Pesawat tempur

Pesawat tempur (pada awalnya juga pesawat pengejar)[a] adalah pesawat militer yang dirancang terutama untuk pertempuran udara-ke-udara. Dalam konflik militer, peran pesawat tempur adalah untuk membangun superioritas udara di medan perang. Dominasi wilayah udara di atas medan perang memungkinkan pesawat pengebom dan pesawat tempur untuk melakukan pengeboman taktis dan strategis terhadap target musuh.

Fitur kinerja utama pesawat tempur tidak hanya mencakup daya tembaknya, tetapi juga kecepatan tinggi dan kemampuan manuver relatif terhadap pesawat target. Keberhasilan atau kegagalan upaya kombatan untuk mendapatkan superioritas udara bergantung pada beberapa faktor termasuk keterampilan pilotnya, kesehatan taktis doktrinnya untuk mengerahkan pesawat tempurnya, dan jumlah serta kinerja pesawat tempur tersebut.

Banyak pesawat tempur modern juga memiliki kemampuan sekunder seperti serangan darat dan beberapa jenis, seperti pesawat pengebom, dirancang sejak awal untuk peran ganda. Desain pesawat tempur lainnya sangat terspesialisasi sambil tetap mengisi peran superioritas udara utama, dan ini termasuk pencegat, pesawat tempur berat, dan pesawat tempur malam.

Sejarah

Sejak Perang Dunia I, mencapai dan mempertahankan superioritas udara telah dianggap penting untuk meraih kemenangan dalam peperangan konvensional.

Pesawat tempur terus dikembangkan sepanjang Perang Dunia I, untuk menghalangi pesawat musuh dan dirigibles untuk mengumpulkan informasi melalui pengintaian di medan perang. Pesawat tempur awal berukuran sangat kecil dan dipersenjatai dengan ringan menurut standar yang ada, dan sebagian besar merupakan pesawat biplanes yang dibangun dengan rangka kayu yang dilapisi kain, dan kecepatan maksimum sekitar 100 mph (160 km/jam). Ketika kontrol atas wilayah udara atas tentara menjadi semakin penting, semua negara besar mengembangkan pesawat tempur untuk mendukung operasi militer mereka. Di antara kedua perang tersebut, kayu sebagian besar digantikan sebagian atau seluruhnya oleh tabung logam, dan akhirnya struktur kulit bertekanan aluminium (monocoque) mulai mendominasi.

Pada Perang Dunia II, sebagian besar pesawat tempur adalah monoplanes yang seluruhnya terbuat dari logam yang dipersenjatai dengan baterai senapan mesin atau meriam dan beberapa di antaranya memiliki kecepatan mendekati 400 mph (640 km/jam). Sebagian besar pesawat tempur hingga saat ini memiliki satu mesin, tetapi sejumlah pesawat tempur bermesin ganda juga dibuat; namun pesawat-pesawat ini ternyata kalah bersaing dengan pesawat tempur bermesin tunggal dan dialihkan ke tugas-tugas lain, seperti pesawat tempur malam hari yang dilengkapi dengan perangkat radar primitif.

Pada tahun 1950-an, radar dipasang pada pesawat tempur harian, karena jarak tembak udara-ke-udara yang semakin jauh, pilot tidak dapat lagi melihat cukup jauh ke depan untuk mempersiapkan diri menghadapi lawan. Selanjutnya, kemampuan radar berkembang pesat dan sekarang menjadi metode utama akuisisi target. Sayap dibuat lebih tipis dan disapu ke belakang untuk mengurangi hambatan transonik, yang membutuhkan metode manufaktur baru untuk mendapatkan kekuatan yang memadai. Kulit tidak lagi berupa lembaran logam yang dipaku pada struktur, tetapi digiling dari lempengan paduan yang besar. Penghalang suara telah dipatahkan, dan setelah beberapa kali salah start karena perubahan yang diperlukan dalam kontrol, kecepatan dengan cepat mencapai Mach 2, di mana pesawat tidak dapat bermanuver secara memadai untuk menghindari serangan.

Rudal udara-ke-udara sebagian besar menggantikan senjata dan roket pada awal 1960-an karena keduanya diyakini tidak dapat digunakan pada kecepatan yang dicapai, namun Perang Vietnam menunjukkan bahwa senjata masih memiliki peran, dan sebagian besar pesawat tempur yang dibuat sejak saat itu dilengkapi dengan meriam (biasanya antara 20 dan 30 mm (0,79 dan 1,18 inci) di samping rudal. Sebagian besar pesawat tempur modern dapat membawa setidaknya sepasang rudal udara-ke-udara.

Pada tahun 1970-an, turbofan menggantikan turbojet, meningkatkan penghematan bahan bakar sehingga pesawat pendukung mesin piston terakhir dapat digantikan dengan jet, sehingga memungkinkan pesawat tempur multi-peran. Struktur sarang lebah mulai menggantikan struktur giling, dan komponen komposit pertama mulai muncul pada komponen yang mengalami sedikit tekanan.

Dengan peningkatan yang stabil dalam komputer, sistem pertahanan menjadi semakin efisien. Untuk mengatasi hal ini, teknologi siluman telah diupayakan oleh Amerika Serikat, Rusia, India, dan Cina. Langkah pertama adalah menemukan cara untuk mengurangi pantulan pesawat terhadap gelombang radar dengan mengubur mesin, menghilangkan sudut tajam, dan mengalihkan pantulan apa pun dari perangkat radar kekuatan lawan. Berbagai bahan ditemukan untuk menyerap energi dari gelombang radar, dan dimasukkan ke dalam lapisan khusus yang sejak saat itu digunakan secara luas. Struktur komposit telah tersebar luas, termasuk komponen struktural utama, dan telah membantu mengimbangi peningkatan berat pesawat yang terus meningkat-sebagian besar pesawat tempur modern lebih besar dan lebih berat daripada pesawat pengebom menengah Perang Dunia II.

Karena pentingnya superioritas udara, sejak masa awal pertempuran udara angkatan bersenjata terus bersaing untuk mengembangkan pesawat tempur berteknologi unggul dan mengerahkan pesawat tempur ini dalam jumlah yang lebih besar, dan pengerahan armada pesawat tempur yang layak menghabiskan sebagian besar anggaran pertahanan angkatan bersenjata modern.

Pasar pesawat tempur global bernilai $45,75 miliar pada tahun 2017 dan diproyeksikan oleh Frost & Sullivan sebesar $47,2 miliar pada tahun 2026: 35% program modernisasi dan 65% pembelian pesawat, yang didominasi oleh Lockheed Martin F-35 dengan 3.000 pengiriman dalam kurun waktu 20 tahun.

Klasifikasi

Pesawat tempur terutama dirancang untuk pertempuran udara-ke-udara. Jenis tertentu dapat dirancang untuk kondisi pertempuran tertentu, dan dalam beberapa kasus untuk peran tambahan seperti pertempuran udara-ke-darat. Secara historis, Royal Flying Corps dan Royal Air Force Inggris menyebutnya sebagai "pengintai" hingga awal 1920-an, sementara Angkatan Darat AS menyebutnya sebagai pesawat "pengejar" hingga akhir 1940-an (menggunakan sebutan P, seperti pada Curtiss P-40 Warhawk, Republic P-47 Thunderbolt, dan Bell P-63 Kingcobra). Inggris mengubah sebutannya menjadi pesawat tempur pada tahun 1920-an, sementara Angkatan Darat AS melakukannya pada tahun 1940-an. Pesawat tempur jarak pendek yang dirancang untuk mempertahankan diri dari pesawat musuh yang datang dikenal sebagai pencegat.

Kelas pesawat tempur yang diakui meliputi:

• Pesawat tempur superioritas udara
• Pesawat tempur-pembom
• Pesawat tempur berat
• Pencegat
• Pesawat tempur ringan
• Pesawat tempur segala cuaca
• Pesawat tempur pengintai
• Pesawat tempur strategis

Dari jumlah tersebut, kelas pesawat pembom tempur, pesawat pengintai, dan pesawat tempur serang memiliki peran ganda, memiliki kualitas pesawat tempur di samping beberapa peran medan tempur lainnya. Beberapa desain pesawat tempur dapat dikembangkan dalam varian yang melakukan peran lain sepenuhnya, seperti serangan darat atau pengintaian tak bersenjata. Hal ini mungkin karena alasan politik atau keamanan nasional, untuk tujuan periklanan, atau alasan lainnya.

