Perangkat angkat tinggi

Dalam desain pesawat terbang dan teknik dirgantara , perangkat gaya angkat tinggi adalah komponen atau mekanisme pada sayap pesawat yang meningkatkan jumlah gaya angkat yang dihasilkan oleh sayap tersebut. Perangkat tersebut dapat berupa komponen tetap, atau mekanisme bergerak yang digunakan bila diperlukan. Perangkat pengangkat tinggi bergerak yang umum mencakup penutup sayap dan bilah. Perangkat tetap mencakup slot terdepan, ekstensi akar terdepan, dan sistem kontrol lapisan batas.

Tujuan 

Ukuran dan kapasitas angkat sayap tetap dipilih sebagai kompromi antara kebutuhan yang berbeda. Misalnya, sayap yang lebih besar akan memberikan daya angkat yang lebih besar dan mengurangi jarak serta kecepatan yang diperlukan untuk lepas landas dan mendarat, namun akan meningkatkan gaya hambat, sehingga mengurangi kinerja selama porsi penerbangan jelajah. Desain sayap jet penumpang modern dioptimalkan untuk kecepatan dan efisiensi selama penerbangan jelajah, karena di sinilah pesawat menghabiskan sebagian besar waktu penerbangannya. Perangkat daya angkat tinggi mengimbangi trade-off desain ini dengan menambahkan daya angkat saat lepas landas dan mendarat, mengurangi jarak dan kecepatan yang diperlukan untuk mendaratkan pesawat dengan aman, dan memungkinkan penggunaan sayap yang lebih efisien dalam penerbangan. Perangkat pengangkat tinggi pada Boeing 747-400 , misalnya, meningkatkan luas sayap sebesar 21% dan meningkatkan daya angkat yang dihasilkan sebesar 90%.

Jenis perangkat 

Tutup 

Perangkat pengangkat tinggi yang paling umum adalah penutup, bagian sayap yang dapat digerakkan dan diturunkan untuk menghasilkan daya angkat ekstra. Ketika penutup diturunkan, hal ini akan membentuk kembali bagian sayap agar lebih melengkung . Flap biasanya terletak di tepi belakang sayap, sedangkan flap tepi depan kadang-kadang digunakan. Ada banyak jenis penutup tepi belakang.

Penutup berengsel sederhana mulai umum digunakan pada tahun 1930-an, bersamaan dengan hadirnya monoplane cepat modern yang memiliki kecepatan pendaratan dan lepas landas lebih tinggi dibandingkan biplan lama.

Pada split flap, permukaan bawah berengsel ke bawah sedangkan permukaan atas tetap menempel pada sayap atau bergerak secara independen.

Flap perjalanan juga memanjang ke belakang, untuk meningkatkan tali sayap saat dipasang, meningkatkan area sayap untuk membantu menghasilkan lebih banyak daya angkat. Hal ini mulai muncul tepat sebelum Perang Dunia II karena upaya berbagai individu dan organisasi pada tahun 1920an dan 30an.

Slotted flap terdiri dari beberapa airfoil kecil terpisah yang terpisah, berengsel, dan bahkan meluncur melewati satu sama lain saat dipasang. Susunan penutup yang rumit seperti ini ditemukan pada banyak pesawat modern.  Pesawat besar modern menggunakan penutup tiga slot untuk menghasilkan gaya angkat besar yang diperlukan saat lepas landas.

Bilah dan slot 

Perangkat pengangkat tinggi umum lainnya adalah slat, perangkat berbentuk aerofoil kecil yang dipasang tepat di depan tepi depan sayap. Bilah tersebut mengarahkan kembali aliran udara di bagian depan sayap, memungkinkannya mengalir lebih lancar di atas permukaan ketika berada pada sudut serang yang tinggi . Hal ini memungkinkan sayap dioperasikan secara efektif pada sudut yang lebih tinggi yang diperlukan untuk menghasilkan daya angkat yang lebih besar. Slot adalah celah antara slat dan sayap. Bilah dapat dipasang pada posisinya, dengan slot terpasang secara permanen di belakangnya, atau dapat ditarik kembali sehingga slot dapat ditutup jika tidak diperlukan. Jika sudah diperbaiki, maka mungkin tampak sebagai bagian normal dari tepi depan sayap, dengan celah yang tertanam di permukaan sayap tepat di belakangnya.

Slat atau slot dapat berukuran penuh, atau dapat ditempatkan hanya pada sebagian sayap (biasanya tempel), tergantung pada bagaimana karakteristik gaya angkat perlu dimodifikasi untuk pengendalian kecepatan rendah yang baik. Slot dan bilah kadang-kadang digunakan hanya untuk bagian di depan aileron, memastikan bahwa ketika sisa sayap terhenti, aileron tetap dapat digunakan.

Bilah pertama dikembangkan oleh Gustav Lachmann pada tahun 1918 dan sekaligus oleh Handley-Page yang mendapat paten pada tahun 1919. Pada tahun 1930-an telah dikembangkan bilah otomatis yang dapat dibuka atau ditutup sesuai kebutuhan sesuai dengan kondisi penerbangan. Biasanya mereka dioperasikan dengan tekanan aliran udara terhadap slat untuk menutupnya, dan pegas kecil untuk membukanya pada kecepatan yang lebih lambat ketika tekanan dinamis berkurang, misalnya ketika kecepatan turun atau aliran udara mencapai sudut serang yang telah ditentukan pada sayap.

Sistem modern, seperti flap modern, bisa lebih kompleks dan biasanya digunakan secara hidrolik atau dengan servo.

Kontrol lapisan batas dan penutup yang ditiup 

Sistem pengangkatan tinggi bertenaga umumnya menggunakan aliran udara dari mesin untuk membentuk aliran udara di atas sayap, menggantikan atau memodifikasi kerja sayap. Flap yang ditiup mengambil " udara yang keluar " dari kompresor mesin jet atau knalpot mesin dan meniupkannya ke permukaan atas belakang sayap dan flap, memberi energi kembali pada lapisan batas dan memungkinkan aliran udara tetap menempel pada sudut serang yang lebih tinggi. Versi yang lebih canggih dari penutup tiup adalah sayap pengatur sirkulasi , sebuah mekanisme yang mengeluarkan udara ke belakang melalui airfoil yang dirancang khusus untuk menciptakan daya angkat melalui efek Coandă . Blackburn Buccaneer memiliki sistem kendali lapisan batas (Boundary Layer Control/BLC) canggih yang melibatkan udara kompresor yang dihembuskan ke sayap dan bidang belakang untuk mengurangi kecepatan terhenti dan memfasilitasi pengoperasian dari kapal induk yang lebih kecil.

Pendekatan lainnya adalah dengan memanfaatkan aliran udara dari mesin secara langsung, dengan memasang penutup sehingga mengalir ke jalur pembuangan. Flap seperti itu memerlukan kekuatan yang lebih besar karena kekuatan mesin modern dan juga ketahanan panas yang lebih besar terhadap knalpot panas, namun pengaruhnya terhadap gaya angkat bisa sangat signifikan. Contohnya termasuk C-17 Globemaster III.

Ekstensi root terdepan 

Lebih umum pada pesawat tempur modern tetapi juga terlihat pada beberapa jenis pesawat sipil, adalah ekstensi akar terdepan (LERX), kadang-kadang disebut hanya ekstensi tepi terdepan (LEX). LERX biasanya terdiri dari fillet segitiga kecil yang menempel pada akar tepi depan sayap dan pada badan pesawat. Dalam penerbangan normal, LERX menghasilkan sedikit daya angkat. Namun, pada sudut serang yang lebih tinggi, hal ini menghasilkan pusaran yang ditempatkan pada permukaan atas sayap utama. Gerakan pusaran yang berputar meningkatkan kecepatan aliran udara di atas sayap, sehingga mengurangi tekanan dan memberikan daya angkat yang lebih besar. Sistem LERX terkenal karena potensi sudut efektifnya yang besar.

Jet Aliran Bersama 

Sayap Co-Flow Jet (CFJ) memiliki permukaan atas dengan slot injeksi setelah tepi depan dan slot hisap sebelum tepi belakang, untuk menambah daya angkat, meningkatkan margin stall , dan mengurangi hambatan. CFJ dipromosikan oleh departemen teknik mesin dan kedirgantaraan di Universitas Miami . Untuk pesawat regional hibrida-listrik berbasis ATR 72 dengan luas sayap, ukuran dan berat yang sama, CFJ meningkatkan koefisien gaya angkat jelajahnya untuk beban sayap yang lebih tinggi , sehingga memungkinkan lebih banyak bahan bakar dan baterai untuk jangkauan yang lebih jauh.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Helikopter

Helikopter merupakan sebuah jenis pesawat rotor yang menghasilkan gaya angkat dan dorongan melalui rotor yang berputar secara horizontal. Kemampuan ini memungkinkan helikopter untuk lepas landas dan mendarat secara vertikal, serta melayang dan bergerak maju, mundur, serta menyamping. Fitur ini membuat helikopter dapat digunakan di daerah padat atau terisolasi, di mana pesawat dengan sayap tetap atau jenis pesawat lain seperti STOL (Short Takeoff and Landing) atau STOVL (Short Takeoff and Vertical Landing) tidak dapat beroperasi tanpa landasan pacu.Pada tahun 1942, Sikorsky R-4 menjadi helikopter pertama yang diproduksi dalam skala penuh.

