Kapal Terbang
Secara umumnya, kapal terbang merupakan sebuah pesawat terbang yang terbang menggunakan sayap. Helikopter terbang dengan cara yang berbeza dengan kapal terbang iaitu dengan menggunakan bilah-bilah rotor. Sebelum kita mengkaji prinsip penerbangan dengan lebih mendalam, kita perlulah mengenal beberapa komponen utama yang terdapat pada sesebuah kapal terbang seperti yang ditunjukkan pada gambarajah di bawah.
Gambar: Komponen-komponen utama sebuah kapal terbang
Komponen Fungsi
Fiuslaj
(Fuselage) • Rangka bagi menetapkan bentuk kapal terbang.
• Tempat mengisi penumpang, bagasi,
kargo, peralatan penerbangan, bahan api dan sebagainya.
Sayap (Wing) • Menghasilkan daya angkat yang
diperlukan untuk terbang.
• Tangki simpanan bahan api.
Kokpit (Cockpit) • Tempat juruterbang mengendalikan kapal terbang.
• Terdapat peralatan-peralatan
elektronik (avionik) yang digunakan oleh juruterbang sewaktu
Enjin (Engine) • Menghasilkan daya tujah yang menggerakkan kapal terbang ke hadapan.
Penstabil
Menegak(Vertical Stabilizer)
• Menstabilkan pesawat terbang pada
paksi menegak.
Penstabil
Mengufuk(Horizo ntal Stabilizer)
• Menstabilkan pesawat terbang pada
paksi mengufuk.
Gear
Pendaratan (Landing Gear)
• Roda ketika berada di darat.
• Struktur yang menampung keseluruhan
berat kapal terbang.
Radar (Radar) • Menentukan lokasi dan arah penerbangan.
Lampu Navigasi
(Navigation Light) • Mengelakkan perlanggaran.
Jadual: Fungsi beberapa komponen utama kapal terbang Permukaan Kawalan Pesawat Terbang
Permukaan kawalan (control surface) merupakan kompoen-komponen yang berfungsi untuk mengawal olah gerak (manouver) sesebuah kapal terbang. Terdapat lima permukaan yang biasa didapati iaitu aileron, kemudi (rudder), penaik (elevator), kepak (flap) dan trim tab.
Aileron
Aileron merupakan kompnen yang berfungsi untuk mengawal pergerakan berputar (rolling). Aileron terletak pada kedua-dua belah sayap dan pergerakannya dikawal oleh kayu kawalan (control stick). Apabila juruterbang menolak kayu kawalan ke kanan, aileron sebelah kanan akan naik dan aileron sebelah kiri pula akan turun. Ini menyebabkan kapal terbang mengoleng ke kanan. Begitu juga sebaliknya, jika kayu kawalan ditolak ke kiri, aileron sebelah kiri kiri akan naik manakala aileron sebelah kanan pula akan turun. Ini menyebabkan kapal terbang mengoleng ke kiri.
Gambar: Aileron di kedua-dua belah sayap kapal terbang
Gambar: Pergerakan olengan yang disebabkan oleh aileron
Kemudi
Kemudi merupakan komponen yang berfungsi untuk mengawal pergerakan merewang (yawing). Kemudi terletak pada bahagian penstabil menegak dan pergerakkannya dikawal oleh pedal yang terletak di bawah kaki juruterbang. Apabila kapal terbang ingin direwang ke kanan, juruterbang akan memijak pedal di sebelah kanan dan serentak dengan itu, kemudi akan bergerak ke kanan. Begitulah sebaliknya. Apabila kapal terbang ingin direwangkan ke kiri, juruterbang akan memijak pedal di sebelah kiri dan mengakibatkan kemudi bergerak ke kiri. Biasanya, untuk membelok, gabungan pergerakan rewang dan putar dilakukan serentak.
Oleh itu, juruterbang perlu mengawal secara serentak kedua-dua kayu kawalan dan pedal mengikut arah belokan yang diinginkan.
Gambar: Kemudi yang terletak di bahagian penstabil menegak
Penaik
Penaik merupakan komponen yang berfungsi untuk mengawal pergerakan mendongak (pitching). Penaik terletak pada kedua-dua belah penstabil mengufuk dan pergerakannya dikawal oleh kayu kawalan. Apabila juruterbang menolak kayu kawalan ke hadapan, penaik akan turun dan mengakibatkan muncung kapal terbang terturun ke bawah. Sebaliknya, jika kayu kawalan ditarik ke belakang, penaik akan naik dan muncung kapal terbang akan terdongak ke atas.
Gambar: Pengerakan dongakan yang disebabkan oleh penaik
Kepak
Kepak ialah satu kepingan "sayap" kecil yang diengselkan di bahagian pinggir belakang dan pinggir hadapan sayap. Kepak yang diletakkan di pinggir belakang dikenali sebagai flap manakala yang di bahagian pinggir hadapan pula dikenali sebagai slat. Fungsi kepak bukan untuk mengawal arah pergerakan kapal terbang tetapi merupakan alat untuk menghasilkan daya angkat tambahan yang diperlukan ketika perlepasan dan pendaratan. Dengan menambahkan luas permukaan dan kamber sayap, daya angkat juga dapat ditingkatkan.