Sopwith Camel dan "pengintai tempur" lainnya pada Perang Dunia I melakukan banyak pekerjaan serangan darat. Pada Perang Dunia II, USAAF dan RAF sering kali memilih pesawat tempur daripada pesawat pengebom ringan atau pesawat pengebom selam, dan jenis-jenis seperti Republic P-47 Thunderbolt dan Hawker Hurricane yang tidak lagi kompetitif sebagai pesawat tempur udara diturunkan menjadi pesawat tempur darat. Beberapa pesawat, seperti F-111 dan F-117, telah menerima sebutan pesawat tempur meskipun tidak memiliki kemampuan tempur karena alasan politik atau alasan lainnya. Varian F-111B pada awalnya ditujukan untuk peran tempur dengan Angkatan Laut AS, tetapi dibatalkan. Pengaburan ini mengikuti penggunaan pesawat tempur sejak awal untuk operasi "serangan" atau "pemogokan" terhadap target darat dengan cara menembaki atau menjatuhkan bom kecil dan pembakar. Pesawat pembom tempur serbaguna yang memiliki banyak peran seperti McDonnell Douglas F/A-18 Hornet merupakan pilihan yang lebih murah daripada memiliki berbagai jenis pesawat khusus.

Beberapa pesawat tempur termahal seperti Grumman F-14 Tomcat dari Amerika Serikat, McDonnell Douglas F-15 Eagle, Lockheed Martin F-22 Raptor, dan Sukhoi Su-27 dari Rusia digunakan sebagai pencegat segala cuaca dan juga pesawat tempur superioritas udara, dan biasanya mengembangkan peran udara-ke-darat di akhir kariernya. Pencegat umumnya adalah pesawat yang dimaksudkan untuk menargetkan (atau mencegat) pesawat pengebom sehingga sering kali mengorbankan kemampuan manuver untuk kecepatan naik.

Sebagai bagian dari nomenklatur militer, sebuah huruf sering kali diberikan pada berbagai jenis pesawat untuk menunjukkan penggunaannya, bersama dengan nomor untuk menunjukkan pesawat tertentu. Huruf yang digunakan untuk menunjuk pesawat tempur berbeda di berbagai negara. Di dunia berbahasa Inggris, "F" sekarang sering digunakan untuk menunjukkan pesawat tempur (misalnya Lockheed Martin F-35 Lightning II atau Supermarine Spitfire F.22), meskipun "P" digunakan di AS untuk pengejaran (misalnya Curtiss P-40 Warhawk), terjemahan dari bahasa Prancis "C" (Dewoitine D.520 C.1) untuk Chasseur, sedangkan di Rusia "I" digunakan untuk Istrebitel, atau pembasmi (Polikarpov I-16).

Pesawat tempur superioritas udara

Seiring dengan berkembangnya jenis pesawat tempur, pesawat tempur superioritas udara muncul sebagai peran khusus di puncak kecepatan, kemampuan manuver, dan sistem persenjataan udara-ke-udara - yang mampu bertahan melawan semua pesawat tempur lain dan membangun dominasinya di langit di atas medan perang.

Pencegat

Pencegat adalah pesawat tempur yang dirancang khusus untuk mencegat dan menyerang pesawat musuh yang mendekat. Ada dua kelas umum pencegat: pesawat yang relatif ringan dalam peran pertahanan titik, dibuat untuk reaksi cepat, kinerja tinggi dan dengan jangkauan pendek, dan pesawat yang lebih berat dengan avionik yang lebih komprehensif dan dirancang untuk terbang di malam hari atau di segala cuaca dan untuk beroperasi dalam jarak yang lebih jauh. Berasal dari Perang Dunia I, pada tahun 1929, pesawat tempur kelas ini dikenal sebagai pencegat.

Pesawat tempur malam dan segala cuaca

Peralatan yang diperlukan untuk penerbangan siang hari tidak memadai saat terbang di malam hari atau dalam jarak pandang yang buruk. Pesawat tempur malam dikembangkan selama Perang Dunia I dengan peralatan tambahan untuk membantu pilot terbang lurus, menavigasi, dan menemukan target. Dari varian modifikasi Royal Aircraft Factory B.E.2c pada tahun 1915, pesawat tempur malam telah berevolusi menjadi pesawat tempur segala cuaca yang sangat mumpuni.

Pesawat tempur strategis

Pesawat tempur strategis adalah jenis pesawat tempur yang cepat, bersenjata lengkap, dan jarak jauh, yang mampu bertindak sebagai pesawat tempur pengawal yang melindungi pesawat pengebom, melakukan serangan mendadak sebagai pesawat tempur penetrasi, dan melakukan patroli jarak jauh dari markas.

Pesawat pengebom rentan karena kecepatannya yang rendah, ukurannya yang besar, dan kemampuan manuvernya yang buruk. Pesawat tempur pengawal dikembangkan selama Perang Dunia II untuk berada di antara pesawat pengebom dan penyerang musuh sebagai perisai pelindung. Persyaratan utamanya adalah untuk jarak jauh, dengan beberapa pesawat tempur berat yang diberikan peran tersebut. Namun, pesawat-pesawat ini juga terbukti berat dan rentan, sehingga seiring dengan perkembangan perang, teknik seperti tank penerjun dikembangkan untuk memperluas jangkauan pesawat tempur konvensional yang lebih lincah.

Pesawat tempur penetrasi biasanya juga dipasang untuk peran serangan darat, sehingga mampu mempertahankan diri saat melakukan serangan mendadak.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Dihedral (aeronautika)

Dalam aeronautika, dihedral adalah sudut antara sayap kiri dan kanan (atau permukaan ekor) pesawat terbang. "Dihedral" juga digunakan untuk menggambarkan efek selip samping pada penggulungan pesawat.

Sudut dihedral adalah sudut ke atas dari horizontal sayap atau bidang ekor pesawat bersayap tetap. "Sudut anhedral" adalah nama yang diberikan untuk sudut dihedral negatif, yaitu ketika ada sudut ke bawah dari horizontal sayap atau bidang ekor pesawat sayap tetap.

Sudut dihedral memiliki pengaruh yang kuat terhadap efek dihedral, yang dinamai sesuai namanya. Efek dihedral adalah jumlah momen guling yang dihasilkan sebanding dengan jumlah sideslip. Efek dihedral merupakan faktor penting dalam stabilitas pesawat pada sumbu roll (mode spiral). Efek ini juga berkaitan dengan sifat osilasi roll Belanda pesawat dan kemampuan manuver pada sumbu roll.

Dihedral longitudinal adalah istilah yang relatif tidak jelas yang terkait dengan sumbu pitch pesawat terbang. Ini adalah sudut antara sumbu pengangkatan nol sayap dan sumbu pengangkatan nol ekor horizontal. Dihedral longitudinal dapat memengaruhi sifat kemampuan kontrol pada sumbu pitch dan sifat osilasi mode phugoid pesawat.

Ketika istilah "dihedral" (dari sebuah pesawat) digunakan dengan sendirinya, biasanya dimaksudkan sebagai "sudut dihedral". Namun, konteksnya dapat menunjukkan bahwa "efek dihedral" adalah makna yang dimaksudkan.

Sudut dihedral vs. efek dihedral

Sudut dihedral adalah sudut ke atas dari horizontal sayap pesawat terbang sayap tetap, atau permukaan nominal-horizontal yang dipasangkan pada pesawat terbang apa pun. Istilah ini juga bisa diterapkan pada sayap burung. Sudut dihedral juga digunakan pada beberapa jenis layang-layang seperti layang-layang kotak. Sayap dengan lebih dari satu perubahan sudut di sepanjang bentang penuh dikatakan sebagai polihedral.

Sudut dihedral memiliki efek stabilisasi yang penting pada benda terbang karena memiliki pengaruh yang kuat pada efek dihedral.

Efek dihedral pesawat terbang adalah momen guling yang dihasilkan dari kendaraan yang memiliki sudut selip bukan nol. Meningkatkan sudut dihedral pesawat akan meningkatkan efek dihedral pada pesawat. Namun, banyak parameter pesawat lain yang juga memiliki pengaruh kuat pada efek dihedral. Beberapa faktor penting ini adalah: sapuan sayap, pusat gravitasi vertikal, dan ketinggian serta ukuran apa pun pada pesawat yang mengubah gaya ke samping saat terjadi perubahan sideslip.

