Teknik kedirgantaraan adalah bidang teknik utama yang berkaitan dengan pengembangan pesawat terbang dan pesawat ruang angkasa. Bidang ini memiliki dua cabang utama yang saling tumpang tindih: teknik penerbangan dan teknik astronotika. Teknik avionik serupa, tetapi berhubungan dengan sisi elektronik dari teknik kedirgantaraan.
"Teknik penerbangan" adalah istilah asli untuk bidang ini. Seiring dengan perkembangan teknologi penerbangan yang mencakup kendaraan yang beroperasi di luar angkasa, istilah yang lebih luas "teknik kedirgantaraan" mulai digunakan. Teknik kedirgantaraan, khususnya cabang astronautika, sering disebut sebagai "ilmu roket."[a]
Gambaran umum
Kendaraan penerbangan mengalami kondisi yang berat seperti yang disebabkan oleh perubahan tekanan dan suhu atmosfer, dengan beban struktural yang diterapkan pada komponen kendaraan. Oleh karena itu, kendaraan ini biasanya merupakan produk dari berbagai disiplin ilmu teknologi dan teknik termasuk aerodinamika, propulsi udara, avionik, ilmu material, analisis struktural, dan manufaktur. Interaksi antara teknologi ini dikenal sebagai teknik kedirgantaraan. Karena kompleksitas dan jumlah disiplin ilmu yang terlibat, teknik kedirgantaraan dilakukan oleh tim insinyur, yang masing-masing memiliki bidang keahlian khusus mereka sendiri.
Sejarah
Asal mula teknik kedirgantaraan dapat ditelusuri kembali ke para perintis penerbangan sekitar akhir abad ke-19 hingga awal abad ke-20, meskipun karya Sir George Cayley berasal dari dekade terakhir abad ke-18 hingga pertengahan abad ke-19. Salah satu orang terpenting dalam sejarah aeronautika dan perintis teknik penerbangan, Cayley dikreditkan sebagai orang pertama yang memisahkan gaya angkat dan gaya hambat, yang memengaruhi kendaraan penerbangan di atmosfer.
Pengetahuan awal tentang teknik penerbangan sebagian besar bersifat empiris, dengan beberapa konsep dan keterampilan yang diimpor dari cabang teknik lainnya. Beberapa elemen kunci, seperti dinamika fluida, telah dipahami oleh para ilmuwan abad ke-18.
Pada bulan Desember 1903, Wright Bersaudara melakukan penerbangan pertama yang berkelanjutan dan terkendali dengan pesawat bertenaga dan lebih berat dari udara, yang berlangsung selama 12 detik. Tahun 1910-an melihat perkembangan teknik aeronautika melalui desain pesawat militer Perang Dunia I.
Di antara Perang Dunia I dan II, lompatan besar terjadi di bidang ini, yang dipercepat dengan munculnya penerbangan sipil umum. Pesawat terbang terkenal di era ini termasuk Curtiss JN 4, Farman F.60 Goliath, dan Fokker Trimotor. Pesawat terbang militer yang terkenal pada periode ini termasuk Mitsubishi A6M Zero, Supermarine Spitfire, dan Messerschmitt Bf 109 dari Jepang, Inggris, dan Jerman. Perkembangan signifikan dalam teknik kedirgantaraan terjadi dengan pesawat bertenaga mesin Jet pertama yang beroperasi, Messerschmitt Me 262 yang mulai beroperasi pada tahun 1944 menjelang akhir Perang Dunia Kedua.
Definisi pertama teknik kedirgantaraan muncul pada Februari 1958, dengan mempertimbangkan atmosfer Bumi dan luar angkasa sebagai satu kesatuan, sehingga mencakup pesawat terbang (aero) dan pesawat ruang angkasa (space) di bawah istilah yang baru diciptakan, yaitu kedirgantaraan.
Sebagai tanggapan atas peluncuran satelit pertama Uni Soviet, Sputnik, ke luar angkasa pada tanggal 4 Oktober 1957, para insinyur kedirgantaraan AS meluncurkan satelit Amerika pertama pada tanggal 31 Januari 1958. Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional (NASA) didirikan pada tahun 1958 sebagai respons terhadap Perang Dingin. Pada tahun 1969, Apollo 11, misi luar angkasa manusia pertama ke bulan berlangsung. Misi ini membawa tiga astronot memasuki orbit di sekitar Bulan, dengan dua di antaranya, Neil Armstrong dan Buzz Aldrin, mengunjungi permukaan bulan. Astronot ketiga, Michael Collins, tetap berada di orbit untuk bertemu kembali dengan Armstrong dan Aldrin setelah kunjungan mereka.