Meskipun banyak desain helikopter sebelumnya menggunakan lebih dari satu rotor utama, konfigurasi dengan satu rotor utama dan rotor ekor anti-torsi vertikal telah menjadi yang paling umum. Namun, helikopter dengan dua rotor utama, baik dalam konfigurasi tandem maupun melintang, kadang-kadang digunakan karena kapasitas kargo yang lebih besar dibandingkan dengan desain monorotor. Selain itu, helikopter koaksial, tiltrotor, dan kombinasi lainnya juga digunakan saat ini. Helikopter quadrotor (quadcopters), yang pertama kali dirintis pada tahun 1907 di Perancis, bersama dengan jenis multicopters lainnya, telah dikembangkan terutama untuk aplikasi khusus seperti drone.

Karakteristik desain

Helikopter adalah jenis pesawat rotor di mana gaya angkat dan daya dorongnya dihasilkan oleh satu atau lebih rotor yang berputar secara horizontal. Sebaliknya, autogyro (atau gyroplane) dan gyrodyne memiliki rotor yang berputar bebas untuk sebagian atau seluruh selubung penerbangan, mengandalkan sistem daya dorong terpisah untuk mendorong pesawat ke depan, sehingga aliran udara mengatur putaran rotor untuk menyediakan angkat. Helikopter gabungan juga menggunakan sistem dorong terpisah, namun tetap menyuplai tenaga ke rotor selama penerbangan normal.

Sistem rotor, atau lebih sederhananya rotor, adalah bagian berputar dari helikopter yang menghasilkan gaya angkat. Rotor dapat dipasang secara horizontal, seperti rotor utama, memberikan daya angkat secara vertikal, atau dipasang secara vertikal, seperti rotor ekor, untuk memberikan gaya dorong horizontal guna melawan torsi dari rotor utama. Rotor terdiri dari tiang, hub, dan bilah rotor.

Anti-torsi sangat penting dalam helikopter untuk mengimbangi torsi yang dihasilkan oleh gaya aerodinamis. Desain rotor ekor yang kecil, seperti yang digunakan pada VS-300 milik Igor Sikorsky, adalah metode umum untuk mencapai ini, di mana rotor ekor mengimbangi torsi dengan mendorong atau menarik ekor. Ada juga metode lain seperti kipas saluran (Fenestron atau FANTAIL) dan NOTAR, yang menggunakan efek Coandă pada boom ekor untuk memberikan anti-torsi.

Ada berbagai konfigurasi rotor yang digunakan dalam helikopter, termasuk rotor tandem, rotor melintang, rotor koaksial, dan rotor intermeshing. Selain itu, ada juga multirotor yang digunakan pada drone, serta desain tip jet yang memungkinkan rotor mendorong dirinya sendiri melalui udara.

Mesin adalah elemen kunci dalam desain helikopter yang menentukan ukuran, fungsi, dan kemampuan pesawat. Dari mesin sederhana awal seperti karet gelang hingga mesin pembakaran internal dan turboshaft modern, perkembangan mesin telah menjadi titik balik dalam kemampuan helikopter.

Kontrol penerbangan helikopter melibatkan empat input: siklik, kolektif, anti-torsi, dan throttle. Siklik mengatur sudut bilah rotor utama, kolektif mengubah sudut pitch semua bilah rotor utama secara kolektif, pedal anti-torsi mengendalikan arah hidung pesawat, dan throttle mengatur daya yang dihasilkan oleh mesin.

Helikopter gabungan adalah varian yang menggunakan sistem tambahan untuk daya dorong dan mungkin memiliki sayap kecil untuk meningkatkan kecepatan maksimum pesawat dengan melepaskan beban rotor saat berlayar. Ini memungkinkan putaran rotor diperlambat untuk meningkatkan kecepatan maksimum pesawat.

Sejarah

Desain awal

Sejarah penerbangan vertikal berakar dari Tiongkok kuno sejak sekitar 400 SM, ketika anak-anak Tiongkok telah menghibur diri dengan mainan terbang dari bambu yang disebut "atasan Tiongkok". Mainan helikopter bambu ini ditenagai dengan memutar sebatang tongkat yang terikat pada rotor, menciptakan gaya angkat yang memungkinkannya terbang saat dilepaskan. Ide-ide terkait dengan pesawat sayap putar juga ditemukan dalam buku Daois abad ke-4 Masehi Baopuzi oleh Ge Hong.

Helikopter Paul Cornu, 1907

Desain mirip helikopter Tiongkok juga muncul dalam lukisan Renaisans dan karya lainnya. Pada abad ke-18 dan awal abad ke-19, ilmuwan Barat mengembangkan mesin terbang berdasarkan konsep mainan Tiongkok. Namun, baru pada awal tahun 1480-an, Leonardo da Vinci menciptakan desain mesin yang dapat dianggap sebagai cikal bakal "sekrup udara", yang merupakan kemajuan signifikan dalam penerbangan vertikal.

Pada Juli 1754, Mikhail Lomonosov dari Rusia mengembangkan model koaksial kecil yang meniru mainan Tiongkok dengan dukungan perangkat pegas. Dia mendemonstrasikannya di Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia sebagai metode potensial untuk mengangkat instrumen meteorologi. Pada tahun 1783, Christian de Launoy dan mekaniknya, Bienvenu, menggunakan versi koaksial dari mainan Tiongkok dalam model yang menggunakan bulu terbang kalkun sebagai bilah rotor, dan mendemonstrasikannya di Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis pada tahun 1784. Sir George Cayley, terinspirasi oleh gasing terbang Tiongkok, mengembangkan model bulu yang didukung oleh karet gelang, yang kemudian mempengaruhi eksperimen penerbangan masa depan.

Pada tahun 1861, Gustave de Ponton d'Amécourt dari Perancis menciptakan kata "helikopter" dan mendemonstrasikan model kecil yang ditenagai uap. Meskipun model tersebut tidak pernah lepas landas, kontribusinya dalam bidang linguistik bertahan sebagai deskripsi bagi penerbangan vertikal. Pada tahun 1877, Enrico Forlanini dari Italia mengembangkan helikopter tak berawak yang ditenagai mesin uap, yang berhasil naik ke ketinggian 13 meter dan bertahan selama 20 detik. Pada tahun 1887, Gustave Trouvé dari Paris membuat helikopter listrik model.

Pada Juli 1901, Hermann Ganswindt melakukan penerbangan perdana helikopter di Berlin-Schöneberg, yang mungkin merupakan penerbangan pertama yang menggunakan motor yang lebih berat dari udara yang membawa manusia. Sejumlah eksperimen dan inovasi terus dilakukan oleh para penemu, termasuk Thomas Edison dan Ján Bahýľ, yang mengadaptasi mesin pembakaran internal untuk menggerakkan model helikopter mereka. Meskipun banyak percobaan yang tidak berhasil, upaya mereka tetap menginspirasi kemajuan di bidang penerbangan vertikal.

Penerbangan pertama

Pada tahun 1906, dua bersaudara Perancis, Jacques dan Louis Breguet, mulai bereksperimen dengan airfoil untuk helikopter. Eksperimen ini menghasilkan Gyroplane No.1 pada tahun 1907, yang kemungkinan adalah contoh quadcopter paling awal yang diketahui. Meskipun tanggal pastinya tidak pasti, antara tanggal 14 Agustus dan 29 September 1907, Gyroplane No.1 berhasil mengangkat pilotnya ke udara sekitar 0,6 meter selama satu menit. Meskipun demikian, helikopter ini sangat tidak stabil dan memerlukan seorang pria di setiap sudut badan pesawat untuk menahannya agar tetap stabil. Oleh karena itu, penerbangan Gyroplane No.1 dianggap sebagai penerbangan helikopter berawak pertama, meskipun tidak bersifat bebas atau tanpa tambatan.