Dihedral longitudinal

Sudut dihedral pada pesawat terbang hampir selalu menyiratkan sudut antara dua permukaan yang berpasangan, satu di setiap sisi pesawat. Bahkan, hampir selalu berada di antara sayap kiri dan kanan. Namun, secara matematis dihedral berarti sudut antara dua bidang. Jadi, dalam aeronautika, dalam satu kasus, istilah "dihedral" diterapkan untuk mengartikan perbedaan sudut antara dua permukaan depan-ke-belakang:

Dihedral longitudinal adalah perbedaan antara sudut datangnya akord akar sayap dan sudut datangnya akord akar ekor horizontal.

Dihedral longitudinal juga dapat berarti sudut antara sumbu angkat-nol sayap dan sumbu angkat-nol ekor horizontal, bukan antara akord akar kedua permukaan. Ini adalah penggunaan yang lebih bermakna karena arah zero-lift berkaitan dengan trim dan stabilitas, sedangkan arah akord akar tidak.

Pengukuran ini juga sering disebut sebagai decalage.

Sejarah

Dalam geometri, sudut dihedral adalah sudut antara dua bidang. Penggunaan dalam penerbangan sedikit berbeda dengan penggunaan dalam geometri. Dalam penerbangan, penggunaan "dihedral" berevolusi menjadi sudut positif ke atas antara sayap kiri dan kanan, sementara penggunaan dengan awalan "an-" (seperti pada "anhedral") berevolusi menjadi sudut negatif ke bawah antara kedua sayap.

Kualitas penstabil aerodinamis dari sudut dihedral dijelaskan dalam sebuah artikel tahun 1810 yang berpengaruh oleh Sir George Cayley.

Menggunakan sudut dihedral untuk menyesuaikan efek dihedral

Selama desain pesawat sayap tetap (atau pesawat dengan permukaan horizontal), mengubah sudut dihedral biasanya merupakan cara yang relatif sederhana untuk menyesuaikan efek dihedral secara keseluruhan. Hal ini untuk mengimbangi pengaruh elemen desain lainnya pada efek dihedral. Elemen lain ini (seperti sapuan sayap, titik dudukan vertikal sayap, dll.) mungkin lebih sulit diubah daripada sudut dihedral. Akibatnya, jumlah sudut dihedral yang berbeda dapat ditemukan pada berbagai jenis pesawat sayap tetap. Sebagai contoh, sudut dihedral biasanya lebih besar pada pesawat bersayap rendah daripada pesawat bersayap tinggi yang serupa. Hal ini karena "ketinggian" sayap (atau "kerendahan" pusat gravitasi vertikal dibandingkan dengan sayap) secara alami menciptakan lebih banyak efek dihedral itu sendiri. Hal ini membuatnya lebih sedikit sudut dihedral yang diperlukan untuk mendapatkan jumlah efek dihedral yang dibutuhkan.

Kebingungan umum

Efek dihedral didefinisikan secara sederhana sebagai momen guling yang disebabkan oleh selip samping dan tidak ada yang lain. Momen guling yang disebabkan oleh hal-hal lain yang mungkin terkait dengan sideslip memiliki nama yang berbeda.

Efek dihedral tidak disebabkan oleh laju yaw, maupun laju perubahan sideslip. Karena efek dihedral diperhatikan oleh pilot ketika "rudder diterapkan", banyak pilot dan ahli lainnya menjelaskan bahwa momen guling disebabkan oleh satu sayap yang bergerak lebih cepat di udara dan satu sayap lebih lambat. Memang, ini adalah efek yang sebenarnya, tetapi bukan efek dihedral, yang disebabkan oleh sudut sideslip, bukan karena mencapai sudut tersebut. Efek lain ini disebut "momen guling akibat laju yaw" dan "momen guling akibat laju sideslip".

Efek dihedral bukanlah stabilitas guling itu sendiri. Stabilitas guling lebih tepat disebut "stabilitas mode spiral" dan efek dihedral adalah faktor yang berkontribusi terhadapnya.

Faktor-faktor lain yang berkontribusi terhadap efek dihedral

Faktor-faktor desain selain sudut dihedral juga berkontribusi terhadap efek dihedral. Masing-masing meningkatkan atau mengurangi efek dihedral total pesawat ke tingkat yang lebih besar atau lebih kecil.

Sapuan balik

Sweepback sayap juga meningkatkan efek dihedral, sekitar 1° dihedral efektif untuk setiap 10° sweepback. Ini adalah salah satu alasan konfigurasi anhedral pada pesawat dengan sudut sapuan tinggi, serta pada beberapa pesawat, bahkan pada pesawat bersayap rendah seperti Tu-134 dan Tu-154, dengan pesawat biplanes kecil Jerman tahun 1930-an - 1945 dari Bücker Flugzeugbau, pesawat latih dua kursi Bucker Jungmann dan pesawat biplanes kompetisi aerobatik yang lebih terkenal, Bücker Jungmeister, keduanya memiliki sekitar 11° sweepback sayap yang memberikan kedua desain tingkat efek dihedral, di luar jumlah dihedral yang kecil yang juga dimiliki oleh kedua desain pesawat tersebut.

Lokasi sayap

Lokasi sayap pada pesawat bersayap tetap juga akan mempengaruhi efek dihedral. Konfigurasi sayap tinggi memberikan sekitar 5° dihedral efektif dibandingkan konfigurasi sayap rendah.

Efek dari efek dihedral yang terlalu banyak

Efek samping dari efek dihedral yang terlalu besar, yang disebabkan oleh sudut dihedral yang berlebihan, antara lain, dapat berupa kopling yaw-roll (kecenderungan pesawat untuk melakukan Dutch roll). Hal ini tidak menyenangkan untuk dialami, atau dalam kondisi ekstrem dapat menyebabkan hilangnya kendali atau dapat membuat pesawat mengalami tekanan berlebih.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Dinamika fluida komputasi

Dinamika fluida komputasi (CFD) adalah cabang mekanika fluida yang menggunakan analisis numerik dan struktur data untuk menganalisis dan memecahkan masalah yang melibatkan aliran fluida. Komputer digunakan untuk melakukan perhitungan yang diperlukan untuk mensimulasikan aliran fluida aliran bebas, dan interaksi fluida (cairan dan gas) dengan permukaan yang ditentukan oleh kondisi batas. Dengan superkomputer berkecepatan tinggi, solusi yang lebih baik dapat dicapai, dan sering kali diperlukan untuk memecahkan masalah terbesar dan paling kompleks. Penelitian yang sedang berlangsung menghasilkan perangkat lunak yang meningkatkan akurasi dan kecepatan skenario simulasi yang kompleks seperti aliran transonik atau turbulen. Validasi awal perangkat lunak tersebut biasanya dilakukan dengan menggunakan peralatan eksperimental seperti terowongan angin. Selain itu, analisis analitis atau empiris yang telah dilakukan sebelumnya untuk masalah tertentu dapat digunakan sebagai perbandingan. Validasi akhir sering kali dilakukan dengan menggunakan pengujian skala penuh, seperti uji terbang.

CFD diterapkan pada berbagai masalah penelitian dan teknik di banyak bidang studi dan industri, termasuk aerodinamika dan analisis kedirgantaraan, hipersonik, simulasi cuaca, ilmu pengetahuan alam dan teknik lingkungan, desain dan analisis sistem industri, teknik biologi, aliran fluida dan perpindahan panas, analisis mesin dan pembakaran, serta efek visual untuk film dan game.

Latar belakang dan sejarah

Dasar fundamental dari hampir semua masalah CFD adalah persamaan Navier-Stokes, yang mendefinisikan banyak aliran fluida satu fase (gas atau cairan, tetapi tidak keduanya). Persamaan-persamaan ini dapat disederhanakan dengan menghilangkan istilah yang menggambarkan aksi viskos untuk menghasilkan persamaan Euler. Penyederhanaan lebih lanjut, dengan menghilangkan istilah yang menggambarkan vortisitas menghasilkan persamaan potensial penuh. Terakhir, untuk gangguan kecil pada aliran subsonik dan supersonik (bukan transonik atau hipersonik), persamaan-persamaan ini dapat dilinearisasi untuk menghasilkan persamaan potensial yang dilinearisasi.

Secara historis, metode pertama kali dikembangkan untuk menyelesaikan persamaan potensial terlinearisasi. Metode dua dimensi (2D), menggunakan transformasi konformal dari aliran di sekitar silinder ke aliran di sekitar airfoil dikembangkan pada tahun 1930-an.