Sebuah inovasi penting terjadi pada tanggal 30 Januari 1970, ketika Boeing 747 melakukan penerbangan komersial pertamanya dari New York ke London. Pesawat ini mencetak sejarah dan dikenal sebagai "Jumbo Jet" atau "Paus" karena kemampuannya menampung hingga 480 penumpang.
Perkembangan signifikan lainnya dalam teknik kedirgantaraan terjadi pada tahun 1976, dengan pengembangan pesawat supersonik penumpang pertama, Concorde. Pengembangan pesawat ini disepakati oleh Prancis dan Inggris pada tanggal 29 November 1962.
Pada 21 Desember 1988, pesawat kargo Antonov An-225 Mriya memulai penerbangan pertamanya. Pesawat ini memegang rekor sebagai pesawat terberat di dunia, kargo terberat yang diangkut, dan kargo terpanjang yang diangkut, serta memiliki rentang sayap terlebar dari semua pesawat yang beroperasi.
Pada tanggal 25 Oktober 2007, Airbus A380 melakukan penerbangan komersial perdananya dari Singapura ke Sydney, Australia. Pesawat ini merupakan pesawat penumpang pertama yang melampaui Boeing 747 dalam hal kapasitas penumpang, dengan maksimum 853 penumpang. Meskipun pengembangan pesawat ini dimulai pada tahun 1988 sebagai pesaing 747, A380 melakukan penerbangan uji coba pertamanya pada bulan April 2005.
Elemen
Beberapa elemen dari teknik kedirgantaraan adalah:
-
Penampang radar - studi tentang tanda tangan kendaraan yang terlihat oleh penginderaan jarak jauh dengan radar.
-
Mekanika fluida - studi tentang aliran fluida di sekitar objek. Khususnya aerodinamika yang berkaitan dengan aliran udara di atas benda seperti sayap atau melalui benda-benda seperti terowongan angin (lihat juga daya angkat dan aeronautika).
-
Astrodinamika - studi tentang mekanika orbital termasuk prediksi elemen orbital ketika diberikan beberapa variabel tertentu. Sementara beberapa sekolah di Amerika Serikat mengajarkan ini di tingkat sarjana, beberapa memiliki program pascasarjana yang mencakup topik ini (biasanya dalam hubungannya dengan departemen Fisika di perguruan tinggi atau universitas tersebut).
-
Statika dan Dinamika (mekanika teknik) - studi tentang gerakan, gaya, momen dalam sistem mekanik.
-
Matematika - khususnya, kalkulus, persamaan diferensial, dan aljabar linier.
-
Elektroteknologi - studi tentang elektronik dalam bidang teknik.
-
Propulsi - energi untuk menggerakkan kendaraan di udara (atau di luar angkasa) disediakan oleh mesin pembakaran internal, mesin jet dan turbomachinery, atau roket (lihat juga baling-baling dan propulsi pesawat ruang angkasa). Tambahan yang lebih baru pada modul ini adalah propulsi listrik dan propulsi ion.
-
Teknik kontrol - studi tentang pemodelan matematis dari perilaku dinamis sistem dan mendesainnya, biasanya menggunakan sinyal umpan balik, sehingga perilaku dinamisnya sesuai dengan yang diinginkan (stabil, tanpa ekskursi yang besar, dengan kesalahan minimum). Hal ini berlaku untuk perilaku dinamis pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, sistem propulsi, dan subsistem yang ada pada kendaraan ruang angkasa.
-
Struktur pesawat - desain konfigurasi fisik pesawat untuk menahan gaya yang dihadapi selama penerbangan. Rekayasa kedirgantaraan bertujuan untuk menjaga agar struktur tetap ringan dan berbiaya rendah dengan tetap menjaga integritas struktur.
-
Ilmu material - terkait dengan struktur, teknik kedirgantaraan juga mempelajari material yang akan digunakan untuk membuat struktur pesawat. Material baru dengan sifat yang sangat spesifik ditemukan, atau material yang sudah ada dimodifikasi untuk meningkatkan kinerjanya.
