Sayap Pesawat

BENTUK-BENTUK SAYAP PESAWAT

Sayap pesawat. Coba bayangkan bagaimana jika burung tidak bersayap,lebah tidak bersayap,kelelawar dan hewan terbang lainnya. Sayap pesawat merupakan bagian penting dari pesawat. Bahkan luas sayap pesawat (wingspan) menjadi salah satu faktor penentu besarnya gaya angkat (lift) yang dihasilkan oleh pesawat. Perlu kita ketahui bentuk sayap pesawat sangatlah banyak. Rekan-rekan yang hanya sebatas mengetahui bentuk sayap pesawat Boeing 737-800,Airbus A-320,dan sebagainya, disini saya akan berbagi ilmu tentang bentuk bentuk sayap pesawat dan mengapa insinyur penerbangan membuat bentuk sayap seperti itu. Pada khususnya setiap bentuk sayap pesawat memiliki tujuan sesuai misi yang akan dilaksanakan pesawat tersebut,tetapi pada umumnya bentuk rancangan sayap pesawat dibedakan berdasarkan jumlah dan letaknya,berdasarkan penyangganya,aspect ratio,condong sayap (swept),variasi chord. Dari pembelajaran ini,kita akan tahu kenapa pesawat cargo sayapnya luas,kenapa sayap pesawat tempur sangat tipis,kenapa pesawat amphibi sayapnya terletak di atas badan pesawat (fuselage).

A.Sayap Pesawat berdasarkan jumlah dan letaknya

A.1. Monoplane 

yaitu sayap tunggal dari kata mono=satu/tunggal.yaitu jika kita lihat dari depan,hanya ada satu tingkat penampang sayap. Peletakkannya ada yang high wing,sayap yang wing rootnya di pasang di atas fuselage (badan pesawat),middle wing (dipasang ditengah),low wing (dipasang di bawah),Parasol wing,dipasang di atas dan ditahan oleh penyangga (strut).

Sayap yang terletak pada posisi high wing pada umumnya pesawat kargo atau pesawat yang digunakan untuk muatan yang memiliki konfigurasi anhedral ( sayap pesawat jika dilihat dari depan agak turun kebawah) ,Pesawat dengan mid wing digunakan banyak pada pesawat tempur,dan lower wing pada pesawat latih ataupun penumpang tetapi harus berbentuk dihedral (( sayap pesawat jika dilihat dari depan agak naik keatas). Hal ini bertujuan untuk kestabilan. Pesawat kargo dengan konfigurasi high wing jika dibentuk dihedral atau bahkan pesawat lower wing disusun anhedral jelas tidaklah baik untuk kestabilan karena pesawat kargo atau penumpang didesain dengan high stabilization (kestabilan tinggi) berbeda dengan pesawat tempur yang didesain untuk super maneuverabilitry (maneuver tinggi). Rekan-rekan yang ingin belajar tentang kestabilan pesawat dan kontrol pesawat silahkan download buku mekanika terbang yang ada di menu download buku penerbangan di website ini.

A.2.Biplane 

yaitu sayap ganda atau dua tingkat dari kata bi=dua/ganda,yaitu jika kita lihat dari depan, ada dua tingkat sayap yang sama panjang.typenya antara lain unequal biplane,atas bawah tidak sama,dll.

A.3. Triplane,Quadruplane,multiplane adalah sayap tiga tingkat,empat tingkat dan banyak tingkat.

Pesawat Biplane, Triplane ,dan seterusnya biasanya pesawat-pesawat jaman perang dunia kedua atau pesawat jaman dahulu. Pesawat itu sudah sangat jarang digunakan. Kalaupun ada,pesawat ini mungkin hanya sebatas pesawat pertunjukan,atau pesawat museum.