Pada tahun yang sama, penemu Perancis lainnya, Paul Cornu, merancang helikopter Cornu yang menggunakan dua rotor berputar berlawanan sepanjang 6,1 meter yang digerakkan oleh mesin Antoinette berkekuatan 24 hp. Pada tanggal 13 November 1907, Cornu berhasil mengangkat penemunya hingga 0,3 meter dan tetap tinggi selama 20 detik. Meskipun pencapaian ini tidak sebesar Gyroplane No.1, namun dianggap sebagai penerbangan pertama yang benar-benar gratis dengan seorang pilot. Meskipun melakukan beberapa penerbangan lagi dan mencapai ketinggian hampir 2,0 meter, helikopter Cornu terbukti tidak stabil dan akhirnya ditinggalkan.

Pada tahun 1909, J. Newton Williams dari Derby, Connecticut, dan Emile Berliner dari Washington, DC, berhasil menerbangkan helikopter di laboratorium Berliner di lingkungan Brightwood, Washington.Pada tahun 1911, filsuf dan ekonom Slovenia, Ivan Slokar, mematenkan konfigurasi helikopter.Penemu Denmark, Jacob Ellehammer, membangun helikopter Ellehammer pada tahun 1912, yang terdiri dari kerangka dengan dua cakram berputar berlawanan, masing-masing dilengkapi dengan enam baling-baling. Setelah beberapa penerbangan, helikopter ini mengalami kecelakaan pada September 1916, menghancurkan rotornya. Selama Perang Dunia I, Austria-Hongaria mengembangkan PKZ, sebuah prototipe helikopter eksperimental, dengan dua pesawat dibangun.

Perkembangan awal

Pada awal 1920-an, Raúl Pateras-Pescara de Castelluccio dari Argentina, saat bekerja di Eropa, berhasil mendemonstrasikan salah satu penerapan nada siklik pertama yang berhasil. Rotor biplan koaksial yang ia kembangkan dapat dibengkokkan untuk meningkatkan dan menurunkan gaya angkat secara siklis. Pateras-Pescara juga berhasil mendemonstrasikan prinsip autorotasi. Pada Januari 1924, helikopter Pescara No.1 diuji, tetapi ternyata bertenaga rendah dan tidak mampu mengangkat bebannya sendiri. Namun, model 2F yang dia kembangkan mencetak rekor. Pemerintah Inggris mendanai penelitian lebih lanjut oleh Pescara yang menghasilkan helikopter No. 3, didukung oleh mesin radial 250 tenaga kuda yang dapat terbang hingga sepuluh menit.

Pada Maret 1923, majalah Time melaporkan bahwa Thomas Edison mengirimkan ucapan selamat kepada George de Bothezat atas keberhasilan uji terbang helikopternya. Edison mengatakan bahwa Bothezat telah menciptakan helikopter pertama yang sukses. Helikopter tersebut diuji di McCook's Field dan berhasil mengudara selama 2 menit 45 detik pada ketinggian 15 kaki.

Pada tanggal 14 April 1924, Étienne Oehmichen dari Prancis mencetak rekor dunia helikopter pertama yang diakui oleh Fédération Aéronautique Internationale (FAI), dengan menerbangkan helikopter quadrotornya sejauh 360 meter. Namun, pada tanggal 18 April 1924, Pateras-Pescara berhasil memecahkan rekor Oehmichen dengan terbang sejauh 736 meter, mempertahankan ketinggian 1,8 meter.

Di Amerika Serikat, George de Bothezat membangun helikopter quadrotor untuk Layanan Udara Angkatan Darat Amerika Serikat, tetapi program tersebut dibatalkan oleh Angkatan Darat pada tahun 1924.Pada tahun 1927, Engelbert Zaschka dari Jerman membangun helikopter dengan dua rotor yang menggunakan giroskop untuk meningkatkan stabilitas. Helikopter ini mampu tetap diam pada ketinggian berapa pun.

Pada tahun 1928, insinyur penerbangan Belanda Albert Gillis von Baumhauer menciptakan sistem kontrol siklik dan kolektif untuk helikopter. Pada tahun yang sama, insinyur penerbangan Hongaria Oszkár Asbóth berhasil membuat prototipe helikopter yang melakukan penerbangan lepas landas dan mendarat setidaknya 182 kali, dengan durasi penerbangan tunggal maksimum 53 menit.Pada tahun 1930, insinyur Italia Corradino D'Ascanio membangun helikopter koaksial yang memegang beberapa rekor kecepatan dan ketinggian FAI pada saat itu.

Juan de la Cierva, insinyur penerbangan dan pilot Spanyol, menemukan autogyro pada awal tahun 1920-an, menjadi pesawat rotor praktis pertama. Pada tahun 1928, de la Cierva berhasil menerbangkan autogyro melintasi Selat Inggris, dan pada tahun 1934, autogyro menjadi pesawat rotor pertama yang berhasil lepas landas dan mendarat di dek kapal. Autogyros juga digunakan untuk keperluan militer dan komersial sebelum helikopter ditemukan.

Bahaya

Seperti halnya kendaraan lainnya, pengoperasian helikopter juga memiliki potensi bahaya yang perlu diperhatikan. Berikut adalah beberapa potensi bahaya pada helikopter:

• Penyelesaian dengan kekuatan: Terjadi ketika pesawat tidak memiliki kekuatan yang cukup untuk menahan penurunannya. Jika tidak diperbaiki sejak dini, bahaya ini dapat berkembang menjadi keadaan cincin pusaran.

• Keadaan cincin pusaran: Terjadi akibat kombinasi kecepatan udara rendah, pengaturan daya tinggi, dan tingkat penurunan yang tinggi. Hal ini menyebabkan helikopter mengendap di aliran udara yang menurun, dan menambah tenaga dapat memperburuk situasi.

• Mundurnya bilah pisau: Terjadi selama penerbangan berkecepatan tinggi dan merupakan faktor pembatas paling umum dari kecepatan maju helikopter.

• Resonansi tanah: Merupakan getaran yang menguatkan dirinya sendiri yang terjadi ketika jarak lead/lag dari bilah-bilah sistem rotor artikulasi menjadi tidak teratur.

• Kondisi G rendah: Perubahan mendadak dari keadaan gaya G positif ke keadaan gaya G negatif yang dapat menyebabkan hilangnya daya angkat dan terjadinya roll over.

• Rollover dinamis: Helikopter berputar di sekitar salah satu selip dan 'menarik' dirinya ke sisinya, hampir seperti ground loop pada pesawat sayap tetap.

• Kegagalan powertrain: Terutama terjadi di area yang diarsir pada diagram kecepatan tinggi.

• Kegagalan rotor ekor: Terjadi karena kerusakan mekanis pada sistem kendali rotor ekor atau hilangnya otoritas dorong rotor ekor, disebut "kehilangan efektivitas rotor ekor" (LTE).

• Brownout dan whiteout: Brownout terjadi pada kondisi berdebu, sementara whiteout terjadi pada kondisi bersalju.

• RPM rotor rendah: Terjadi ketika mesin tidak dapat menggerakkan bilah pada RPM yang cukup untuk mempertahankan penerbangan.

• Kecepatan berlebih rotor: Dapat memberikan tekanan berlebih pada bantalan pitch hub rotor (brinelling) dan menyebabkan pemisahan bilah dari pesawat.

• Kawat dan pohon tertimpa: Terjadi karena operasi di ketinggian rendah serta lepas landas dan mendarat di lokasi terpencil.

• Penerbangan terkontrol ke medan: Terjadi ketika pesawat terbang ke tanah secara tidak sengaja karena kurangnya kesadaran situasional.

• Menabrak tiang: Helikopter dapat menabrak beberapa tiang dalam kondisi tertentu.

Penting bagi para operator dan pilot helikopter untuk memahami dan mengelola risiko ini dengan baik dalam setiap operasi penerbangan.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Pesawat Layang

Pesawat layang adalah pesawat bersayap tetap yang dalam penerbangannya didukung oleh reaksi dinamis udara terhadap permukaan pengangkatnya, dan penerbangan bebasnya tidak bergantung pada mesin. Sebagian besar pesawat layang tidak memiliki mesin, meskipun pesawat layang bermesin memiliki mesin kecil untuk memperpanjang penerbangan mereka bila diperlukan dengan mempertahankan ketinggian (biasanya pesawat layar bergantung pada udara yang naik untuk mempertahankan ketinggian) dan beberapa cukup kuat untuk lepas landas dengan peluncuran sendiri.

Ada berbagai macam jenis yang berbeda dalam hal konstruksi sayap, efisiensi aerodinamis, lokasi pilot, kontrol, dan tujuan yang diinginkan. Sebagian besar memanfaatkan fenomena meteorologi untuk mempertahankan atau menambah ketinggian. Pesawat layang pada dasarnya digunakan untuk olahraga udara seperti terbang layang, gantole, dan paralayang. Namun beberapa pesawat ruang angkasa telah dirancang untuk turun sebagai pesawat layang dan di masa lalu pesawat layang militer telah digunakan dalam peperangan. Beberapa jenis pesawat layang yang sederhana dan familiar adalah mainan seperti pesawat kertas dan pesawat layang kayu balsa.