-
Mekanika padat - Terkait erat dengan ilmu material adalah mekanika padat yang berhubungan dengan analisis tegangan dan regangan komponen kendaraan. Saat ini ada beberapa program Elemen Hingga seperti MSC Patran/Nastran yang membantu para insinyur dalam proses analisis.
-
Aeroelastisitas - interaksi antara gaya aerodinamis dan fleksibilitas struktural, yang berpotensi menyebabkan flutter, divergensi, dll.
-
Avionik - desain dan pemrograman sistem komputer di dalam pesawat atau pesawat ruang angkasa dan simulasi sistem.
-
Perangkat Lunak - spesifikasi, desain, pengembangan, pengujian, dan implementasi perangkat lunak komputer untuk aplikasi kedirgantaraan, termasuk perangkat lunak penerbangan, perangkat lunak kendali darat, perangkat lunak pengujian & evaluasi, dll.
-
Risiko dan keandalan - studi tentang teknik penilaian risiko dan keandalan serta matematika yang terlibat dalam metode kuantitatif.
-
Kontrol kebisingan - studi tentang mekanisme transfer suara.
-
Aeroakustik - studi tentang pembentukan kebisingan melalui gerakan fluida turbulen atau gaya aerodinamis yang berinteraksi dengan permukaan.
-
Pengujian penerbangan - merancang dan melaksanakan program uji terbang untuk mengumpulkan dan menganalisis data kinerja dan kualitas penanganan guna menentukan apakah pesawat memenuhi tujuan desain dan kinerja serta persyaratan sertifikasi.
Dasar dari sebagian besar elemen ini terletak pada fisika teoretis, seperti dinamika fluida untuk aerodinamika atau persamaan gerak untuk dinamika penerbangan. Ada juga komponen empiris yang besar. Secara historis, komponen empiris ini berasal dari pengujian model skala dan prototipe, baik di terowongan angin maupun di atmosfer bebas. Baru-baru ini, kemajuan dalam komputasi telah memungkinkan penggunaan dinamika fluida komputasi untuk mensimulasikan perilaku fluida, mengurangi waktu dan biaya yang dihabiskan untuk pengujian terowongan angin. Mereka yang mempelajari hidrodinamika atau hidroakustik sering kali mendapatkan gelar dalam bidang teknik kedirgantaraan.
Selain itu, teknik kedirgantaraan membahas integrasi semua komponen yang membentuk kendaraan kedirgantaraan (subsistem termasuk daya, bantalan kedirgantaraan, komunikasi, kontrol termal, sistem pendukung kehidupan, dll.) dan siklus hidupnya (desain, suhu, tekanan, radiasi, kecepatan, masa pakai).
Program gelar
Teknik kedirgantaraan dapat dipelajari di tingkat diploma lanjutan, sarjana, master, dan Ph.D. di departemen teknik kedirgantaraan di banyak universitas, dan di departemen teknik mesin di universitas lain. Beberapa jurusan menawarkan gelar dalam bidang teknik astronotika yang berfokus pada ruang angkasa. Beberapa institusi membedakan antara teknik penerbangan dan astronotika. Gelar pascasarjana ditawarkan di bidang-bidang lanjutan atau khusus untuk industri kedirgantaraan.
Latar belakang di bidang kimia, fisika, ilmu komputer dan matematika penting bagi siswa yang mengejar gelar teknik kedirgantaraan.
Dalam budaya populer
Istilah "ilmuwan roket" kadang-kadang digunakan untuk menggambarkan seseorang yang memiliki kecerdasan tinggi karena ilmu roket dipandang sebagai praktik yang membutuhkan kemampuan mental yang tinggi, terutama secara teknis dan matematis. Istilah ini digunakan secara ironis dalam ungkapan "Ini bukan ilmu roket" untuk menunjukkan bahwa suatu tugas itu sederhana." Sebenarnya, penggunaan "sains" dalam "ilmu roket" adalah keliru karena sains adalah tentang memahami asal-usul, sifat, dan perilaku alam semesta; rekayasa adalah tentang menggunakan prinsip-prinsip ilmiah dan teknik untuk memecahkan masalah dan mengembangkan teknologi baru. Versi yang lebih tepat secara etimologis dari frasa ini adalah "insinyur roket". Namun, "sains" dan "teknik" sering disalahgunakan sebagai sinonim.
Disadur dari: en.wikipedia.org