Prinsip Terbang

Hubungan setiap variable dasar Aerodinamika:

1.      Perubahan tekanan udara

            Tekanan udara adalah tekanan yang ditimbulkan oleh beratnya lapisan-lapisan udara. Suatu tekanan didapat dari  gaya per satuan luas yang bekerja pada suatu bidang didalam ruang. Hal ini dapat dipahami bahwa setiap lapisan udara yang dibawah mendapat tekanan udara dari yang diatasnya. Tekanan udara umumnya menurun sebesar 11 mb untuk setiap bertambahnnya ketinggian tempat sebesar 100 meter. Tekanan udara dipengaruhi oleh suhu, suhu udara didaerah tropis menunjukkan fluktasi musiman yang sangat kecil. Oleh sebab itu dapat dipahami jika tekanan udara dikawasan tropis relatif konstan.

            Hubungan tekanan dengan ketinggian tempat, semakin tinggi suatu tempat maka akan semakin rendah tekanannya, karena  laju penurunan tekanan berbanding lurus dengan laju penurunan suhu. Sehingga ketika di dataran  tinggi tekanan udara semakin rendah sehingga suhu udara pun menurun.

            Pengaruh tekanan pada pesawat udara Terbang dari daerah tekanan tinggi  ke arah daerah tekanan rendah tanpa menyesuaikan altimeter akan menyebabkan pesawat   kehilangan ketinggian sebebarnya. Terbang dari daerah tekanan rendah  ke arah daerah tekanan tinggi dengan tanpa  menyesuaikan  altimeter  pesawat tetap pada ketinggian sebebarnya.

 

2.      Perubahan suhu udara

          Hubungan ketinggian tempat dengan suhu udara, semakin tinggi letak suatu tempat maka suhu udara semakin rendah. Panas yang kita rasakan di bumi tidak semuanya langsung berasal dari matahari. Ketika matahari menyalurkan panasnya, bumi akan menyerap panas tersebut kemudian memantulkannya kembali. Semakin tinggi suatu tempat, maka kerapatan udara di tempat itupun akan semakin berkurang. Sementara udara adalah salah satu penghantar panas. Itulah sebabnya setiap 100 m ke atas, suhunya berkurang sekitar 0,6 C. Hal ini berlaku hingga ketinggian 10.000 meter di atas permukaan laut. Di atas ketinggian ini terdapat stratosfer, di mana suhu di sana tidak akan bertambah dingin lagi

3.      Kerapatan udara

            Kerapatan atau density adalah property fisik dari materi yang mengungkapkan hubungan massa terhadap volume. Kerapatan massa atau kerapatan material didefinisikan sebagai massa per satuan volume.

            Lift dan drag pada pesawat sanga t dipengaruhi oleh kerapatan udara. Sedangkan kerapatan udarapun dipengaruhi oleh adanya tekanan udara dan suhu udara dan kelembaban udara. Pada ketinggian 18.000 ft, kerapatan udara hanyalah setengah dari kerapatan udara dipermukaan laut. Jadi, untuk menjaga lift diketinggian yang lebih tinggi pesawat terbang harus terbang dengan kecepatan sebenarnya (true airspeed) yang lebih tinggi pada nilai angle of attack berapapun.

            Lebih jauh lagi, udara yang lebih hangat akan kurang kerapatannya dibandingkan dengan udara dingin, dan udara lembab akan kurang kerapatannya dibandingkan dengan udara kering. Maka pada waktu udara panas dan lembab (humid) sebuah pesawat harus terbang dengan true airspeed yang lebih besar dengan angle of attack tertentu yang diberikan dibandingkan dengan terbang pada waktu udara dingin dan kering.

            Jika actor kerapatan berkurang dan total lift harus sama dengan total weight pada penerbangan tersebut, maka salah satu factor harus ditambahkan. Faktor yang biasanya ditambahkan adalah kecepatan atau angle of attack. Karena kedua hal ini dapat dikontrol oleh penerbang.