A.4. Berdasarkan Arah Condong Sayap (Swept)

Pada umumnya konfigurasi sayap pesawat berdasarkan swept bertujuan untuk mengurangi drag (gaya hambat pesawat) yang ditimbulkan saat pesawat bergerak. Tetapi, ada yang berbentuk forward swept atau condong kedepan. Sekilas jika dilihat dari segi ilmu awam,bentuk seperti itu terkesan aneh dan akan menambah drag yang besar. Tetapi Rusia membuat bentuk tersebut memiliki tujuan antara lain memberi kestabilan pada saat Angle of Attack (AOA) tinggi ( hehe pakai bahasa penerbangan ya sekali-kali),itu kenapa pesawat ini sebenarnya dirancang untuk bertarung secara dogfight ( kejar-kejaran dan saling lock dalam istilah pertarungan pesawat tempur). Selain alasan itu bentuk forward swept masih memiliki banyak keuntungan. Untuk rekan-rekan yang tertarik dengan sayap pesawat bentuk forward swept silahkan download bukunya tentang mekanika terbang judulnya Performance Stability Dynamics of Airplane di halaman download buku.

B. Berdasarkan Penyangganya

1. Cantilever yaitu titik tumpunya mengandalkan kekuatan di wingroot (bagian sayap pesawat yang 

menempel pada badan pesawat) .

2. Strut yaitu disangga dengan strut atau batang ,biasanya pada high wing.

3. Wire braced,disangga menggunakan tali.

Berdasarkan penyangganya,sayap pesawat dibagi menjadi tiga yaitu cantilever ( sayap tidak memiliki penyangga alias menggantung), disangga dengan strut,atau dengan wire (tali). Di sini jelas ada dua perbedaan kenapa ada yang tidak perlu disangga (cantilever) dengan yang disangga dengan strut atau dengan wire (tali), hal itu cukup jelas kalau bentuk cantilever/tanpa penyangga bertujuan untuk mengurangi drag dan sudah pasti bentuk cantilever ini paling banyak digunakan pada pesawat yang bergerak dengan kecepatan tinggi. Sebaliknya, sayap yang diberi penyangga strut atau wire lebih banyak diaplikasikan pada pesawat yang melaju dalam kecepatan rendah. 

C.Berdasarkan aspect ratio

Aspect ratio adalah perhitunga dari panjang sayap pesawat di kuadratkan lalu dibagi dengan luas sayap. Berdasarkan aspect ratio ,sayap pesawat terbagi menjadi Low aspect ratio,moderate aspec ratio,dan low aspect ratio.

E.Berdasarkan variasi Chord

Berdasarkan variasi chord antar lain,elliptical, yaitu lonjong, lalu constant chord, tappered chord,trapezoidal,reverse tappered,compound tappered dan lain-lain.

Selain itu masih banyak konfigurasi bentuk

Bentuk-bentuk konfigurasi lain-lain di atas kebanyakan konfigurasi untuk pesawat khusus atau yang didesain khusus untuk suatu keperluan. Pada umumnya konfigurasi yang rekan-rekan lihat terkesan aneh hanya diaplikasikan pada pesawat riset atau pesawat penelitian saja. Sekarang rekan-rekan sekalian sudah sedikit tau tentang konfigurasi sayap pesawat. Ilmu penerbangan yang berhubungan dengan konfigurasi pesawat adalah struktur,aerodinamika,dan mekanika terbang yang bisa dipelajari sendiri dengan membaca buku-bukunya. Sebagai PR atau tugas rumah, saya memberikan beberapa nama pesawat dan silahkan cari konfigurasinya.

Apakah konfigurasi pesawat B-2 Spirit ?

Apakah konfigurasi pesawat Mirage 2000 ?

Apakah konfigurasi pesawat Eurofighter Typhoon?

Apakah konfgurasi pesawat F-111 Aadvark ?

Apakah konfigurasi pesawat A-50 AWACS ?

Apakah konfigurasi pesawat F-117 NightHawk?

Good luck guys and happy exploring mbah google.

Apa Saja Yang Ada Di Sayap Pesawat?

Setelah mempelajari konfigurasi sayap pesawat,kita akan belajar apa saja yang ada pada sayap pesawat yang mendukung dari kerja sayap pesawat. Bagian-bagian tersebut adalah flap,slat-slot,flap track fairing,spoiler,aileron,dan lain-lain. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Nomor 1 adalah wingtip fence,salah satu wingtip devices selain winglet. 

Nomor 2 dan 3 adalah aileron,bidang kemudi pesawat untuk rolling kanan dan rolling kiri. 

Nomor 4 adalah flap track fairing atau sering disebut antishock body. 