Etimologi

Glider adalah bentuk kata benda dari kata kerja meluncur. Kata ini berasal dari bahasa Inggris Pertengahan gliden, yang pada gilirannya berasal dari bahasa Inggris Kuno glīdan. Arti tertua dari meluncur mungkin menunjukkan lari atau lompatan yang curam, berlawanan dengan gerakan yang mulus. Para ahli tidak yakin mengenai asal usul kata ini, dengan kemungkinan hubungan dengan "meluncur", dan "cahaya" yang telah dikemukakan.

History

Catatan penerbangan pra-modern awal dalam banyak kasus sulit untuk diverifikasi dan tidak jelas apakah setiap pesawat adalah pesawat layang, layang-layang, atau parasut dan sejauh mana pesawat tersebut benar-benar dapat dikendalikan. Sering kali, peristiwa tersebut baru dicatat lama setelah kejadiannya. Sebuah catatan dari abad ke-17 melaporkan sebuah percobaan penerbangan oleh penyair abad ke-9 Abbas Ibn Firnas di dekat Cordoba, Spanyol yang berakhir dengan cedera punggung yang parah. Biarawan Eilmer dari Malmesbury dilaporkan oleh William dari Malmesbury (sekitar 1080 - sekitar 1143), seorang biarawan dan sejarawan, terbang dari atap biaranya di Malmesbury, Inggris, sekitar tahun 1000 hingga 1010 Masehi, melayang sejauh sekitar 200 meter (220 yard) sebelum jatuh dan mematahkan kedua kakinya. [Menurut laporan-laporan ini, keduanya menggunakan satu set sayap (berbulu), dan keduanya menyalahkan kecelakaan mereka karena tidak adanya ekor. Hezârfen Ahmed Çelebi diduga menerbangkan pesawat layang dengan sayap seperti elang di atas selat Bosphorus dari Menara Galata menuju distrik Üsküdar di Istanbul sekitar tahun 1630-1632.

Abad ke-19

Pesawat pembawa manusia pertama yang lebih berat daripada udara (yaitu non-balon) yang didasarkan pada prinsip-prinsip ilmiah yang telah dipublikasikan adalah rangkaian pesawat layang Sir George Cayley yang mencapai lompatan singkat di atas sayap sekitar tahun 1849. Setelah itu, pesawat layang dibangun oleh para perintis seperti Jean Marie Le Bris, John J. Montgomery, Otto Lilienthal, Percy Pilcher, Octave Chanute, dan Augustus Moore Herring untuk mengembangkan penerbangan. Lilienthal adalah orang pertama yang melakukan penerbangan sukses berulang kali (akhirnya berjumlah lebih dari 2.000) dan merupakan orang pertama yang menggunakan udara naik untuk memperpanjang penerbangannya. Dengan menggunakan pesawat layang sayap tandem Montgomery, Daniel Maloney adalah orang pertama yang mendemonstrasikan penerbangan terkontrol di ketinggian menggunakan pesawat layang yang diluncurkan balon yang diluncurkan dari ketinggian 4.000 kaki pada tahun 1905.

Wright Bersaudara mengembangkan serangkaian tiga pesawat layang berawak setelah melakukan uji coba awal dengan layang-layang saat mereka berupaya mencapai penerbangan bertenaga. Mereka kembali melakukan pengujian pesawat layang pada tahun 1911 dengan menghilangkan motor dari salah satu desain mereka selanjutnya.

Pengembangan

Pada tahun-tahun setelah perang, pesawat layang rekreasi berkembang pesat di Jerman di bawah naungan Rhön-Rossitten. Di Amerika Serikat, Schweizer bersaudara dari Elmira, New York, memproduksi pesawat layar olahraga untuk memenuhi permintaan baru. Pesawat layar terus berkembang pada tahun 1930-an, dan olahraga meluncur telah menjadi aplikasi utama glider. Seiring dengan meningkatnya performa, pesawat layang mulai digunakan untuk terbang lintas alam dan sekarang secara teratur terbang ratusan atau bahkan lebih dari seribu kilometer dalam sehari, jika cuacanya mendukung.

Pesawat layang militer dikembangkan selama Perang Dunia II oleh sejumlah negara untuk mendaratkan pasukan. Sebuah pesawat layang - Colditz Cock - bahkan dibuat secara diam-diam oleh para tawanan perang sebagai metode pelarian potensial di Oflag IV-C menjelang akhir perang pada tahun 1944.

Pengembangan pesawat terbang layang bersayap fleksibel

Pesawat yang diluncurkan dengan kaki telah diterbangkan oleh Lilienthal dan pada pertemuan di Wasserkuppe pada tahun 1920-an. Namun inovasi yang mengarah pada pesawat layang modern adalah pada tahun 1951 ketika Francis Rogallo dan Gertrude Rogallo mengajukan paten untuk sayap yang sepenuhnya fleksibel dengan struktur yang kaku. Badan antariksa Amerika, NASA, mulai menguji coba berbagai konfigurasi fleksibel dan semi-kaku dari sayap Rogallo ini pada tahun 1957 untuk digunakan sebagai sistem pemulihan untuk kapsul ruang angkasa Gemini. Charles Richards dan Paul Bikle mengembangkan konsep ini dan menghasilkan sayap yang mudah dibuat yang mampu terbang lambat dan mendarat dengan lembut. Antara tahun 1960 dan 1962, Barry Hill Palmer menggunakan konsep ini untuk membuat pesawat layang gantung yang diluncurkan dengan kaki, diikuti pada tahun 1963 oleh Mike Burns yang membuat pesawat layang gantung layang-layang yang disebut Skiplane. Pada tahun 1963, John W. Dickenson memulai produksi komersial. 

Pengembangan paralayang

Pada tanggal 10 Januari 1963, Domina Jalbert dari Amerika mengajukan paten US Patent 3131894 pada Parafoil yang memiliki sel yang terbagi dalam bentuk aerofoil; ujung depan yang terbuka dan ujung belakang yang tertutup, yang digelembungkan dengan cara dilewatkan di udara - desain ram-air. "Sayap Layar" dikembangkan lebih lanjut untuk pemulihan kapsul ruang angkasa NASA oleh David Barish. Pengujian dilakukan dengan menggunakan ridge lift. Setelah pengujian di Hunter Mountain, New York pada September 1965, ia kemudian mempromosikan "melayang di lereng" sebagai kegiatan musim panas untuk resor ski (tampaknya tidak berhasil dengan baik). NASA mencetuskan istilah "paralayang" pada awal 1960-an, dan 'paralayang' pertama kali digunakan pada awal 1970-an untuk mendeskripsikan peluncuran parasut meluncur dengan kaki. Meskipun penggunaannya terutama untuk rekreasi, paralayang tak berawak juga telah dibuat untuk aplikasi militer, misalnya Atair Insect.

Jenis rekreasi

Pesawat Layar

Pesawat layang dikembangkan sejak tahun 1920-an untuk tujuan rekreasi. Ketika pilot mulai memahami cara menggunakan udara naik, pesawat layang dikembangkan dengan rasio daya angkat dan daya tarik yang tinggi. Hal ini memungkinkan pesawat meluncur lebih lama ke sumber 'daya angkat' berikutnya, dan dengan demikian meningkatkan peluang mereka untuk terbang jarak jauh. Hal ini memunculkan olahraga populer yang dikenal sebagai gliding meskipun istilah ini juga dapat digunakan untuk merujuk pada penerbangan yang menurun. Pesawat layang yang dirancang untuk melayang kadang-kadang disebut pesawat layar.

Pesawat layang umumnya terbuat dari kayu dan logam, namun sebagian besar sekarang menggunakan bahan komposit yang terbuat dari kaca, serat karbon, dan serat aramid. Untuk meminimalkan hambatan, jenis-jenis ini memiliki badan pesawat dan sayap yang panjang dan sempit, yaitu rasio aspek yang tinggi. Pada awalnya, ada perbedaan besar dalam penampilan pesawat layar awal. Seiring dengan berkembangnya teknologi dan material, aspirasi untuk mendapatkan keseimbangan yang sempurna antara daya angkat/tarikan, rasio pendakian dan kecepatan meluncur, membuat para insinyur dari berbagai produsen menciptakan desain serupa di seluruh dunia. Tersedia pesawat layang dengan satu kursi dan dua kursi.