Salah satu jenis perhitungan paling awal yang menyerupai CFD modern adalah yang dilakukan oleh Lewis Fry Richardson, dalam artian bahwa perhitungan ini menggunakan beda hingga dan membagi ruang fisik dalam sel. Meskipun gagal secara dramatis, perhitungan ini, bersama dengan buku Richardson yang berjudul Weather Prediction by Numerical Process, menjadi dasar bagi CFD modern dan meteorologi numerik. Faktanya, perhitungan CFD awal selama tahun 1940-an menggunakan ENIAC menggunakan metode yang hampir sama dengan yang ada di buku Richardson tahun 1922.

Daya komputer yang tersedia mempercepat pengembangan metode tiga dimensi. Mungkin pekerjaan pertama yang menggunakan komputer untuk memodelkan aliran fluida, seperti yang diatur oleh persamaan Navier-Stokes, dilakukan di Los Alamos National Lab, dalam kelompok T3. Kelompok ini dipimpin oleh Francis H. Harlow, yang secara luas dianggap sebagai salah satu pionir CFD. Dari tahun 1957 hingga akhir 1960-an, kelompok ini mengembangkan berbagai metode numerik untuk mensimulasikan aliran fluida dua dimensi transien, seperti metode partikel-dalam-sel,  metode fluida-dalam-sel, metode fungsi aliran vortisitas,  dan metode penanda-dan-sel. Metode fungsi aliran vortisitas Fromm untuk aliran 2D, transien, dan tak mampu mampat merupakan perlakuan pertama untuk aliran tak mampu mampat yang berkontur kuat di dunia.

Makalah pertama dengan model tiga dimensi diterbitkan oleh John Hess dan A.M.O. Smith dari Douglas Aircraft pada tahun. Metode ini mendiskritkan permukaan geometri dengan panel-panel, yang menyebabkan kelas program ini disebut sebagai Metode Panel. Metode mereka sendiri disederhanakan, karena tidak menyertakan aliran pengangkatan dan oleh karena itu terutama diterapkan pada lambung kapal dan badan pesawat. Kode Panel pengangkatan pertama (A230) dijelaskan dalam sebuah makalah yang ditulis oleh Paul Rubbert dan Gary Saaris dari Boeing Aircraft pada tahun. Seiring berjalannya waktu, Kode Panel tiga dimensi yang lebih canggih dikembangkan di Boeing (PANAIR, A502), Lockheed (Quadpan), Douglas (HESS), McDonnell Aircraft (MACAERO), NASA (PMARC) dan Metode Analitik (WBAERO, USAERO dan VSAERO).

Beberapa (PANAIR, HESS, dan MACAERO) merupakan kode dengan orde yang lebih tinggi, menggunakan distribusi singularitas permukaan dengan orde yang lebih tinggi, sementara yang lain (Quadpan, PMARC, USAERO, dan VSAERO) menggunakan singularitas tunggal pada setiap panel permukaan. Keuntungan dari kode-kode dengan orde yang lebih rendah adalah bahwa kode-kode tersebut berjalan lebih cepat pada komputer-komputer pada masa itu. Saat ini, VSAERO telah berkembang menjadi kode multi-orde dan merupakan program yang paling banyak digunakan di kelas ini. Kode ini telah digunakan dalam pengembangan banyak kapal selam, kapal permukaan, mobil, helikopter, pesawat terbang, dan baru-baru ini turbin angin. Kode kembarannya, USAERO adalah metode panel tidak stabil yang juga telah digunakan untuk memodelkan hal-hal seperti kereta api berkecepatan tinggi dan kapal pesiar balap. Kode PMARC NASA dari versi awal VSAERO dan turunan dari PMARC, yang dinamai CMARC, juga tersedia secara komersial.

Dalam ranah dua dimensi, sejumlah Kode Panel telah dikembangkan untuk analisis dan desain airfoil. Kode-kode tersebut biasanya memiliki analisis lapisan batas yang disertakan, sehingga efek viskos dapat dimodelkan. Richard Eppler mengembangkan kode PROFILE, sebagian dengan dana NASA, yang mulai tersedia pada awal tahun 1980-an. Ini segera diikuti oleh kode XFOIL dari Mark Drela. Baik PROFILE maupun XFOIL menggabungkan kode panel dua dimensi, dengan kode lapisan batas yang digabungkan untuk pekerjaan analisis airfoil. PROFILE menggunakan metode transformasi konformal untuk desain airfoil inversi, sedangkan XFOIL memiliki transformasi konformal dan metode panel inversi untuk desain airfoil.

Langkah peralihan antara Kode Panel dan kode Full Potential adalah kode yang menggunakan persamaan Transonic Small Disturbance. Secara khusus, kode WIBCO tiga dimensi, yang dikembangkan oleh Charlie Boppe dari Grumman Aircraft pada awal tahun 1980-an telah banyak digunakan.

Langkah selanjutnya adalah persamaan Euler, yang menjanjikan solusi yang lebih akurat untuk aliran transonik. Metodologi yang digunakan oleh Jameson dalam kode FLO57 tiga dimensi (1981) digunakan oleh orang lain untuk menghasilkan program-program seperti program TEAM dari Lockheed dan program MGAERO dari IAI / Analytical Methods. MGAERO memiliki keunikan karena merupakan kode mesh kartesian yang terstruktur, sementara kebanyakan kode lainnya menggunakan kisi-kisi yang dipasang pada tubuh yang terstruktur (dengan pengecualian kode CART3D NASA yang sangat sukses, kode SPLITFLOW Lockheed, dan NASCART-GT dari Georgia Tech). Antony Jameson juga mengembangkan kode AIRPLANE tiga dimensi yang menggunakan kisi-misi tetrahedral yang tidak terstruktur.

Dalam ranah dua dimensi, Mark Drela dan Michael Giles, yang saat itu merupakan mahasiswa pascasarjana di MIT, mengembangkan program ISES Euler (sebenarnya sebuah rangkaian program) untuk desain dan analisis airfoil. Kode ini pertama kali tersedia pada tahun 1986 dan telah dikembangkan lebih lanjut untuk mendesain, menganalisis, dan mengoptimalkan airfoil tunggal atau multi-elemen, sebagai program MSES. MSES telah digunakan secara luas di seluruh dunia. Turunan dari MSES, untuk desain dan analisis airfoil dalam sebuah kaskade, adalah MISES, yang dikembangkan oleh Harold Youngren ketika ia menjadi mahasiswa pascasarjana di MIT.

Metodologi
Dalam semua pendekatan ini, prosedur dasar yang sama diikuti.

• Selama pemrosesan awal
  • Geometri dan batas-batas fisik dari masalah dapat ditentukan dengan menggunakan desain berbantuan komputer (CAD). Dari sana, data dapat diproses (dibersihkan) dan volume fluida (atau domain fluida) diekstraksi.
  • Volume yang ditempati oleh fluida dibagi menjadi sel-sel diskrit (mesh). Mesh dapat seragam atau tidak seragam, terstruktur atau tidak terstruktur, yang terdiri dari kombinasi elemen heksahedral, tetrahedral, prismatik, piramida, atau polihedral.
  • Pemodelan fisik didefinisikan - misalnya, persamaan gerak fluida + entalpi + radiasi + konservasi spesies
  • Kondisi batas ditentukan. Hal ini melibatkan penentuan perilaku dan sifat fluida pada semua permukaan yang membatasi domain fluida. Untuk masalah transien, kondisi awal juga ditentukan.
• Simulasi dimulai dan persamaan-persamaan diselesaikan secara iteratif sebagai kondisi tunak atau transien.
• Terakhir, postprocessor digunakan untuk analisis dan visualisasi solusi yang dihasilkan.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Balon (aeronautika)

Dalam bidang aeronautika, balon adalah jenis aerostat yang tidak bertenaga, tetapi tetap berada di atas atau mengapung di udara karena daya apungnya. Balon dapat berada dalam dua kondisi: bebas, yang berarti bergerak mengikuti arah angin, atau tertambat pada suatu titik tertentu. Berbeda dengan pesawat, yang merupakan aerostat bertenaga yang dapat mendorong dirinya sendiri di udara dengan cara yang terkendali.