Nomor 5 dan 6 adalah slat,salah satu high lift devices atau alat penambah lift atau gaya angkat. 

Nomor 7 dan 8 adalah flap,salah satu high lift devices atau alat penambah gaya angkat. 

Nomor 9 dan 10 adalah spoiler,salah satu alat untuk pengereman pesawat. 

Sekarang kita akan mambahasa satu persatu alat-alat tersbut mulai dari fungsinya dan juga jenisnya.

No. 1. Wing Tip Devices

Apa itu Wingtip Devices?

Rekan-rekan yang sering naik pesawat atau pernah lihat pesawat Boeing 737-90-ER nya Lion atau Boeing 737-800 ER-nya Garuda,perhatikan ujung bagian sayapnya yang melengkung. Bagian yang melengkung itulah disebut winglet. Winglet inilah salah satu wingtip devices. Disini kita akan belajar apa saja wingtip devices pada ujung sayap pesawat.

1. Wingtip Tank

Wingtip Tank adalah tanki bahan bakar yang diletakkan di ujung sayap sebagai penyimpanan bahan bakar tambahan pada pesawat. Pesawat yang memiliki wingtip tank pada umumnya pesawat kecil atau light aircraft ataupun pesawat berukuran sedang.

2. Winglet

Winglet ini adalah salah satu wingtip devices yang digunakan untuk mengarahkan vortex ke atas sayap. Mungkin rekan-rekan pernah mendengar orang mengatakan,kalau ada wingletnya bahan bakar pesawat jadi irit,kalau tidak ada wingletnya,bahan bakar jadi boros. Yang dikatakan itu adalah benar,jadi winglet ini mengkonversi atau merubah energi yang ditimbulkan oleh vortex di ujung sayap menjadi thrust yang menguntungkan bagi pesawat,jadi thrust pesawat atau gaya dorongnya jadi lebih bertambah walapun tidak signifikan tetapi tetap membantu dan itu kenapa pesawat dengan winglet ini memiliki take off distance atau jarak untuk tinggal landas yang lebih pendek daripada yang tidak memakai winglet. 

3. Wingtip Fence

Wingtip Fence ini sama seperti winglet tetapi yang membedakan,wingtip fence ini tidak hanya tegak ke atas tetapi juga tegak ke bawah. Wingtip fence ini digunakan kebanyakan pada pesawat airbus walapun sebagian pesawat buatan airbus ada juga yang memakai winglet.

4. Raked Wingtip

Raked wingtip ini dipakai pada pesawat boeing yang keluaran baru seperti B787,B747-8,dan lain-lain. Raked wingtip ini sama fungsinya seperti winglet,tetapi bedanya kalau winglet jelas terlihat tegaknya ke atas,tetapi kalau raked wingtip tidak terlalu tegak tetapi tetap bagian ujungnya condong ke atas,sehingga raked wingtip ini lebih efisien dari winglet karena dengan fungsi dan manfaat yang sama,wingspan pada sayap dengan raked wingtip lebih besar daripada bentuk winglet,

5.Split Scimitar Winglets

Split Scimitar Winglets ini adalah winglet yang juga desain terbaru yang banyak digunakan pada pesawat Boeing terbaru seperti Boeing 737-Max. Desain ini adalah desain winglet konvensional seperti di pesawat Boeing 737-800 tetapi ditambahkan lagi winglet dibagian bawah winglet sehingga jumlah wingletnya menjadi dua atas-bawah.

No.2. Aileron

Aileron ini adalah salah satu bidang kemudi pesawat yang digunakan untuk rolling kanan dan kiri. Aileron ini selama penerbangan adalah benda yang hampir sepanjang penerbangan selalu bekerja,sama seperti rekan-rekan membawa mobil atau sepeda motor. Sudah pasti kemudi kendaraan rekan-rekan akan selalu bekerja selama perjalanan. Untuk lebih jelasnya tentang Aileron,akan kita bahas pada menu mekanika terbang. Untuk pesawat trnasport atau penumpang yang besar,ada dua aileron yang bekerja yaitu inboard dan outboard aileron.