Sebuah kelas pesawat terbang ultralight, termasuk beberapa yang dikenal sebagai pesawat layang microlift dan beberapa sebagai 'kursi udara', telah didefinisikan oleh FAI berdasarkan berat maksimum. Pesawat ini cukup ringan untuk diangkut dengan mudah, dan dapat diterbangkan tanpa lisensi di beberapa negara. Pesawat layang ultralight memiliki kinerja yang mirip dengan pesawat layang gantung, tetapi menawarkan beberapa keamanan tambahan saat terjadi kecelakaan karena pilot dapat diikat di kursi tegak dalam struktur yang dapat diubah bentuknya. Pendaratan biasanya dilakukan dengan satu atau dua roda yang membedakan pesawat ini dengan gantole. Beberapa pesawat layang ultralight komersial telah datang dan pergi, tetapi sebagian besar pengembangan saat ini dilakukan oleh perancang individu dan pembuat rumah.

Hang glider

Tidak seperti pesawat layar, gantole mampu dibawa, diluncurkan, dan mendarat hanya dengan menggunakan kaki pilot.

• Pada desain yang asli dan masih paling umum, Kelas 1, pilot digantung pada bagian tengah sayap yang fleksibel dan mengendalikan pesawat dengan menggeser berat badannya.
• Kelas 2 (ditetapkan oleh FAI sebagai Sub-Kelas O-2) memiliki struktur utama yang kaku dengan permukaan aerodinamis yang dapat digerakkan, seperti spoiler, sebagai metode kontrol utama. Pilot sering kali tertutup dengan menggunakan fairing. Jenis ini menawarkan performa terbaik dan paling mahal.
• Gantole kelas 4 tidak dapat menunjukkan kemampuan yang konsisten untuk lepas landas dan/atau mendarat dengan aman dalam kondisi tanpa angin, namun mampu diluncurkan dan mendarat dengan menggunakan kaki pilot.
• Gantole kelas 5 memiliki struktur utama yang kaku dengan permukaan aerodinamis yang dapat digerakkan sebagai metode kontrol utama dan dapat lepas landas dan mendarat dengan aman dalam kondisi tanpa angin. Tidak ada fairing pilot yang diizinkan.

Pada gantole, bentuk sayap ditentukan oleh sebuah struktur, dan inilah yang membedakannya dengan jenis pesawat yang diluncurkan dengan kaki, paralayang, yang secara teknis merupakan Kelas 3. Beberapa gantole memiliki mesin, dan dikenal sebagai gantole bertenaga. Karena kesamaan suku cadang, konstruksi, dan desain, mereka biasanya dianggap oleh otoritas penerbangan sebagai gantole, meskipun mereka mungkin menggunakan mesin untuk seluruh penerbangan. Beberapa pesawat bertenaga sayap fleksibel, sepeda roda tiga Ultralight, memiliki bagian bawah beroda, sehingga bukan merupakan gantole.

Paralayang

Paralayang adalah pesawat yang terbang bebas dan diluncurkan dengan kaki. Pilot duduk di dalam sabuk pengaman yang tergantung di bawah sayap kain. Tidak seperti gantole yang sayapnya memiliki bingkai, bentuk sayap paralayang dibentuk oleh tekanan udara yang masuk ke dalam ventilasi atau sel di bagian depan sayap. Ini dikenal sebagai sayap ram-air (mirip dengan desain parasut yang lebih kecil). Desain paralayang yang ringan dan sederhana memungkinkannya untuk dikemas dan dibawa dalam ransel besar, dan menjadikannya salah satu moda penerbangan yang paling sederhana dan ekonomis. Sayap tingkat kompetisi dapat mencapai rasio meluncur hingga 1:10 dan terbang dengan kecepatan 45 km/jam (28 mph).

Seperti pesawat layar dan gantole, paralayang menggunakan udara yang naik (termal atau ridge lift) untuk menambah ketinggian. Proses ini merupakan dasar dari sebagian besar penerbangan rekreasi dan kompetisi, meskipun aerobatik dan 'kompetisi pendaratan di tempat' juga ada. Peluncuran sering kali dilakukan dengan berlari menuruni lereng, tetapi peluncuran winch di belakang kendaraan penarik juga digunakan. Paramotor adalah sayap paralayang yang digerakkan oleh motor yang dipasang di bagian belakang pilot, dan juga dikenal sebagai paralayang bertenaga. Variasi dari ini adalah paraplane, yang memiliki motor yang dipasang pada rangka beroda daripada punggung pilot.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Aeroelastisitas

Aeroelastisitas adalah cabang ilmu fisika dan teknik yang mempelajari interaksi antara gaya inersia, elastis, dan aerodinamis yang terjadi ketika sebuah benda elastis terpapar pada aliran fluida. Studi tentang aeroelastisitas dapat diklasifikasikan secara luas ke dalam dua bidang: aeroelastisitas statis yang berhubungan dengan respons statis atau kondisi tunak suatu benda elastis terhadap aliran fluida, dan aeroelastisitas dinamis yang berhubungan dengan respons dinamis (biasanya getaran) benda tersebut.

Pesawat terbang rentan terhadap efek aeroelastisitas karena pesawat harus ringan sekaligus menahan beban aerodinamis yang besar. Pesawat terbang dirancang untuk menghindari masalah aeroelastik berikut ini:

• divergensi di mana gaya aerodinamis meningkatkan putaran sayap yang selanjutnya meningkatkan gaya;
• pembalikan kontrol di mana aktivasi kontrol menghasilkan momen aerodinamis berlawanan yang mengurangi, atau dalam kasus ekstrim membalikkan, efektivitas kontrol; dan
• flutter, yaitu getaran tak terkendali yang dapat menyebabkan kerusakan pesawat.

Masalah aeroelastisitas dapat dicegah dengan menyesuaikan massa, kekakuan, atau aerodinamika struktur yang dapat ditentukan dan diverifikasi melalui penggunaan perhitungan, uji getaran di darat, dan uji coba flutter penerbangan. Flutter pada permukaan kontrol biasanya dihilangkan dengan penempatan keseimbangan massa yang cermat.

Sintesis aeroelastisitas dengan termodinamika dikenal sebagai aerotermoelastisitas, dan sintesisnya dengan teori kontrol dikenal sebagai aeroservoelastisitas.

Sejarah

Kegagalan kedua pesawat prototipe Samuel Langley di Potomac disebabkan oleh efek aeroelastik (khususnya, divergensi torsional). Karya ilmiah awal tentang subjek ini adalah Teori Stabilitas Pesawat Terbang Kaku yang diterbitkan pada tahun 1906 oleh George Bryan. Masalah divergensi torsional mengganggu pesawat pada Perang Dunia Pertama dan sebagian besar diselesaikan dengan coba-coba dan pengerasan sayap secara ad hoc. Kasus pertama yang tercatat dan didokumentasikan tentang flutter pada pesawat terbang adalah yang terjadi pada pesawat pengebom Handley Page O/400 selama penerbangan pada tahun 1916, ketika pesawat tersebut mengalami osilasi ekor yang hebat, yang menyebabkan distorsi ekstrem pada badan pesawat bagian belakang dan elevatornya bergerak asimetris.

Meskipun pesawat mendarat dengan selamat, dalam penyelidikan selanjutnya, F. W. Lanchester dimintai pendapatnya. Salah satu rekomendasinya adalah elevator kiri dan kanan harus dihubungkan secara kaku oleh poros kaku, yang kemudian menjadi persyaratan desain. Selain itu, National Physical Laboratory (NPL) diminta untuk menyelidiki fenomena ini secara teoritis, yang kemudian dilakukan oleh Leonard Bairstow dan Arthur Fage.

Pada tahun 1926, Hans Reissner mempublikasikan teori divergensi sayap, yang mengarah pada penelitian teoritis lebih lanjut tentang subjek ini. Istilah aeroelastisitas itu sendiri diciptakan oleh Harold Roxbee Cox dan Alfred Pugsley di Royal Aircraft Establishment (RAE), Farnborough pada awal tahun 1930-an.

Aeroelastisitas statis

Pada pesawat terbang, dua efek aeroelastisitas statis yang signifikan dapat terjadi. Divergensi adalah fenomena di mana putaran elastis sayap tiba-tiba menjadi tidak terbatas secara teoritis, biasanya menyebabkan sayap gagal. Pembalikan kontrol adalah fenomena yang hanya terjadi pada sayap dengan aileron atau permukaan kontrol lainnya, di mana permukaan kontrol ini membalikkan fungsi normalnya (misalnya, arah putaran yang terkait dengan momen aileron yang diberikan dibalik).

