kecepatan. Namun yang bersudut besar jelek untuk menanjak tapi bagus untuk kecepatan dan ketinggian jelajah tinggi.
Fixed pitch
Pesawat ringan memiliki baling-baling fixed pitch atau constant speed, pada fixed pitch sudut bilah dipilih sesuai kebutuhan pemilik dan fungsi pesawatnya. Misalkan ingin bermanuver cepat maka pilihlah bilah yang bersudut kecil sebaliknya jika menginginkan kecepatan dan ketinggian pilihlah yang bersudut besar. Untuk memudahkan membayangkannya, bilah tetap (fixed pitch) bekerja seperti sepeda onthel mBah yang hanya punya satu gigi kayuh (onthelan) dan satu gigi roda.
Constant speed
Dibanding dengan fixed pitch, constant speed lebih efisien. Sering disebut variable pitch karena penerbang bisa merubah sudut bilah untuk efisiensi. Keunggulan model bilah ini bisa merubah tenaga mesin menjadi dorongan sesuai dengan kombinasi RPM dan kecepatan. Constant speed bisa dibandingkan dengan sistem transmisi pada mobil, dimana putaran mesin dikonversi ke putaran roda sesuai dengan kebutuhan misalnya menanjak, menurun, jalan pelan atau cepat.
Pada mobil, untuk menanjak, kecepatan rendah atau akselerasi kita menggunakan gigi rendah yang berdiameter besar, maka di pesawat kita menggunakan setting bilah bersudut kecil sehingga dapat menanjak, mengerem laju pesawat saat turun atau mendarat (fine pitch). . Sebaliknya pada mobil saat kita ingin mendapat kecepatan yang tinggi maka kita menggunakan gigi tinggi yang berdiameter lebih kecil maka pada pesawat kita menggunakan bilah bersudut besar sehingga kita mendapat dorongan yang besar pula.
Sudut bilah digerakkan oleh governor (semacam kopling hidrolik) yang mengatur tekanan oli untuk menjaga kesetimbangan antara aerodinamika dan daya perubah sudut pada putaran yang kita inginkan. Hanya saja tiap putaran mesin ada maksimum tekanan manifol yang diijinkan, sebab jika mesin dipaksa melampaui batas ini akan menyebabkan beban berlebih pada mesin. Setting harus dilihat pada POH / Manual tiap pesawat. Namun yang pasti Anda harus menghindari menggunakan tekanan manifol tinggi pada putaran mesin rendah.
Bahaya baling-baling
Baling-baling adalah bagian yang paling berbahaya sebuah pesawat, dan harus ekstra diwaspadai. Anda harus memberi penyuluhan pada penumpang mengenai bahaya baling-baling dan cara menghindarinya. Tekankan pada mereka untuk sedapat mungkin jauh dari baling-baling.
Kadang-kadang Anda harus memutar baling-baling untuk menghidupkan mesin (handpropping) atau untuk inspeksi pra terbang. Namun harus dilakukan dengan prosedur yang ketat karena dapat membahayakan diri Anda jika dilakukan sembarangan. Yakinkan bahwa ada pilot qualified untuk mengontrol, dan seseorang sedang memutar bilah pesawat Anda.
Mempersiapkan sebuah penerbangan baik lokal maupun cross-country yang panjang, keputusan flight planning yang berdasarkan keadaan cuaca dapat mempengaruhi keselamatan penerbangan. Pengetahuan dasar tentang teori cuaca menjadi alat bantu yang diperlukan untuk mengerti laporan dan ramalan cuaca yang didapat dari BMG. Tulisan ini di rancang untuk membantu penerbang mendapatkan dasar pengetahuan tentang prinsip-prinsip cuaca yang diperlukan untuk membentuk keahlian dalam pengambilan keputusan, tapi juga harus diingat bahwa pengalaman adalah guru yang baik.
Atmosfir adalah campuran dari gas yang mengelilingi bumi. Selimut gas ini membuat perlindungan dari pancaran sinar ultraviolet dan juga merupakan elemen pendukung kehidupan manusia, binatang dan tumbuhan yang hidup di bumi. Nitrogen meliputi 78 persen dari keseluruhan gas yang membentuk atmosfir, sedangkan Oksigen 21 persen. Argon, Karbondioksida dan gas lain sisanya adalah 1 persen.
Dalam gas-gas yang menyelimuti bumi ini, ada lapisan-lapisan yang dikenal dan dibedakan bukan hanya berdasarkan ketinggiannya tapi juga berdasarkan sifat-sifatnya di ketinggian tersebut.
Lapisan pertama disebut troposphere, dari permukaan laut sampai pada ketinggian 20000 kaki atau sekitar 8 km di kutub utara dan selatan dan sampai 48000 kaki (14.5 km) di sekitar katulistiwa.