Perubahan suhu pada atmosfer:

1.      Lapisan Troposfer

       Pada lapisan ini terdapat penurunan suhu yang terjadi karena sangat sedikitnya troposfer menyerap radiasi gelombang pendek dari matahari, sebaliknya permukaan tanah memberikan panas pada lapisan troposfer yang terletak di atasnya; melalui konduksi, konveksi, kondensasi dan sublimasi yang dilepaskan oleh uap air atmosfer.

       Udara troposfer atas sangat dingin dengan demikian lebih berat dibandingkan dengan udara diatas tropopause sehingga udara troposfer tidak dapat menembus tropopause. Ketinggian tropopause lebih besar di ekuator daripada di daerah kutub. Di ekuator, tropopause terletak pada ketinggian 18 km dengan suhu  80⁰ C, sedangkan di kutub tropopause hanya mencapai ketinggian 6 km dengan suhu 40⁰ C.

2.      Lapisan Stratosfer

            Lapisan atmosfer diatas tropopause merupakan lapisan inversi, artinya suhu udara bertambah tinggi (panas) seiring dengan naiknya ketinggian. Disebut juga lapisan Isothermis. Kenaikan suhu ini disebabkan oleh lapisan ozonosfer yang menyerap radiasi ultra violet dari matahari. Bagian atas stratosfer dibatasi oleh permukaan diskontinuitas suhu yang disebut stratopause. Stratopause terletak pada ketinggian 60 km dengan suhu 0⁰ C.

3.      Lapisan Mesosfer

            Lapisan mesosfer ditandai dengan penurunan orde suhu 0,4⁰ C setiap 100 meter, karena lapisan ini mempunyai keseimbangan radiasi yang negatif. Bagian atas mesosfer dibatasi oleh mesopause yaitu lapisan di dalam atmosfer yang mempunyai suhu paling rendah, kira-kira -100⁰ C. Ketinggian sekitar 85 km.

Ketinggian maksimum pada pesawat terbang

            Pada pesawat terbang ketinggian suatu pesawat sudah di atur dan penerbangan yang paling aman pada atmosfer troposfer karena pada lapisan ini sangat ideal untuk dilakukan penerbangan baik sipil ataupun militer. Di karenakan pada lapisan troposfer ini terlindung dari berbagai macam radiasi yang di pancarkan oleh benda benda langit secara komunikasi udara sangat aman untuk melakukan komunikasi antara ground dan cockpit karena komunikasi udara menggunakan gelombang radio. Di troposfer penerbangan pada pesawat terbang ketinggian maksimum kurang lebih dari 0 hingga 20 km dari permukaan bumi.

            Sedangkan pada lapisan stratosfer ketinggian dimulai pada 11 km dari troposfer pada lapisan ini pesawat terbang tidak dianjurkan untuk terbang pada lapisan ini di karenakan suhu dan tekanan pada lapisan ini meninggkat karena semakin tinggi maka suhu, kerapatan udara, masa jenis udara, dan tekanan udara akan bertambah. Jika pesawat terbang melalui lapisan ini maka pesawat terbang akan mengalami guncangan dan yang paling fatal akan mengalami stal atau kehilangan gaya angkat dan pesawat akan jatuh ke permukaan tanah. Yang dapat terbang pada lapisan ini hanya baru balon udara saja yang sampai pada lapisan ini.

            Mesosfer adalah lapisan ketiga dari permukaan bumi pada lapisan mesosfer dimana suhu atmosfer akan bertambah dingin. Udara yang di sini akan mengakibatkan pergeseran yang berlaku dengan objek yang datang dari angkasa dan menghasilkan suhu yang tinggi. Kebanyakan meteor yang sampai ke bumi terbakar pada lapisan ini. Kurang lebih 25 mil atau 40 km di atas permukaan bumi, saat suhunya berkurang dari 290 K hingga 200 K, terdapat lapisan transisi menuju lapisan mesosfer. Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah, hingga -143C.

            Transisi dari mesosfer ke termosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. Dinamai termosfer karena terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu sekitar 1982 o C Perubahan ini terjadi karena serapan radiasi sinar ultra violet. Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer, yang dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio.

Editor : ReY