Divergensi

Divergensi terjadi ketika permukaan pengangkat membelok di bawah beban aerodinamis ke arah yang selanjutnya meningkatkan daya angkat dalam loop umpan balik positif. Peningkatan daya angkat akan membelokkan struktur lebih jauh, yang pada akhirnya membawa struktur ke titik divergensi. Tidak seperti flutter, yang merupakan masalah aeroelastik lainnya, alih-alih osilasi yang tidak beraturan, divergensi menyebabkan permukaan pengangkatan bergerak ke arah yang sama dan ketika sampai pada titik divergensi, struktur berubah bentuk.

Persamaan untuk divergensi balok sederhana

Pembalikan kontrol

Pembalikan permukaan kontrol adalah hilangnya (atau pembalikan) respons yang diharapkan dari permukaan kontrol, karena deformasi permukaan pengangkat utama. Untuk model sederhana (misalnya aileron tunggal pada balok Euler-Bernoulli), kecepatan pembalikan kontrol dapat diturunkan secara analitis seperti pada divergensi torsional. Pembalikan kontrol dapat digunakan untuk keuntungan aerodinamis, dan merupakan bagian dari desain rotor servo-flap Kaman.

Aeroelastisitas dinamis

Aeroelastisitas dinamis mempelajari interaksi antara gaya aerodinamis, elastis, dan inersia. Contoh fenomena aeroelastisitas dinamis adalah:

Flutter

Flutter adalah ketidakstabilan dinamis dari struktur elastis dalam aliran fluida, yang disebabkan oleh umpan balik positif antara defleksi tubuh dan gaya yang diberikan oleh aliran fluida. Dalam sistem linier, "titik flutter" adalah titik di mana struktur mengalami gerakan harmonik sederhana-redaman neto nol-dan penurunan redaman neto lebih lanjut akan mengakibatkan osilasi sendiri dan akhirnya kegagalan. "Peredaman bersih" dapat dipahami sebagai jumlah redaman positif alami struktur dan redaman negatif gaya aerodinamis. Flutter dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: flutter keras, di mana redaman bersih berkurang sangat tiba-tiba, sangat dekat dengan titik flutter; dan flutter lunak, di mana redaman bersih berkurang secara bertahap.

Di dalam air, rasio massa inersia pitch foil terhadap massa silinder pembatas fluida umumnya terlalu rendah untuk terjadinya flutter biner, seperti yang ditunjukkan oleh solusi eksplisit dari penentu stabilitas pitch dan heave flutter yang paling sederhana.

Pada struktur yang kompleks di mana aerodinamika dan sifat mekanis struktur tidak sepenuhnya dipahami, flutter hanya dapat diabaikan melalui pengujian yang mendetail. Bahkan, mengubah distribusi massa pesawat atau kekakuan salah satu komponen dapat menyebabkan flutter pada komponen aerodinamis yang tampaknya tidak terkait. Pada tingkat yang paling ringan, hal ini dapat muncul sebagai "dengungan" pada struktur pesawat, tetapi pada tingkat yang paling parah, hal ini dapat berkembang secara tidak terkendali dengan kecepatan tinggi dan menyebabkan kerusakan serius pada pesawat atau menyebabkan kehancurannya, seperti pada Northwest Airlines Penerbangan 2 pada tahun 1938, Braniff Penerbangan 542 pada tahun 1959, atau purwarupa pesawat tempur VL Myrsky milik Finlandia di awal tahun 1940-an. Yang terkenal, Tacoma Narrows Bridge yang asli hancur akibat aeroelastik yang berkibar.

Aeroservoelastisitas
Dalam beberapa kasus, sistem kontrol otomatis telah didemonstrasikan untuk membantu mencegah atau membatasi getaran struktural yang berhubungan dengan flutter.

Kibasan pusaran baling-baling

Propeller whirl flutter adalah kasus khusus flutter yang melibatkan efek aerodinamis dan inersia dari baling-baling yang berputar dan kekakuan struktur nacelle yang mendukung. Ketidakstabilan dinamis dapat terjadi yang melibatkan derajat kebebasan pitch dan yaw baling-baling dan penyangga mesin yang menyebabkan presesi baling-baling yang tidak stabil. Kegagalan penyangga mesin menyebabkan whirl flutter yang terjadi pada dua pesawat Lockheed L-188 Electra, pada tahun 1959 di Braniff Penerbangan 542 dan sekali lagi pada tahun 1960 di Northwest Orient Airlines Penerbangan 710.

Aeroelastisitas transonik

Aliran sangat tidak linier pada rezim transonik, didominasi oleh gelombang kejut yang bergerak. Menghindari flutter merupakan misi yang sangat penting bagi pesawat yang terbang pada kecepatan transonik. Peran gelombang kejut pertama kali dianalisis oleh Holt Ashley. Fenomena yang berdampak pada stabilitas pesawat yang dikenal sebagai "transonic dip", di mana kecepatan flutter dapat mendekati kecepatan terbang, dilaporkan pada bulan Mei 1976 oleh Farmer dan Hanson dari Langley Research Center. 

Buffeting

Buffeting adalah ketidakstabilan frekuensi tinggi, yang disebabkan oleh pemisahan aliran udara atau osilasi gelombang kejut dari satu objek yang menghantam objek lainnya. Hal ini disebabkan oleh dorongan beban yang meningkat secara tiba-tiba. Ini adalah getaran paksa acak. Umumnya hal ini memengaruhi unit ekor struktur pesawat karena aliran udara di bagian hilir sayap.

Metode untuk deteksi buffet adalah:

1. Diagram koefisien tekanan
2. Perbedaan tekanan pada trailing edge
3. Menghitung pemisahan dari trailing edge berdasarkan angka Mach
4. Divergensi fluktuasi gaya normal

Prediksi dan penyembuhan

Pada periode 1950-1970, AGARD mengembangkan Manual tentang Aeroelastisitas yang merinci proses yang digunakan dalam memecahkan dan memverifikasi masalah aeroelastisitas bersama dengan contoh standar yang dapat digunakan untuk menguji solusi numerik.

Aeroelastisitas tidak hanya melibatkan beban aerodinamis eksternal dan perubahannya, tetapi juga karakteristik struktural, redaman, dan massa pesawat. Prediksi melibatkan pembuatan model matematis pesawat sebagai serangkaian massa yang dihubungkan oleh pegas dan peredam yang disetel untuk mewakili karakteristik dinamis struktur pesawat. Model ini juga mencakup rincian gaya aerodinamis yang diterapkan dan bagaimana gaya-gaya tersebut bervariasi.

Model ini dapat digunakan untuk memprediksi margin flutter dan, jika perlu, menguji perbaikan terhadap potensi masalah. Perubahan kecil yang dipilih secara hati-hati pada distribusi massa dan kekakuan struktur lokal dapat sangat efektif dalam memecahkan masalah aeroelastik.

Metode untuk memprediksi flutter pada struktur linier meliputi metode-p, metode-k dan metode p-k.

Untuk sistem nonlinier, flutter biasanya diinterpretasikan sebagai osilasi siklus batas (LCO), dan metode-metode dari studi sistem dinamik dapat digunakan untuk menentukan kecepatan di mana flutter akan terjadi.

Disadur dari: en.wikipedia.org

George Cayley

Sir George Cayley, Baronet ke-6 (27 Desember 1773 - 15 Desember 1857) adalah seorang insinyur, penemu, dan penerbang asal Inggris. Dia adalah salah satu orang terpenting dalam sejarah aeronautika. Banyak yang menganggapnya sebagai penyelidik udara ilmiah sejati pertama dan orang pertama yang memahami prinsip-prinsip dan kekuatan yang mendasari penerbangan dan orang pertama yang menciptakan roda kawat.

Pada tahun 1799, ia menetapkan konsep pesawat terbang modern sebagai mesin terbang bersayap tetap dengan sistem terpisah untuk daya angkat, daya dorong, dan kontrol. Ia adalah perintis teknik penerbangan dan kadang-kadang disebut sebagai "bapak penerbangan."Ia mengidentifikasi empat gaya yang bekerja pada kendaraan terbang yang lebih berat daripada udara: berat, daya angkat, gaya hambat, dan daya dorong. Desain pesawat terbang modern didasarkan pada penemuan-penemuan tersebut dan pada pentingnya sayap melengkung, yang juga diusulkan oleh Cayley. Dia membuat model pesawat terbang pertama dan juga membuat diagram elemen-elemen penerbangan vertikal. Dia juga mendesain pesawat layang pertama yang secara andal dilaporkan dapat membawa manusia terbang tinggi. Dia dengan tepat meramalkan bahwa penerbangan berkelanjutan tidak akan terjadi sampai mesin yang ringan dikembangkan untuk memberikan daya dorong dan daya angkat yang memadai. Wright bersaudara mengakui pentingnya peran Cayley dalam pengembangan penerbangan.