Mayoritas cuaca, awan, storm (badai) dan perbedaan suhu yang terjadi berada pada lapisan pertama ini. Di dalam troposphere, suhu akan berkurang sekitar 2°C setiap naik 1000 kaki, dan tekanan udara akan berkurang kurang lebih 1 inci setiap naik 1000 kaki. Di permukaan atas troposphere ada bagian perbatasan yang disebut tropopause, yang menjadi perangkap bagi moisture atau uap air dan cuaca yang berhubungan, di lapisan troposphere.Ketinggian tropopause bervariasi tergantung pada posisi garis Lintang (latitude) dan musim di tahun tersebut sehingga menjadikannya berbentuk elips, bukan bulat mengikuti bentuk bumi. Lokasi dari tropopause penting karena biasanya berhubungan dengan lokasi jetstream dan clear air turbulence (turbulensi yang tidak terlihat bahkan dengan radar cuaca).
Lapisan Atmosfir
Sedangkan lapisan berikut di atas tropopause adalah stratosphere, yang dimulai dari tropopause sampai dengan ketinggian 160000 kaki atau 50 km. Hanya ada sedikit perubahan cuaca di lapisan ini dan udara yang ada relatif stabil. Di atas lapisan stratosphere ada juga perbatasan lain yang disebut stratopause. Langsung di atasnya ada mesosphere yang terulur sampai mesopause pada ketinggian 280000 kaki (85 km). Suhu di mesosphere berkurang dengan cepat mengikuti ketinggian dan dapat mencapai -90° C.
Lapisan terakhir atmosfir adalah thermosphere yang dimulai dari mesosphere sampai berkurang di angkasa.
OKSIGEN DAN TUBUH MANUSIA
Seperti yang telah dibahas sebelumnya, nitrogen dan gas lain menyusun 79 persen dari atmosfir, sementara 21 persen adalah pendukung hidup, oksigen. Di permukaan laut, tekanan udara atmosfir cukup besar untuk mendukung perkembangan normal, aktivitas dan kehidupan. Di ketinggian 18000 kaki, sebagian besar tekanan udara telah berkurang secara berarti sampai ke titik dimana hal itu mempengaruhi aktivitas normal dan fungsi-fungsi tubuh manusia. Dalam kenyataannya, reaksi tubuh manusia rata-rata akan melemah pada ketinggian sekitar 10000 kaki dan bagi sebagian orang malah fungsinya sudah berkurang pada ketinggian 5000 kaki. Reaksi fisiologi pada kekurangan oksigen adalah membahayakan, tidak nampak jelas, dan mempengaruhi manusia dengan cara yang berbeda-beda. Gejalanya berkisar dari kebingungan ringan sampai tidak sadar total, tergantung pada toleransi tubuh manusia dan ketinggian.
Dengan menggunakan oksigen tambahan atau kabin pesawat dengan pressurization system, penerbang dapat terbang pada ketinggian yang lebih dan dapat mengatasi efek buruk dari kekurangan oksigen.
Selasa, 01 Juli 2008 16:58 Berat 1 inci persegi dari atmosfir adalah 14.7 lbs
Tekanan sebenarnya di sebuah tempat dan pada satu waktu akan berbeda tergantung pada ketinggian, suhu dan kerapatan udara (air density). Kondisi ini juga berpengaruh pada kinerja pesawat, terutama yang berhubungan dengan lepas landas, rate of climb (kemampuan mendaki) dan mendarat.
PERHITUNGAN TEKANAN ATMOSFIR
Tekanan udara biasanya diukur dalam satuan inci air raksa (mercury, in.Hg) oleh sebuah barometer air raksa. Barometer ini mengukur ketinggian dari kolom air raksa yang ada di dalam sebuah tabung kaca. Salah satu ujung dari tabung air raksa itu dibiarkan terbuka untuk mendapatkan tekanan dari atmosfir, yang mendorong air raksa di dalam tabung. Jika tekanan di luar bertambah, maka akan menekan air raksa yang ada di dalam tabung untuk bergerak ke atas, kebalikannya kalau tekanan berkurang maka permukaan air raksa dalam tabung akan turun. Ketinggian air raksa dalam tabung menjadi tolok ukur tekanan atmosfir. Tipe barometer ini biasanya digunakan di lab atau stasiun pengamatan cuaca, tapi tidak mudah dipindahkan, dan sedikit sulit untuk dibaca.
Barometer air raksa Barometer Aneroid
Untuk mendapatkan sebuah referensi bagi tekanan dan suhu, maka dibuat International Standard Atmosfir (ISA). Nilai baku dari standar ini menjadi dasar dari beberapa instrumen penerbangan dan hampir semua data kinerja (performance) pesawat.