Banyak balon dilengkapi dengan keranjang, gondola, atau kapsul yang digantung di bawah wadah utama untuk membawa orang atau peralatan, seperti kamera dan teleskop, serta mekanisme kontrol penerbangan. Keranjang tersebut biasanya digunakan untuk membawa penumpang atau muatan lainnya, sementara balon sendiri menyediakan daya apung untuk menjaga mereka di udara.

Prinsip

Balon secara konseptual adalah mesin terbang yang paling sederhana. Balon terdiri dari selubung kain yang berisi gas yang lebih ringan dari udara sekitarnya. Karena massa jenis keseluruhan balon kurang dari lingkungan sekitarnya, balon akan naik dengan membawa sebuah keranjang di bawahnya yang membawa penumpang atau muatan. Meskipun balon tidak memiliki sistem penggerak, pengendalian arah dapat dilakukan dengan mengatur ketinggian balon untuk menemukan arah angin yang diinginkan.

Terdapat tiga jenis utama balon:

1. Balon udara panas atau Montgolfière: Balon ini memperoleh daya apungnya dengan memanaskan udara di dalamnya. Ini adalah jenis balon yang paling umum.

2. Balon gas atau Charlière: Balon ini diisi dengan gas yang memiliki berat molekul lebih rendah dari udara sekitarnya. Sebagian besar balon gas beroperasi dengan tekanan internal gas yang sama dengan tekanan atmosfer sekitarnya. Gas-gas yang digunakan termasuk helium, gas batu bara (karbon dioksida), dan sebelumnya hidrogen, meskipun sekarang penggunaan hidrogen jarang karena risiko kebakaran yang tinggi.

3. Tipe Rozière: Jenis balon ini memiliki kombinasi gas pengangkat yang dipanaskan dan tidak dipanaskan dalam kantong gas terpisah. Balon jenis ini terkadang digunakan untuk rekor penerbangan jarak jauh.

Baik balon udara panas maupun balon gas masih umum digunakan. Balon udara panas relatif murah dan populer untuk aktivitas olahraga penerbang balon karena tidak memerlukan bahan bermutu tinggi untuk selubungnya.

Sejarah

Anteseden

Lentera Kongming modern

Balon udara tak berawak telah disebutkan dalam sejarah Tiongkok. Pada era Tiga Kerajaan (220–280 M), Zhuge Liang dari kerajaan Shu Han menggunakan lentera udara untuk sinyal militer. Lentera ini dikenal dengan nama Lentera Kongming (孔明灯). Tentara Mongolia mempelajari lentera Kongming dari Tiongkok dan menggunakannya dalam Pertempuran Legnica selama invasi Mongol ke Polandia.

Pada tahun 1709, ulama Brasil-Portugis Bartolomeu de Gusmão membuat balon berisi udara panas naik ke dalam sebuah ruangan di Lisbon. Pada tanggal 8 Agustus 1709, di Lisbon, Gusmão berhasil mengangkat balon kecil yang terbuat dari kertas dengan udara panas sekitar empat meter di depan raja John V dan istana Portugis. Dia juga mengklaim telah membuat balon bernama Passarola (Burung Besar) dan berusaha mengangkat dirinya dari Kastil Saint George di Lisbon, mendarat sekitar satu kilometer jauhnya. Meskipun klaim atas prestasi ini masih belum pasti, catatan penerbangan ini terdapat dalam sumber yang digunakan oleh FAI (Fédération Aéronautique Internationale), meskipun jarak pasti dan kondisi penerbangan tersebut belum dikonfirmasi.

Balon modern pertama

Model balon Montgolfier bersaudara di Museum Sains London

Karya Henry Cavendish pada tahun 1766 tentang hidrogen menginspirasi Joseph Black untuk mengusulkan bahwa balon berisi hidrogen dapat terbang di udara.Penerbangan berawak pertama yang tercatat dilakukan dengan balon udara dibuat oleh Montgolfier bersaudara pada tanggal 21 November 1783. Penerbangan dimulai di Paris dan mencapai ketinggian sekitar 500 kaki. Pilotnya, Jean-François Pilâtre de Rozier dan François Laurent d'Arlandes, menempuh jarak sekitar 5,5 mil (8,9 km) dalam 25 menit.

Pada tanggal 1 Desember 1783, Profesor Jacques Charles dan Robert bersaudara melakukan penerbangan balon gas pertama, juga dari Paris. Balon berisi hidrogen mereka terbang hingga ketinggian hampir 2.000 kaki (600 m), tetap tinggi selama lebih dari 2 jam dan menempuh jarak 27 mil (43 km), mendarat di kota kecil Nesles-la-Vallée.

Pendakian balon Italia pertama dilakukan oleh Count Paolo Andreani dan dua penumpang lainnya pada tanggal 25 Februari 1784. Demonstrasi publik terjadi di Brugherio beberapa hari kemudian, pada tanggal 13 Maret 1784, ketika kendaraan terbang ke ketinggian 1.537 meter (5.043 kaki) dan menempuh jarak 8 kilometer (5.0 mil). Pada tanggal 28 Maret, Andreani menerima tepuk tangan meriah di La Scala, dan kemudian mendapat medali dari Joseph II, Kaisar Romawi Suci.

De Rozier, bersama dengan Joseph Proust, mengambil bagian dalam penerbangan selanjutnya pada tanggal 23 Juni 1784, dalam versi modifikasi dari balon pertama Montgolfiers yang diberi nama La Marie-Antoinette setelah Ratu. Mereka lepas landas di hadapan Raja Perancis dan Raja Gustav III dari Swedia. Balon tersebut terbang ke utara pada ketinggian sekitar 3.000 meter, di atas awan, menempuh jarak 52 km dalam 45 menit sebelum suhu dingin dan turbulensi memaksa mereka turun melewati Luzarches, antara Coye et Orry-la-Ville, dekat hutan Chantilly.

Pendakian balon pertama di Inggris dilakukan oleh James Tytler pada tanggal 25 Agustus 1784 di Edinburgh, Skotlandia, dengan balon udara. Bencana pesawat pertama terjadi pada bulan Mei 1785 ketika kota Tullamore, County Offaly, Irlandia mengalami kerusakan parah ketika jatuhnya balon yang mengakibatkan kebakaran yang menghanguskan sekitar 100 rumah, menjadikan kota tersebut sebagai rumah bagi bencana penerbangan pertama di dunia. Sampai hari ini, perisai kota menggambarkan seekor burung phoenix yang bangkit dari abu.

Jean-Pierre Blanchard melanjutkan penerbangan balon berawak pertama di Amerika pada tanggal 9 Januari 1793, setelah berkeliling Eropa untuk memecahkan rekor penerbangan balon pertama di negara-negara termasuk Austria, Belanda, Jerman, dan Polandia. Balon berisi hidrogen miliknya lepas landas dari halaman penjara di Philadelphia, Pennsylvania. Penerbangan mencapai ketinggian 5.800 kaki (1.770 m) dan mendarat di Gloucester County, New Jersey. Presiden George Washington termasuk di antara para tamu yang menyaksikan lepas landas. Sophie Blanchard, yang menikah dengan Jean-Pierre, adalah wanita pertama yang mengemudikan balonnya sendiri dan wanita pertama yang menjadikan balon sebagai karier.

Pada tanggal 29 September 1804, Abraham Hopman menjadi orang Belanda pertama yang berhasil melakukan penerbangan balon di Belanda.Balon gas menjadi jenis yang paling umum dari tahun 1790an hingga tahun 1960an. Balon observasi militer Prancis L'Intrépide tahun 1795 adalah pesawat tertua yang diawetkan di Eropa; itu dipajang di Museum Heeresgeschichtliches di Wina. Jules Verne menulis cerita pendek non-fiksi, yang diterbitkan pada tahun 1852, tentang terdampar di balon hidrogen.

Penggunaan militer

Penggunaan balon untuk keperluan militer pertama kali terjadi pada Pertempuran Fleurus pada tahun 1794, ketika L'Entreprenant digunakan oleh Korps Aerostatik Prancis untuk mengawasi pergerakan musuh. Pada tanggal 2 April 1794, korps aeronaut dibentuk di tentara Prancis; namun, masalah logistik terkait dengan produksi hidrogen di medan perang menyebabkan korps tersebut dibubarkan pada tahun 1799.Penggunaan balon dalam skala besar di bidang militer pertama kali terjadi selama Perang Saudara Amerika dengan pembentukan Union Army Balloon Corps pada tahun 1861. Selama Perang Paraguay (1864–1870), balon observasi digunakan oleh Angkatan Darat Brasil.