No. 3 Flap Track Fairing

Flap Track Fairing adalah alat yang terdapat dibawah sayap yang terletak tepatnya di bawah flap. Alat ini digunakan sebagai tempat actuator atau alat penggerak untuk menggerakkan flap naik ataupun turun. Selain itu,yang terpenting adalah alat ini digunakan untuk mengurangi drag disaat flap down atau flap turun. Saat flap turun dan luas penampang airfoil sayap bertambah,maka hal ini juga menyebabkan gaya hambat atau drag ikut bertambah. Untuk meminimalisir drag tersebut,maka flap track fairing ini yang diandalkan.

No.4. Flap,Canard,Spoiler dan Slat-Slot

Apa Itu Flap,Canard,Spoiler,Dan Slat-Slot ?

Sebelum belajar tentang flap,kita ingat lagi rumus lift .Lift atau gaya angkat pesawat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu density atau kerapatan udara,kecepatan pesawat,koefisien lift,dan luas sayap pesawat atau wingspan.

Bayangkan sebuah pesawat akan mendarat,sudah pasti pilot dituntut untuk menerbangkan pesawatnya dengan kecepatan rendah tetapi masih memiliki gaya angkat karena dimana-mana kalau pesawat kecepatannya rendah pasti akan jatuh. Nah,disini insinyur penerbangan memikirkan cara pesawat ketika akan mendarat kecepatannya harus rendah tetapi pesawatnya tidak jatuh. Untuk mengatasi itu,flap lah jawabannya dan yang diandalkan.

contoh flap pada pesawat

Jadi flap adalah salah satu high lift devices pada pesawat atau alat yang digunakan untuk menambah gaya angkat pada pesawat. Kenapa harus flap? Kita kembali kerumus gaya angkat tadi. Gaya angkat pesawat dipengaruhi oleh kerapatan udara di sekitar pesawat yang tidak mungkin diubah oleh pilot karena kerapatan udara disekitar pesawat adalah kehendak Yang Maha Kuasa. Selain itu,koefisien lift ini juga tidak mungkin ketika akan landing,tidak mungkin pilot keluar sebentar mengganti sayap pesawat supaya koefisien liftnya besar,itu mustahil. Lalu, kecepatan dan ini juga mustahil tidak mungkin pesawat akan mendarat malah kecepatannya ditambah. Berarti jalan satu-satunya untuk menambah gaya angkat saat akan landing adalah memperbesar luas penampang sayap atau wingspan,nah,disinilah flap berperan. Flap ketika diturunkan atau flap down,maka luas sayap pesawat akan bertambah. Pilot rata-rata akan mengaktifkan full flap saat akan landing,yaitu flap diturunkan secara penuh. Selain untuk landing,flap juga dibutuhkan saat take off ,tetapi ketika take off tidak diturunkan full seperti akan landing. Untuk canard,rekan-rekan mungkin pernah melihat pada beberapa pesawat ada sayap kecil tambahan di bagian hidungnya. Bagian itu adalah canard.

contoh canard pada pesawat

Kalau flap tadi berfungsi sebagai high lift devices atau alat yang digunakan untuk menambah lift,kalau canard ini fungsinya ada banyak. Canard bisa berfungsi sebagai high lift devices sama seperti flap,bisa sebagai pengatur kestabilan,sebagai control atau bidang kemudi pesawat,dan sebagian pesawat memanfaatkan flap untuk trim. Setiap canard yang terpasang pada pesawat memiliki fungsi yang berbeda. Di pesawat X,canardnya berfungsi sebagai high lift devices karena di bagian nose atau hidungnya terdapat radar yang berat sehingga butuh gaya angkat tambahan dibagian nose. Ada juga pesawat Y yang memanfaatkan canard untuk tujuan kestabilan,dan lain sebagainya.

Kalau spoiler adalah salah satu alat pengereman pada pesawat terbang, Pengereman pesawat sebenarnya ada tiga yaitu thrust reverse,wheel brake,dan spoiler,tetapi hanya spoiler inilah yang berfungsi jika pesawat berada di udara.

contoh spoiler pesawat

Kalau thrust reverse dan wheel brake atau rem roda hanya bisa berfungsi ketika di darat. Ketika spoiler di tegakkan,maka aliran udara yang melewati sayap akan menabrak spoiler dan menyebabkan pesawat menjadi lambat.