Tekanan standar di permukaan laut didefinisikan sebagai 29,92 in.Hg pada 15° C. Tekanan udara juga dikenal dalam satuan millibars, dengan 1 in.Hg kira-kira sama dengan 34 millibars dan standar tekanan di permukaan laut 1013,2 millibars. Biasanya indikasi tekanan berkisar dari 950,0 sampai 1040,0 millibars. Constant Pressure Chart dan Hurricane Pressure Report ditulis menggunakan satuan millibars.
Tekanan di sebuah stasiun cuaca di konversi dan dilaporkan dalam bentuk tekanan permukaan laut
Karena stasiun pengamatan cuaca berada di seluruh penjuru bola dunia, maka bacaan tekanan barometrik setempat di konversi ke tekanan permukaan laut untuk mendapatkan standar bagi penyimpanan rekaman dan pelaporan. Untuk menghasilkan nilai ini, setiap stasiun akan mengubah tekanan barometrik dengan menambahkan 1 inci air raksa setiap kali naik 1000 kaki. Contohnya, sebuah stasiun di 5000 kaki di atas permukaan laut, dengan bacaan tekanan 24.92 inci air raksa akan melaporkan tekanan di permukaan laut 29.92 inci. Dengan menggunakan bacaan permukaan laut dengan angka yang umum akan menjamin bahwa altimeter (alat penunjuk ketinggian) di pesawat akan di setel dengan benar, berdasarkan pembacaan tekanan pada saat itu.
Dengan mengamati gejala tekanan barometrik pada cakupan daerah yang luas, peramal cuaca akan bisa lebih akurat meramalkan pergerakan sistem tekanan dan cuaca yang berhubungan dengannya. Contohnya, jika ada sebuah pola tekanan yang meningkat di sebuah stasiun pengamatan cuaca biasanya menunjukkan bahwa cuaca yang baik akan terjadi sesaat kemudian. Sebaliknya, penurunan tekanan atau jatuhnya tekanan secara cepat biasanya menunjukkan bahwa cuaca buruk dan kemungkinan ada hujan atau badai akan terjadi.
EFEK KETINGGIAN PADA TEKANAN ATMOSFIR
Jika ketinggian meningkat maka tekanan akan berkurang, karena berat udara akan berkurang. Sebagai rata-rata setiap kali ketinggian meningkat 1000 kaki maka tekanan atmosfir akan berkurang 1 in.Hg. Pengurangan ini (peningkatan density altitude, ketinggian diukur dari kerapatan udara) mempunyai pengaruh besar pada kinerja (performance) pesawat.
Jarak Take off bertambah seiring dengan peningkatan ketinggian
Ketinggian mempengaruhi setiap aspek penerbangan dari pesawatnya sendiri dan kinerja manusia. Do tempat yang tinggi, dimana tekanan atmosfir berkurang, jarak untuk lepas landas dan mendarat akan bertambah, begitu juga kemampuan untuk mendaki akan berkurang.
Sewaktu pesawat lepas landas, gaya lift harus dikumpulkan dengan aliran udara di sekitar sayap. Jika udaranya tipis, maka pesawat butuh bergerak lebih cepat lagi untuk mendapatkan lift yang cukup untuk terbang, maka pesawat butuh landasan yang lebih panjang. Sebuah pesawat yang membutuhkan landasan sepanjang 1000 kaki di ketinggian yang sama dengan permukaan laut, akan membutuhkan hampir dua kali lipat pada landasan yang mempunyai ketinggian 5000 kaki. Juga pada ketinggian yang lebih tinggi, dikarenakan berkurangnya kerapatan udara, maka efisiensi mesin pesawat dan baling-baling akan berkurang. Ini akan mengakibatkan pengurangan rate of climb (kemampuan mendaki) dan landasan yang lebih panjang untuk lepas landas dan menghindari halangan (obstacle) yang ada di darat.
EFEK DARI PERBEDAAN KERAPATAN UDARA
Perbedaan kerapatan udara karena perbedaan suhu mengakibatkan perbedaan tekanan. Hal ini akan diikuti oleh pergerakan dalam atmosfir, vertikal dan horisontal, dalam bentuk arus dan angin. Pergerakan dalam atmosfir, digabungkan dengan kandungan uap air (moisture) menghasilkan awan dan precipitation (salju, hujan dll) yang kita sebut cuaca.
ANGIN
Perubahan tekanan dan suhu menghasilkan 2 jenis pergerakan dalam atmosfir, pergerakan vertikal dari arus naik dan turun, serta pergerakan horisontal dalam bentuk angin. Kedua tipe pergerakan ini sangat penting, karena keduanya mempengaruhi lepas landas, mendarat, dan pengoperasian jelajah pesawat. Lebih penting lagi bahwa pergerakan ini di atmosfir, yang disebut sirkulasi atmosfir, menyebabkan perubahan cuaca
sumber : http://www.ilmuterbang.com/artikel-mainmenu-29/teori-penerbangan-mainmenu-68/26-private-pilot/93-cuaca-pentingnya-tekanan-atmosfir
Komentar
Posting Komentar