Inggris menggunakan balon untuk pengintaian dan observasi selama Ekspedisi Bechuanaland dan Ekspedisi Sudan pada tahun 1885. Meskipun eksperimen di Inggris telah dilakukan sejak tahun 1863, Sekolah Balon tidak didirikan di Chatham, Medway, Kent hingga tahun 1888. Balon observasi juga digunakan selama Perang Anglo-Boer (1899–1902).

Selama Perang Dunia I (1914–1918), balon banyak digunakan untuk mendeteksi pergerakan pasukan musuh dan mengarahkan tembakan artileri. Balon sering menjadi sasaran pesawat lawan dan biasanya dilengkapi dengan peluru pembakar untuk menyalakan hidrogen. Angkatan Darat Amerika Serikat memberikan Lencana Aeronaut kepada anggotanya yang merupakan pilot balon yang berkualifikasi.

Selama Perang Dunia II, Jepang meluncurkan ribuan "balon api" hidrogen ke arah Amerika Serikat dan Kanada. Inggris menggunakan balon untuk membawa pembakar ke Jerman Nazi dalam Operasi Keluar. Pada tahun 2018, balon dan layang-layang pembakar diluncurkan dari Gaza ke Israel, membakar sekitar 12.000 dunam (3.000 hektar) di Israel.Balon helium berukuran besar juga digunakan oleh pemerintah Korea Selatan dan aktivis swasta untuk membawa berita, radio ilegal, mata uang asing, dan hadiah kebersihan pribadi ke Korea Utara. Ini dianggap sebagai "perang psikologis" oleh pihak Korea Utara, yang mengancam akan menyerang Korea Selatan jika kegiatan semacam itu terus berlanjut.

Rekor balon

Sejak awal abad ke-20, pencapaian dalam penerbangan balon telah menunjukkan kemajuan yang luar biasa. Pada tahun 1910, Alan Hawley dan Augustus Post mencetak rekor jarak dengan melakukan perjalanan hampir 1.900 kilometer dari St. Louis ke Quebec dalam waktu 48 jam. Namun, rekor ini tidak bertahan lama karena pada tahun 1913, Hugo Kaulen bertahan di udara selama 87 jam. Pada tahun 1931, Auguste Piccard dan Paul Kipfer menjadi yang pertama mencapai stratosfer dengan balon. Rekor ketinggian terus ditingkatkan, dan pada tahun 1935, balon Explorer II mencapai ketinggian 22.066 meter. Kemudian, pada tahun 1976, Ed Yost berhasil menyeberangi Samudera Atlantik solo dengan balon. Selanjutnya, pada tahun 1999, Bertrand Piccard dan Brian Jones melakukan pelayaran keliling dunia balon nonstop pertama dalam sejarah. Rekor ketinggian tak berawak dicapai oleh JAXA pada tahun 2002, mencapai 53 kilometer di mesosfer. Puncaknya adalah pada tahun 2014, ketika Alan Eustace mencapai ketinggian 41.419 meter. Tahun 2015 menyaksikan rekor baru dalam jarak dan durasi, ketika Leonid Tiukhtyaev dan Troy Bradley menempuh perjalanan lebih dari 10.000 kilometer dengan balon helium. Semua pencapaian ini menandai kemajuan signifikan dalam eksplorasi udara menggunakan balon.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Astronautika

Astronautika, atau kadang disebut juga kosmonautika, merujuk pada praktik pengiriman pesawat ruang angkasa melampaui atmosfer bumi ke luar angkasa. Penerbangan luar angkasa menjadi salah satu aplikasi utama dalam bidang ini, dengan ilmu luar angkasa sebagai fokus utamanya.

Istilah "astronotika" (awalnya "astronotique" dalam bahasa Perancis) pertama kali diciptakan pada tahun 1920-an oleh J.-H. Rosny, yang merupakan presiden akademi Goncourt, dengan inspirasi dari bidang aeronautika. Seiring dengan adanya tumpang tindih teknis antara kedua bidang tersebut, istilah "dirgantara" sering digunakan untuk merujuk pada keduanya secara bersamaan. Pada tahun 1930, Robert Esnault-Pelterie menerbitkan buku pertama yang mengulas bidang penelitian ini.

Istilah "kosmonotika" (awalnya "kosmonotika" dalam bahasa Perancis) diperkenalkan pada tahun 1930-an oleh Ary Sternfeld melalui bukunya yang berjudul "Initiation à la Cosmonautique" (Pengantar kosmonautika). Sternfeld diberi Penghargaan Prix REP-Hirsch, yang kemudian dikenal sebagai Prix d'Astronautique, dari Masyarakat Astronomi Perancis pada tahun 1934.

Seperti halnya dalam aeronautika, aplikasi di luar angkasa juga harus bertahan dalam kondisi ekstrem, termasuk ruang hampa tingkat tinggi, radiasi di ruang antarplanet, dan sabuk magnet di orbit rendah Bumi. Kendaraan peluncuran luar angkasa harus dirancang untuk menahan tekanan yang besar, sedangkan satelit harus mampu mengatasi variasi suhu yang signifikan dalam waktu yang singkat. Keterbatasan pada massa juga menjadi tantangan utama bagi para insinyur astronautika, yang menghadapi tuntutan terus-menerus untuk mengurangi massa dalam desain agar muatan yang diangkut mencapai orbit dengan efisien.

Sejarah

Sejarah awal astronotika dimulai dengan aspek teoritis, di mana dasar matematika perjalanan luar angkasa ditegakkan oleh Isaac Newton dalam risalahnya tahun 1687 yang berjudul Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. Matematikawan lain seperti Leonhard Euler dari Swiss dan Joseph Louis Lagrange dari Prancis-Italia juga memberikan kontribusi penting pada abad ke-18 dan ke-19. Walaupun demikian, astronotika baru menjadi disiplin praktis pada pertengahan abad ke-20. Sementara itu, pertanyaan tentang penerbangan luar angkasa telah memicu imajinasi tokoh-tokoh sastra seperti Jules Verne dan H.G. Wells. Pada awal abad ke-20, ilmuwan kosmis Rusia, Konstantin Tsiolkovsky, menyusun persamaan roket yang mengatur pergerakan berbasis roket, memungkinkan penghitungan kecepatan akhir roket dari massa pesawat ruang angkasa (m₁), massa propelan dan pesawat ruang angkasa (m₀), dan kecepatan keluar propelan (ve).

Pada awal tahun 1920-an, Robert H. Goddard mengembangkan roket berbahan bakar cair, yang kemudian menjadi komponen penting dalam desain roket terkenal seperti V-2 dan Saturn V dalam beberapa dekade berikutnya.

Prix d'Astronautique (Hadiah Astronautika), yang diberikan oleh Société astronomique de France, merupakan penghargaan pertama dalam bidang ini. Penghargaan internasional ini, yang didirikan oleh pionir penerbangan dan astronotika Robert Esnault-Pelterie dan André-Louis Hirsch, diberikan dari tahun 1929 hingga 1939 sebagai pengakuan atas studi perjalanan antarplanet dan astronotika.

Pada pertengahan tahun 1950-an, dimulailah Perlombaan Luar Angkasa antara Uni Soviet dan Amerika Serikat.

Subdisiplin

Meskipun astronotika sering dianggap sebagai subjek yang khusus, para insinyur dan ilmuwan yang terlibat dalam bidang ini harus memiliki pengetahuan yang luas di berbagai bidang.

• Astrodinamika: Ini adalah studi tentang gerak orbital. Para ahli dalam bidang ini mempelajari topik seperti lintasan pesawat ruang angkasa, balistik, dan mekanika angkasa.

• Penggerak Pesawat Ruang Angkasa: Ini melibatkan studi tentang bagaimana pesawat ruang angkasa mengubah orbitnya dan bagaimana peluncurannya dilakukan. Banyak pesawat ruang angkasa dilengkapi dengan berbagai jenis mesin roket, sehingga sebagian besar penelitian berfokus pada jenis-jenis tenaga penggerak roket seperti bahan kimia, nuklir, atau listrik.

• Desain Pesawat Ruang Angkasa: Ini melibatkan rekayasa sistem yang khusus berkaitan dengan penggabungan semua subsistem yang diperlukan untuk kendaraan peluncuran atau satelit tertentu.