Slat dan slot adalah salah satu high lift devices atau alat untuk menambah gaya angkat juga selain flap. Kalau rekan-rekan tidak jeli akan susah membedakan antara slat-slot dengan flap maupun aileron. Slat dan slot ini kalau orang aerodinamika lebih familiar menyebutnya leading edge slat atau leading edge slot karena slat dan slot ini letaknya dipaling ujung depan bagian sayap pesawat. Bedannya slat dengan slot,kalau slat sudah pasti slot kalau slot belum tentu slat karena slat itu adalah slot yang bisa dilipat atau retractable. 

contoh slat-slot pada pesawat

Jika kita menyebut slat dengan sebutan slot tidak apa apa,tetapi kalau kita menyebut slot dengan slat ya nanti dulu,kalau tidak bisa dilipat berarti namanya slot. Slat dan slot ini fungsi utamanya adalah memberikan gaya angkat pada saat AoA atau angel of attack alias sudut serang sayap pesawat yang tinggi. Semakin pesawat menukik ke atas maka sudut serangnya semakin tinggi. Bayangkan jika rekan-rekan membawa pesawat dan pesawat kalian dibuat menukik dengan tenaga yang kecil. Logikanya pasti pesawat kalian akan jatuh kan karena tidak kuat. Hal tersebut yang disebut orang penerbangan dengan istilah stall dan bayangkan rekan-rekan ketika mendaratkan pesawat yang main landing gearnya atau roda pendarat utamanya ada dibelakang,berarti rekan-rekan harus sedikit menaikkan hidung pesawat supaya yang menyentuh tanah (touchdown) terlebih dahulu adalah roda pendarat bagian belakang. Berarti juga kalau hidung pesawat harus naik,otomatis sudut serang akan naik dan dengan tenaga yang kecil saat akan mendarat,pasti pesawat lebih mudah stall. Lalu bagaimana mengatasi supaya pesawat dengan hidung menukik ke atas,sudut serang tinggi,tetapi tidak terjadi stall saat akan landing? Jawabannya adalah slat dan slot ini. Slat dan slot akan berperan menambah gaya angkat dengan sudut serang yang tinggi,sehingga pesawat aman ketika approach dan landing.

Apa itu Pylon ?

Pylon atau bahasa kerennya gantungan atau cantelan. Alat ini digunakan untuk meletakkan mesin atau engine mounting kalau di pesawat transport. Kalau di pesawat tempur digunakan untuk cantelan atau peletakan peluru,bom,atau drop tank. Jumlah pylon di pesawat transport jumlahnya berdasarkan mesinnya,kalau di pesawat tempur berdasarkan kebutuhannya. Pada pesawat tempur,semakin banyak pylon berarti semakin banyak peluru atau missile yang bisa dibawa. Penambahan pylon pada pesawat tempur sudah pasti menambah berat pesawat apalagi jika setiap pylon dipasang dengan bom atau missile yang banyak. Oleh karena itu,pesawat tempur yang pylonnya banyak biasanya mesinnya ada dua seperti F-18,F-14,dan lain-lain walaupun tidak semua pesawat tempur yang pylonnya banyak mesinnya selalu dua. Untuk pesawat tempur generasi terbaru atau generasi 5 atau pesawat siluman,sudah tidak menggunakan pylon lagi. Peluru pada pesawat siluman disimpan pada missile bay,atau didalam perutnya,tidak digantungkan pada pylon di luar. Kenapa pesawat siluman pylonnya tidak ada? Pesawat siluman didesain untuk menyerap gelombang radar musuh,sehingga desain pesawat siluman harus meminimalisir atau mengurangi jumlah tekukan atau bagian-bagian siku agar gelombang yang dikirim dari radar musuh tidak mudah dipantulkan kembali oleh pesawat siluman tersebut,sehingga pylon pada pesawat siluman hampir tidak ada.

Apa itu Wingtip Vortex / Wingtip Vortices ?