Proyek rekayasa umum

Cayley, dari Brompton-by-Sawdon, dekat Scarborough di Yorkshire, mewarisi Brompton Hall dan Wydale Hall serta perkebunan lainnya setelah kematian ayahnya, baronet ke-5. Tertangkap oleh optimisme zaman, ia terlibat dalam berbagai macam proyek teknik. Di antara banyak hal yang ia kembangkan adalah sekoci yang dapat berdiri sendiri, roda berjari-jari tegang, "Kereta Api Universal" (istilahnya untuk traktor ulat), sinyal otomatis untuk penyeberangan kereta api, sabuk pengaman, helikopter berskala kecil, dan semacam prototipe mesin pembakaran internal yang berbahan bakar mesiu (mesin mesiu). Dia menyarankan bahwa mesin yang lebih praktis dapat dibuat dengan menggunakan uap gas dan bukan mesiu, sehingga meramalkan mesin pembakaran internal modern. Dia juga berkontribusi di bidang prostetik, mesin udara, listrik, arsitektur teater, balistik, optik, dan reklamasi lahan, dan memiliki keyakinan bahwa kemajuan ini harus tersedia secara gratis.

Menurut Institution of Mechanical Engineers, George Cayley adalah penemu mesin udara panas pada tahun 1807: "Mesin udara panas pertama yang berhasil bekerja adalah milik Cayley, di mana banyak kecerdikan yang ditunjukkan dalam mengatasi kesulitan praktis yang timbul dari suhu kerja yang tinggi." Mesin udara panas keduanya pada tahun 1837 merupakan cikal bakal mesin pembakaran internal: "Pada tahun 1837, Sir George Cayley, Bart, Assoc. Inst. C.E., menerapkan produk pembakaran dari tungku tertutup, sehingga mereka harus bekerja langsung pada piston di dalam silinder. Pelat No. 9 mewakili sepasang mesin dengan prinsip ini, yang bersama-sama menghasilkan daya sebesar 8 HP, ketika piston bergerak dengan kecepatan 220 kaki per menit."

Mesin terbang

Cayley terutama dikenang karena studi dan eksperimen perintisnya dengan mesin terbang, termasuk pesawat layang yang dapat dikemudikan yang ia rancang dan bangun. Dia menulis risalah tiga bagian yang terkenal berjudul "On Aerial Navigation" (1809-1810), yang diterbitkan di Nicholson's Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts. Penemuan sketsa pada tahun 2007 di buku catatan sekolah Cayley (yang disimpan di arsip Royal Aeronautical Society Library) mengungkapkan bahwa bahkan di sekolah pun Cayley telah mengembangkan ide-idenya mengenai teori-teori penerbangan. Telah diklaim bahwa gambar-gambar ini menunjukkan bahwa Cayley mengidentifikasi prinsip bidang miring yang menghasilkan gaya angkat sejak tahun 1792. Untuk mengukur gaya hambat pada objek dengan kecepatan dan sudut serang yang berbeda, ia kemudian membangun "alat lengan berputar", sebuah pengembangan dari karya sebelumnya di bidang balistik dan hambatan udara. Dia juga bereksperimen dengan bagian sayap yang berputar dalam berbagai bentuk di tangga di Brompton Hall.

Eksperimen ilmiah ini menuntunnya untuk mengembangkan airfoil melengkung yang efisien dan mengidentifikasi empat gaya vektor yang memengaruhi pesawat: daya dorong, daya angkat, daya hambat, dan berat. Dia menemukan pentingnya sudut dihedral untuk stabilitas lateral dalam penerbangan, dan dengan sengaja mengatur pusat gravitasi dari banyak modelnya jauh di bawah sayap karena alasan ini; prinsip-prinsip ini memengaruhi pengembangan pesawat layang.

Sebagai hasil dari penyelidikannya terhadap banyak aspek teoritis penerbangan lainnya, banyak orang sekarang mengakui dia sebagai insinyur penerbangan pertama. Penekanannya pada ringan membuatnya menciptakan metode baru untuk membuat roda ringan yang digunakan secara umum saat ini. Untuk roda pendaratannya, ia mengubah gaya ruji dari kompresi menjadi tegangan dengan membuatnya dari tali yang diregangkan dengan ketat, yang pada dasarnya "menciptakan kembali roda". Kawat segera menggantikan tali dalam aplikasi praktis dan seiring waktu, roda kawat mulai digunakan secara umum pada sepeda, mobil, pesawat terbang, dan banyak kendaraan lainnya.

Model pesawat layang yang berhasil diterbangkan oleh Cayley pada tahun 1804 memiliki tata letak pesawat modern, dengan sayap berbentuk layang-layang di bagian depan dan bagian belakang yang dapat disesuaikan yang terdiri dari penstabil horisontal dan sirip vertikal. Sebuah pemberat yang dapat digerakkan memungkinkan penyesuaian pusat gravitasi model. Sekitar tahun 1843, ia adalah orang pertama yang menyarankan ide untuk pesawat konversi, sebuah ide yang dipublikasikan dalam sebuah makalah yang ditulis pada tahun yang sama. Pada beberapa waktu sebelum 1849, ia merancang dan membangun sebuah biplane yang diterbangkan oleh seorang anak laki-laki berusia sepuluh tahun yang tidak dikenal.

Kemudian, dengan bantuan dari cucunya George John Cayley dan insinyur residennya Thomas Vick, dia mengembangkan pesawat layang berskala lebih besar (mungkin juga dilengkapi dengan "flappers") yang terbang melintasi Brompton Dale di depan Wydale Hall pada tahun 1853. Penerbang dewasa pertama telah diklaim sebagai kusir, pelayan, atau kepala pelayan Cayley. Salah satu sumber (Gibbs-Smith) mengatakan bahwa itu adalah John Appleby, seorang karyawan Cayley; namun, tidak ada bukti yang pasti untuk mengidentifikasi pilot tersebut. Sebuah entri dalam volume IX dari Encyclopædia Britannica ke-8 tahun 1855 adalah catatan otoritatif yang paling kontemporer mengenai peristiwa tersebut. Sebuah biografi Cayley pada tahun 2007 (Richard Dee's The Man Who Discovered Flight: George Cayley and the First Airplane) mengklaim bahwa pilot pertama adalah cucu Cayley, George John Cayley (1826-1878).

Sebuah replika dari mesin tahun 1853 diterbangkan di tempat aslinya di Brompton Dale oleh Derek Piggott pada tahun 1973 untuk TV dan pada pertengahan tahun 1980-an untuk film IMAX On the Wing. Pesawat layang tersebut saat ini dipamerkan di Museum Udara Yorkshire.

Replika kedua dari Cayley Glider dibangun pada tahun 2003 oleh tim dari BAE Systems untuk memperingati ulang tahun ke-150 dari penerbangan aslinya. Dibangun dengan menggunakan bahan dan teknik modern, pesawat ini diuji coba oleh Alan McWhirter di RAF Pocklington, sebelum diterbangkan oleh Sir Richard Branson pada tanggal 5 Juli 2003 di Brompton Dale, tempat penerbangan pesawat layang yang asli. Virgin Atlantic mensponsori pembangunan replika pesawat layang tersebut. Pada tahun 2005, replika pesawat layang tersebut diangkut dan dibangun kembali di Salina, Kansas, sebagai bagian dari pertunjukan di darat untuk kembalinya penerbangan 'keliling dunia' Virgin Atlantic GlobalFlyer, dengan pesawat layang tersebut ditarik oleh kendaraan di sepanjang landasan pacu di depan kerumunan orang yang berkumpul. Kembali ke Inggris, pesawat layang replika tersebut diterbangkan sekali lagi untuk sebuah segmen dalam acara The One Show. Sekali lagi ditarik oleh kendaraan, pesawat layang ini melakukan penerbangan terpanjang dan tertinggi selama pembuatan film dan diterbangkan oleh Dave Holborn. Ditempatkan di tempat penyimpanan di lokasi BAE System di Farnborough, pesawat ini disumbangkan ke Museum Pesawat Terbang South Yorkshire pada tahun 2021 dan sekarang dipamerkan.

Peringatan

Cayley meninggal pada tahun 1857 dan dimakamkan di pemakaman Gereja All Saints di Brompton-by-Sawdon.

Dia diperingati di Scarborough di Universitas Hull, Kampus Scarborough, di mana sebuah aula tempat tinggal dan gedung pengajaran dinamai menurut namanya. Dia adalah salah satu dari banyak ilmuwan dan insinyur yang diperingati dengan memiliki aula tempat tinggal dan bar di Universitas Loughborough yang dinamai menurut namanya. University of Westminster juga menghormati kontribusi Cayley dalam pembentukan institusi ini dengan sebuah plakat emas di pintu masuk gedung Regent Street.