• Kontrol: Ini mencakup menjaga satelit atau roket pada orbit yang diinginkan (seperti dalam navigasi pesawat ruang angkasa) dan juga mengatur orientasinya (seperti dalam kontrol sikap).

• Lingkungan Luar Angkasa: Meskipun lebih merupakan sub-disiplin fisika daripada astronotika, dampak cuaca luar angkasa dan masalah lingkungan lainnya menjadi bidang studi yang semakin penting bagi perancang pesawat ruang angkasa.

• Bioastronotika: Ini adalah bidang studi yang melibatkan efek dan adaptasi organisme hidup terhadap lingkungan luar angkasa serta pengembangan teknologi untuk mendukung kehidupan di luar angkasa.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Pesawat Udara

Pesawat Udara adalah jenis pesawat aerostat yang lebih ringan dari udara, memungkinkannya untuk melakukan navigasi di udara dengan menggunakan kekuatannya sendiri. Aerostat mendapatkan daya angkatnya dari gas pengangkat yang memiliki kepadatan lebih rendah daripada udara di sekitarnya.

Pada awalnya, kapal udara menggunakan hidrogen sebagai gas pengangkat karena memiliki kapasitas angkat yang tinggi dan ketersediaan yang cukup. Namun, karena hidrogen mudah terbakar, penggunaan helium mulai dipertimbangkan meskipun lebih jarang dan mahal. Helium pertama kali ditemukan dalam jumlah besar di Amerika Serikat, sehingga untuk sementara waktu, helium hanya tersedia bagi kapal udara di negara tersebut. Meskipun demikian, sejak tahun 1960-an, sebagian besar kapal udara menggunakan helium, meskipun ada yang masih menggunakan udara panas.

Struktur sebuah kapal udara terdiri dari selubung yang bisa membentuk kantong gas atau berisi sejumlah sel yang berisi gas. Selain itu, kapal udara dilengkapi dengan mesin, awak, dan ruang muatan opsional yang biasanya ditempatkan di satu atau lebih gondola yang tergantung di bawah selubung.

Terdapat tiga jenis utama kapal udara: non-rigid, semi-rigid, dan rigid. Kapal udara non-kaku, yang sering disebut sebagai "balon udara," mengandalkan tekanan internal untuk mempertahankan bentuknya. Sementara itu, kapal udara semi-kaku mempertahankan bentuk selubungnya dengan tekanan internal, namun memiliki struktur pendukung seperti lunas tetap. Kapal udara kaku memiliki kerangka struktural luar yang mempertahankan bentuk dan menopang semua beban struktural, dengan gas pengangkat terkandung dalam satu atau lebih kantong gas atau sel internal. Kapal udara kaku pertama kali dikembangkan oleh Pangeran Ferdinand von Zeppelin, dengan sebagian besar produksi dilakukan oleh perusahaannya, Luftschiffbau Zeppelin, sehingga sering disebut sebagai zeppelin.

Kapal udara merupakan pesawat pertama yang mampu mengendalikan penerbangan bertenaga dan umumnya digunakan sebelum tahun 1940-an. Namun, penggunaannya mengalami penurunan karena pesawat terbang melampaui kemampuannya. Penurunan tersebut dipercepat oleh serangkaian kecelakaan besar, seperti kecelakaan kapal R101 Inggris pada tahun 1930, kecelakaan USS Akron dan USS Macon milik Angkatan Laut AS pada tahun 1933 dan 1935, serta pembakaran Hindenburg Jerman yang mengandung hidrogen pada tahun 1937. Sejak tahun 1960-an, kapal udara helium digunakan untuk keperluan di mana kemampuan untuk melayang dalam waktu lama lebih diutamakan daripada kecepatan dan kemampuan manuver, seperti periklanan, pariwisata, survei geologi, dan observasi udara.

Terminologi

Seiring perkembangan aeronautika sepanjang sejarahnya, terminologi yang berkaitan dengan pesawat udara telah mengalami evolusi. Pada fase awal, istilah seperti "kapal udara" merujuk kepada segala jenis mesin terbang yang dapat diarahkan. Pada tahun 1919, istilah ini diperinci menjadi "kapal pesiar udara" guna menggambarkan jenis pesawat penumpang yang lebih kecil. Selama dekade 1930-an, kapal terbang antarbenua terkadang juga diidentifikasi sebagai "kapal udara" atau "kapal terbang". Di era saat ini, istilah "pesawat udara" merujuk khususnya kepada balon bertenaga yang dapat dikendalikan, dengan variasi tertentu seperti kaku, semi-kaku, atau non-kaku.

Arsitektur semi-kaku menjadi fokus terbaru, mengikuti kemajuan dalam struktur yang dapat dideformasi, yang bertujuan untuk mengurangi berat dan volume pesawat. Aerostat, sebagai jenis pesawat yang mengandalkan daya apung atau gaya angkat statis, termasuk balon yang ditambatkan, juga menjadi bagian integral dari perbendaharaan pesawat udara saat ini. Aerostat mampu mengangkat muatan berat ke ketinggian yang signifikan dan mempertahankan posisinya di udara dalam jangka waktu yang panjang, seringkali berfungsi sebagai platform untuk layanan telekomunikasi. Balon udara, yang merupakan varian aerostat yang tidak kaku, termasuk balon rentetan dengan bentuk yang ramping dan sirip ekor untuk stabilisasi. Awalnya, istilah "Zeppelin" merujuk pada kapal udara kaku yang diproduksi oleh Perusahaan Zeppelin Jerman. Sementara itu, pesawat udara hibrida mengintegrasikan kontribusi aerostatik positif dengan tenaga penggerak atau kontribusi aerodinamis.

Klasifikasi

Pesawat udara dapat diklasifikasikan berdasarkan metode konstruksinya menjadi tipe kaku, semi-kaku, dan non-kaku. Pesawat kaku memiliki kerangka yang kokoh yang dilapisi oleh kulit luar atau selubung, dengan satu atau lebih kantong gas di dalamnya untuk memberikan daya angkat. Pesawat jenis ini umumnya tidak bertekanan dan dapat dibuat dalam berbagai ukuran. Sebagian besar pesawat Zeppelin Jerman termasuk dalam kategori ini. Sementara itu, pesawat semi-kaku memiliki struktur pendukung dengan selubung utama yang mempertahankan bentuknya karena tekanan internal dari gas pengangkat. Biasanya, pesawat semacam ini memiliki lunas yang diperpanjang dan sistem artikulasi di bagian bawah selubung untuk menjaga kestabilannya. Di sisi lain, pesawat non-kaku, yang sering disebut sebagai "balon udara", bergantung sepenuhnya pada tekanan gas internal untuk mempertahankan bentuknya. Berbeda dengan pesawat kaku, selubung gas pesawat non-kaku tidak memiliki kompartemen, tetapi umumnya dilengkapi dengan kantong internal yang berisi udara (balon). Saat terbang pada ketinggian yang lebih tinggi, gas pengangkat mengembang dan udara dari balon tersebut dikeluarkan melalui katup untuk menjaga bentuk lambung. Ketika kembali ke permukaan laut, prosesnya terbalik, dengan udara dipompa kembali ke dalam balon dengan menggunakan udara dari knalpot mesin dan blower tambahan.

Sejarah

Pionir awal

Abad 17-18

Penyeberangan Selat Inggris oleh Blanchard pada tahun 1785

Pada tahun 1670, Pastor Francesco Lana de Terzi dari ordo Jesuit, yang sering disebut sebagai "Bapak Aeronautika", menerbitkan deskripsi tentang "Kapal Udara" yang didukung oleh empat bola tembaga yang dievakuasi udaranya. Meskipun prinsip dasarnya masuk akal, konsep pesawat seperti itu tidak dapat direalisasikan pada masa itu maupun saat ini. Hal ini disebabkan oleh tekanan udara eksternal yang akan menyebabkan bola-bola tersebut runtuh kecuali jika ketebalannya dibuat sedemikian rupa sehingga membuatnya terlalu berat untuk mengapung. Pesawat hipotetis yang memanfaatkan prinsip ini dikenal sebagai pesawat vakum.