Wingtip vortex atau wingtip vortices adalah pusaran yang terjadi di ujung sayap bagian belakang akibat perbedaan tekanan udara di atas dan di bawah sayap. Wingtip vortex ini hanya terjadi pada pesawat yang sayapnya tidak pakai winglet. Pesawat yang ada winglet di ujungnya,tidak ada vortex yang mengalir ke belakang karena vortexnya dialirkan ke atas winglet. Rekan-rekan ingat-ingat rumus Bernoulli pelajaran fisika SMA bahwa tekanan udara di bawah sayap lebih besar daripada tekanan udara di atas sayap dan ingat-ingat juga hukum fisika lainnya yaitu udara atau fluida mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Hukum tersebut yang menjadi alasan kenapa ada wingtip vortex atau buritan udara di ujung sayap. Jadi,karena tekanan udara di bawah sayap lebih besar maka tekanan tersebut berusaha naik ke atas yang tekanannya lebih kecil.

Kenapa harus di ujung? Ibaratnya begini, ada laki-laki yang kebelet mau ketemu kekasihnya. Laki-laki itu ada di bawah sayap dan si wanita di atas sayap. Otomatis,laki-laki tersebut mencari cara agar bisa bertemu sang wanita. Kalau ketemu di tengah-tengah sayap tidak mungkin karena terhalang permukaan sayap. Akhirnya laki-laki itu bergeser mencari tempat yang memungkinkan dia bertemu si wanita yang berada di atas sayap. Jalan satu-satunya agar bertemu si wanita di atas sayap tadi adalah di ujung sayap. Laki-laki yang tadinya ada di bawah sayap akhirnya bergerak ke atas sayap,kira-kira begitu gambarannya. Ketika udara bertemu di ujung sayap otomatis tekanan udara di bawah yang kita ibaratkan laki-laki tadi akan bertemu tekanan udara di atas sayap yang kita anggap wanita tadi . Ketika udara yang tekanannya berbeda tadi bertemu maka mereka akan bersatu dan membentuk pusaran ke arah belakang.

Pusaran ini,tidak berhenti hanya di ujung sayap,tetapi dia akan terus memanjang ke belakang dan diameternya semakin membesar seperti kerucut. Fenomena ini disebut upwash dan downwash. Kalau vortex tadi bisa terlihat oleh mata biasa karena bentuknya seperti asap putih,tetapi kalau upwash dan downwash tidak bisa dilihat dengan mata karena upwash dan downwash ini adalah bentuk energi yang hanya bisa dirasakan,kecuali jika pesawat menabrak awan baru bisa terlihat bentuk jejak upwash dan downwashnya.

Pusaran udara yang mengarah ke atas pesawat disebut upwash ,nah upwash inilah nanti yang menguntungkan bagi pesawat dibelakangnya,tetapi bukan belakang pas tengah-tengah melainkan belakang agak ke samping kanan atau kiri. Kalau rekan-rekan melihat burung atau pesawat tempur terbang dengan formasi huruf V,burung-burung yang berada di belakang pemimpinnya dengan huruf V itu terbang memanfaatkan upwash tadi atau kalau orang penerbangan menyebutnya free lift alias lift atau gaya angkat bebas atau kalau saya bilangnya gaya angkat gratis. 

Kenapa saya menyebutnya gratis? Karena pesawat atau burung yang dibelakang pemimpinnya mendapat keuntungan gaya angkat cuma-cuma dari depannya,itu kenapa pesawat tempur yang terbang dengan formasi V ,bahan bakarnya akan hemat kalau dia berada di belakang komandannya atau leadernya,sama seperti burung yang terbang di belakang leadernya tidak akan kecapekan,tetapi komandannya atau leadernya yang di depan akan boros bahan bakar atau kalau burung akan ngos-ngosan alias kecapekan dan kalau sudah kecapekan,maka yang depan jadi pemimpin tadi akan pindah ke tengah dan seterusnya. Kalau downwash ini yang berbahaya. Downwash ini geraknya berputar ke bawah sehingga tidak akan ada burung atau pesawat tempur yang terbang dengan formasi huruf V tetapi terbang tepat dibelakangatau belakang bagian tengah komandannya atau leadernya. Rekan-rekan mungkin pernah lihat orang foto-foto di ujung landasan dan dia terhempas atau terlempar sampai pingsan. Orang yang terhempas itulah akibat dia terkena downwash tadi. Jadi jangan pernah sekali-kali mengambil foto pesawat yang akan take off dari jarak dekat. Karena jika kita masuk dalam radius downwashnya maka kita bisa terhempas.