Terdapat papan pajangan dan film video di Royal Air Force Museum London di Hendon untuk menghormati pencapaian Cayley dan sebuah pameran modern dan film "Pioneers of Aviation" di Yorkshire Air Museum, Elvington, York. Sir George Cayley Sailwing Club adalah klub penerbangan bebas yang berbasis di North Yorkshire, yang berafiliasi dengan Asosiasi Gantole dan Paralayang Inggris, yang menggunakan namanya sejak didirikan pada tahun 1975.

Pada tahun 1974, Cayley dilantik ke dalam International Air & Space Hall of Fame.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Galileo Galilei

Galileo Galilei, lahir pada 15 Februari 1564 dan meninggal pada 8 Januari 1642, adalah seorang ilmuwan, fisikawan, dan insinyur Italia yang terkenal. Ia lahir di Pisa, yang pada saat itu merupakan bagian dari Kadipaten Florence.

Galileo dianggap sebagai salah satu tokoh utama dalam sejarah sains, dengan kontribusi penting dalam bidang astronomi observasional, fisika klasik, metode ilmiah, dan pengembangan sains modern.Dia melakukan penelitian dalam berbagai bidang, termasuk kecepatan, gravitasi, prinsip relativitas, inersia, gerak proyektil, serta sains dan teknologi terapan. Galileo juga terkenal sebagai penemu berbagai alat, seperti termoskop, kompas militer, dan mikroskop awal.Salah satu kontribusi terbesarnya adalah dalam mendukung heliosentrisme Copernicus, yang menyatakan bahwa Bumi berputar setiap hari dan mengelilingi Matahari. Pandangannya ini bertentangan dengan keyakinan yang dianut pada saat itu, terutama oleh Gereja Katolik. Galileo diadili oleh Inkuisisi Romawi pada tahun 1615 dan kemudian dipaksa untuk menarik pandangannya.

Karyanya yang paling terkenal adalah "Dialogue Concerning the Two Chief World Systems" (1632), di mana ia mempertahankan pandangannya terhadap heliosentrisme. Ini menyebabkan perselisihan dengan Gereja Katolik dan menyebabkan Galileo dijatuhi hukuman tahanan rumah untuk sisa hidupnya.Meskipun dianggap sebagai tokoh kontroversial pada zamannya, karya Galileo tetap relevan dan memengaruhi perkembangan sains modern. Salah satu karya terpentingnya adalah "Two New Sciences" (1638), di mana ia membahas kinematika dan kekuatan material.

Kehidupan awal dan keluarga

Galileo Galilei lahir di Pisa, Italia, pada tanggal 15 Februari 1564, sebagai anak pertama dari enam bersaudara dari pasangan Vincenzo Galilei dan Giulia Ammannati. Ayahnya, Vincenzo, adalah seorang lutenis, komposer, dan ahli teori musik. Dari ayahnya, Galileo belajar tentang skeptisisme terhadap otoritas yang mapan, sebuah sikap yang akan memengaruhi pandangannya terhadap ilmu pengetahuan.

Galileo tumbuh bersama tiga dari lima saudara kandungnya yang selamat saat masih bayi. Salah satu saudaranya, Michelangelo, juga menjadi seorang lutenis dan komposer. Namun, Michelangelo sering kali menjadi beban keuangan bagi Galileo, dan kadang-kadang Galileo harus meminjam uang untuk mendukung usaha musiknya.

Ketika Galileo berusia delapan tahun, keluarganya pindah ke Florence, tetapi dia ditinggalkan di bawah asuhan Muzio Tedaldi selama dua tahun. Kemudian, pada usia sepuluh tahun, Galileo bergabung dengan keluarganya di Florence dan tinggal di bawah pengawasan Jacopo Borghini.Pendidikan Galileo dimulai di Biara Vallombrosa, sekitar 30 km tenggara Florence, di mana ia mendapat pengajaran khususnya dalam bidang logika dari tahun 1575 hingga 1578. Hal ini menunjukkan awal minatnya dalam pemikiran ilmiah dan intelektual.

Karir dan kontribusi ilmiah pertama

Galileo Galilei, seorang figur kunci dalam sejarah sains, mengalami perjalanan yang unik dalam karirnya. Meskipun awalnya berminat pada imamat, dia akhirnya memutuskan untuk mengejar studi kedokteran di Universitas Pisa atas dorongan ayahnya. Namun, ketertarikannya pada matematika dan filsafat alam membawanya pada jalur yang berbeda. Setelah menghadiri kuliah tentang geometri, dia berhasil membujuk ayahnya untuk mengizinkannya mempelajari matematika dan filsafat alam.

Pada tahun 1589, Galileo diangkat sebagai ketua matematika di Universitas Pisa, dan setelah kematian ayahnya pada tahun 1591, dia bertanggung jawab atas adiknya Michelagnolo. Pindah ke Universitas Padua pada tahun 1592, dia menjadi dosen geometri, mekanika, dan astronomi hingga tahun 1610. Selama periode ini, Galileo membuat banyak penemuan signifikan dalam ilmu murni dan terapan.

Salah satu kontribusi utama Galileo adalah dalam bidang astronomi. Dia mengamati supernova Kepler pada tahun 1604 dan membuat temuan penting tentang pendulum berayun, yang kemudian digunakan untuk menciptakan penunjuk waktu yang akurat. Dengan teleskop buatannya, ia mengamati Bulan, menemukan satelit-satelit Jupiter, dan mengamati fase Venus, yang mendukung model heliosentris Copernicus.

Galileo juga terlibat dalam kontroversi ilmiah dan agama, terutama terkait dengan heliosentrisme. Pendiriannya tentang heliosentrisme bertentangan dengan pandangan gereja dan ilmiah pada saat itu. Dia mempertahankan pandangannya dengan mempresentasikan argumen matang dan menghadapi kritik dari sesama ahli sains dan orang-orang gereja. Kontroversi ini berujung pada pengadilan Inkuisisi Romawi terhadapnya, yang akhirnya memaksanya untuk menarik kembali dukungannya terhadap heliosentrisme. Meskipun demikian, warisan ilmiah dan kontribusinya terhadap revolusi ilmiah tidak terbantahkan.

Kematian

Galileo terus menerima pengunjung hingga beliau meninggal pada tanggal 8 Januari 1642, pada usia 77 tahun, karena demam dan masalah jantung. Adipati Agung Tuscany, Ferdinando II, menginginkan pemakaman Galileo di bagian utama Basilika Santa Croce, berdekatan dengan makam ayahnya dan leluhur lainnya, serta membangun makam marmer untuk menghormatinya. Namun, rencana ini dibatalkan setelah protes dari Paus Urbanus VIII dan keponakannya, Kardinal Francesco Barberini, karena Galileo telah dihukum oleh Gereja Katolik atas dugaan "ketidakpercayaan yang keras terhadap ajaran sesat". Sebagai gantinya, Galileo dimakamkan di sebuah ruangan kecil di dekat kapel novis di ujung koridor dari transept selatan basilika menuju sakristi. Kemudian, pada tahun 1737, jenazahnya dipindahkan kembali ke bagian utama basilika setelah sebuah monumen didirikan untuk menghormatinya. Selama pemindahan ini, tiga jari dan satu gigi dipindahkan dari jenazahnya. Salah satu dari jari tersebut saat ini dipamerkan di Museo Galileo di Florence, Italia.

Kontribusi ilmiah

Dalam panjangnya sejarah pengetahuan manusia, sedikit tokoh yang memiliki dampak serupa dengan Galileo Galilei. Dengan kombinasi uniknya antara eksperimen dan matematika, ia tidak hanya merevolusi pemahaman kita tentang gerak dan hukum alam, tetapi juga membuka jalan bagi pemisahan sains dari filsafat dan agama. Dalam bidang astronomi, Galileo menakjubkan dunia dengan pengamatan bulan-bulan Jupiter, fase Venus, dan penemuan-penemuan langit lainnya. Namun, kontribusinya tidak terbatas pada langit saja; dalam rekayasa, ia menciptakan alat-alat penting seperti kompas geometris dan termometer, sementara dalam fisika, ia mengemukakan prinsip dasar relativitas dan hukum kuadrat waktu untuk gerak jatuh. Tidak hanya seorang ilmuwan, Galileo juga seorang matematikawan terampil, yang menggunakan analisis matematisnya untuk membuktikan teori-teori fisika. Dengan berbagai kontribusinya yang meluas, Galileo Galilei tetap menjadi salah satu tokoh paling berpengaruh dalam sejarah ilmu pengetahuan.

Disadur dari: en.wikipedia.org