Pada tahun 1709, pendeta Jesuit Brasil-Portugis Bartolomeu de Gusmão berhasil membuat sebuah balon udara bernama Passarola terbang di hadapan pengadilan Portugis yang tercengang. Peristiwa tersebut terjadi pada tanggal 8 Agustus 1709, di halaman Casa da Índia, di kota Lisbon, ketika Pastor Bartolomeu de Gusmão melakukan demonstrasi Passarola yang pertama. Meskipun balon tersebut terbakar tanpa meninggalkan tanah pada percobaan pertama, namun pada percobaan kedua, balon tersebut berhasil naik hingga ketinggian 95 meter. Balon itu berukuran kecil, terbuat dari kertas coklat tebal, berisi udara panas yang dihasilkan oleh "api bahan yang terkandung dalam mangkuk tanah liat yang tertanam di dasar nampan kayu berlapis lilin". Peristiwa tersebut disaksikan oleh Raja John V dari Portugal dan calon Paus Innosensius XIII.

Sebuah konsep kapal udara yang lebih praktis dijelaskan oleh Letnan Jean Baptiste Marie Meusnier melalui sebuah makalah berjudul "Mémoire sur l'équilibre des machine aérostatiques" (Memoar tentang keseimbangan mesin aerostatis) yang diserahkan kepada Akademi Prancis pada tanggal 3 Desember 1783. 16 gambar berwarna kapal udara air diterbitkan pada tahun berikutnya, menggambarkan amplop ramping sepanjang 260 kaki (79 m) dengan balon internal yang dapat diatur untuk mengatur daya angkat. Kapal tersebut dilengkapi dengan gerbong panjang yang bisa berfungsi sebagai perahu jika terpaksa mendarat di air. Pesawat itu dirancang untuk digerakkan oleh tiga baling-baling dan dikemudikan dengan kemudi belakang seperti layar. Pada tahun 1784, Jean-Pierre Blanchard memasang baling-baling bertenaga tangan ke sebuah balon udara, menjadi alat penggerak pertama yang tercatat dibawa ke udara. Kemudian, pada tahun 1785, ia berhasil menyeberangi Selat Inggris dengan balon yang dilengkapi sayap yang berfungsi untuk menghasilkan dorongan, serta ekor mirip burung untuk kemudi.

Abad ke-19

Balon navigasi yang dikembangkan oleh Henri Dupuy de Lôme pada tahun 1872

Pada abad ke-19, terjadi upaya terus-menerus untuk mengembangkan metode penggerak pada balon udara. Salah satu contoh adalah William Bland dari Australia yang mengirimkan desain "pesawat Atmotic" ke Pameran Besar London pada tahun 1851. Desain tersebut mengusung konsep balon memanjang dengan mesin uap yang menggerakkan baling-baling kembar yang tergantung di bawahnya. Daya angkat balon tersebut diperkirakan mencapai 5 ton, dengan mobil berbahan bakar seberat 3,5 ton, sehingga memberikan muatan seberat 1,5 ton. Bland percaya bahwa pesawat tersebut mampu mencapai kecepatan 80 km/jam dan dapat terbang dari Sydney ke London dalam waktu kurang dari seminggu.

Pada tahun 1852, Henri Giffard mencatatkan prestasi sebagai orang pertama yang melakukan penerbangan bertenaga mesin dengan pesawat bertenaga uap yang terbang sejauh 27 km. Kemudian, kapal udara mengalami perkembangan pesat selama dua dekade berikutnya. Solomon Andrews pada tahun 1863 berhasil menerbangkan desain aereon, sebuah pesawat udara yang tidak bertenaga namun dapat dikontrol di Perth Amboy, New Jersey, dan menawarkannya kepada Militer AS selama Perang Saudara. Konsep ini menggunakan perubahan gaya angkat untuk memberikan dorongan, tanpa memerlukan pembangkit listrik.

Pada tahun 1872, arsitek angkatan laut Perancis Dupuy de Lome meluncurkan balon besar yang dapat dinavigasi, dilengkapi dengan baling-baling besar yang diputar oleh delapan orang. Meskipun demikian, balon ini baru selesai dikembangkan setelah berakhirnya perang Perancis-Prusia. Kemudian, pada tahun yang sama, Paul Haenlein melakukan penerbangan menggunakan mesin pembakaran internal yang menggunakan gas batubara untuk mengembang selubungnya, menjadi penggunaan pertama mesin tersebut dalam menggerakkan pesawat terbang.

Pada tahun 1874, Micajah Clark Dyer mengajukan Paten AS untuk peralatan navigasi udara yang menggunakan kombinasi sayap dan roda dayung untuk navigasi dan penggerak. Dalam operasinya, sayap menerima gerakan naik dan turun seperti sayap burung, dan dapat diatur pada suatu sudut untuk memberikan dorongan ke depan. Roda dayung dijadikan sebagai penggerak mesin, mirip dengan penggerak kapal di dalam air. Pada tahun 1883, Gaston Tissandier melakukan penerbangan pertama yang ditenagai listrik dengan memasang motor listrik Siemens pada pesawatnya.

Penerbangan bebas pertama yang sepenuhnya dikontrol dilakukan pada tahun 1884 oleh Charles Renard dan Arthur Constantin Krebs dengan pesawat Angkatan Darat Prancis, La France. Pesawat ini menempuh jarak 8 km dalam waktu 23 menit dengan bantuan motor listrik, menjadi pencapaian signifikan dalam sejarah penerbangan. Sejumlah penemuan dan eksperimen dilakukan pada periode ini, menandai langkah awal dalam perkembangan pesawat udara yang lebih maju.

Awal abad ke-20

Pada bulan Juli 1900, Luftschiff Zeppelin LZ1 membuat penerbangan perdananya, yang menjadi momen bersejarah dalam perkembangan penerbangan. Ini menandai dimulainya kesuksesan pesawat udara ikonik yang dikenal sebagai Zeppelin, dinamai sesuai dengan Pangeran Ferdinand von Zeppelin, yang memulai merancangnya pada akhir 1890-an. LZ1 mengalami kegagalan pada tahun 1900, namun LZ2 yang lebih berhasil berhasil diciptakan pada tahun 1906. Konstruksi Zeppelin terdiri dari kerangka kisi segitiga yang dilapisi kain dan diisi dengan sel-sel gas terpisah. Awak dan mesinnya ditempatkan di gondola yang digantung di bawah lambung kapal, sedangkan baling-baling penggerak dipasang di samping rangka melalui poros penggerak yang panjang. Gondola juga mencakup kompartemen penumpang yang kemudian diadaptasi untuk membawa bom.

Sementara itu, Alberto Santos-Dumont, seorang pemuda Brasil yang tinggal di Prancis, mengeksplorasi minatnya dalam penerbangan dengan merancang berbagai balon udara sebelum akhirnya beralih ke pesawat terbang. Pada tanggal 19 Oktober 1901, dia mencatat pencapaian mengemudikan pesawat Nomor 6-nya dari Parc Saint Cloud, mengitari Menara Eiffel, dan kembali dalam waktu kurang dari tiga puluh menit. Keberhasilannya ini menghasilkan penghargaan Deutsch de la Meurthe sebesar 100.000 franc. Prestasinya menginspirasi banyak penemu lainnya, termasuk Thomas Scott Baldwin dari Amerika dan Stanley Spencer dari Inggris, yang membiayai eksperimen penerbangan mereka melalui penerbangan penumpang dan demonstrasi publik.

Pada tahun 1902, insinyur Spanyol Leonardo Torres Quevedo mengembangkan desain kapal udara yang inovatif untuk mengatasi kelemahan struktur pesawat sebelumnya. Desain ini, yang disebut "auto-rigid", menggunakan kerangka yang tidak kaku dengan penguatan internal, memberikan stabilitas tambahan saat berada di udara. Torres Quevedo berhasil membangun kapal udara "Torres Quevedo" pada tahun 1905, dan pada tahun 1909 ia mematenkan desain yang ditingkatkan yang kemudian diproduksi secara massal sebagai pesawat Astra-Torres. Desain tiga lobus ini, yang banyak digunakan selama Perang Dunia I oleh kekuatan Entente, membuktikan keunggulan dalam perlindungan konvoi dan pertempuran anti-kapal selam.

Selain itu, perusahaan lainnya seperti Lebaudy Frères dari Prancis, Schütte-Lanz dari Jerman, dan Enrico Forlanini dari Italia juga berkontribusi pada pengembangan dan uji coba kapal udara sebelum Perang Dunia I. Di Inggris, Angkatan Darat dan Angkatan Laut mulai membangun pesawat udara pertama mereka pada tahun 1907 dan 1908, mendorong terjadinya kemajuan lebih lanjut dalam teknologi penerbangan.

Disadur dari: en.wikipedia.org