Daya angkat tambahan diperlukan ketika berlepas di landasan yang pendek kerana kapal terbang perlu berada di udara walaupun kelajuan perlepasan masih belum mencukupi. Jika tidak, kapal terbang tersebut mungkin akan terkeluar dari landasan dan terbabas. Ketika pendaratan pula, kapal terbang perlu menghampiri landasan pada kelajuan yang rendah, dan ini akan mengurangkan daya angkat. Maka daya angkat tambahan diperlukan. Jika kapal terbang mendarat dalam keadaan yang sangat laju, impaknya boleh merosakkan gear pendaratan dan kapal terbang akan terhempas.
Penurunan kepak boleh dilaraskan bergantung kepada kelajuan penerbangan yang dikehendaki. Sesetengah kapal terbang jet yang besar (contohnya Boeing 747) boleh menurunkan kepaknya sehingga 30 darjah bagi menghasilkan daya angkat yang besar sewaktu pendaratan.
Gambar: Kedudukan flap dan slat yang terdapat pada sayap pesawat Airbus A-300
Berikut adalah beberapa jenis flap dan slat yang banyak digunakan pada kapal terbang pada hari ini.
1. Kueger flap - terdapat pada pinggir hadapan sayap
2. Plain flap - dipangsi pada satu engsel mudah
3. Split flap - terdiri daripada dua bahagian iaitu atas dan bawah. Bahagian bawah berfungsi seperti plain flap manakala bahagian atas tidak bergerak.
4. Fowler flap - menggelungsur ke belakang sebelum turun ke bawah
5. Slotted flap - terdiri daripada beberapa slot
6. Blown flap - meniup udara yang keluar dari enjin ke atas sayap dan sekali gus meningkatkan daya angkat
Gambar: Beberapa jenis flap
Trim Tab
Trim tab merupakan permukaan kawalan yang biasanya terdapat pada kapal terbang yang besar dan selaluya diletakkan pada pengangkat dan kemudi. Pada kapal terbang yang besar, daya yang bertindak pada pengangkat dan kemudi juga besar. Ini menyebabkan kayu kawalan menjadi lebih berat dan susah untuk digerakkan. Juruterbang memerlukan tenaga yang lebih untuk mengawal kayu kawalan tersebut. Dengan adanya trim tab, daya yang besar itu tadi dipindahkan kepada trim tab dan tiada lagi daya pada pengangkat dan kemudi. Oleh itu, juruterbang seolah-olah tidak merasa sebarang daya pada kayu kawalan dan boleh melakukan olah gerak dengan mudah.
Posted at 05:50 am by captain
Comments (14) Permalink
Aerofoil
Aerofoil ataupun lelayang angin ialah satu bentuk di mana apabila udara melaluinya, udara itu tadi akan berpisah kepada dua kumpulan. Satu kumpulan akan melalui bahagian atas aerofoil manakala satu kumpulan lagi akan melalui bahagian bawah aerofoil. Garisan permukaan atas aerofoil adalah lebih panjang berbanding pada permukaan bawah. Ini bermakna, udara di bahagian atas perlulah bergerak lebih laju berbanding dengan bahagian bawah supaya ia boleh sampai bersama-sama dengan udara di bahagian bawah dan kemudiannya bercantum kembali.
Seperti yang telah diterangkan oleh prinsip Bernoulli, disebabkan adanya perbezaan halaju, maka wujudnya perbezaan tekanan di antara dua bahagian aerofoil tersebut. Pada bahagian atas, tekanan udara adalah rendah manakala pada bahagian bawah pula, udara bertekanan tinggi. Udara yang bertekanan tinggi ini akan bergerak ke atas menuju ke udara yang bertekanan rendah. Pergerakan ini akan menolak aerofoil ke atas dan membolehkannya terbang di udara. Fenomena inilah yang mewujudkan daya angkat pada sesebuah pesawat terbang.
Salah satu faktor yang menentukan kekuatan daya angkat yang terhasil ialah bentuk aerofoil yang digunakan. Setiap aerofoil akan menghasilkan daya angkat yang berbeza di antara satu sama lain dan ianya bergantung kepada pekali daya angkat yang diperolehi daripada ujikaji terowong angin. Terdapat pelbagai kaedah yang boleh diguna dalam mengenal pasti bentuk aerofoil seperti NACA 4 digit, NACA 5 digit dan NACA 6 digit.
Dalam topik ini, hanya kaedah NACA 4 digit yang akan dibincangkan secara mendalam. NACA 4 digit mempunyai 4 digit / nombor yang merupakan kod bagi memudahkan kita dalam mengenal pasti bentuk sesuatu aerofoil. Digit yang pertama mewakili nilai kamber maksimum perseratus perentas (chord), digit kedua kedudukan kamber maksimum dari pinggir hadapan persepuluh perentas manakala dua digit terakhir mewakili tebal maksimum aerofoil perseratus perentas. Sebagai contoh,
mari kita mengkaji bentuk NACA 4415.
Aerofoil 4415 mempunyai kamber maksimum sebanyak 4% daripada panjang perentas, yang terletak pada 0.4 panjang perentas dari pinggir
hadapan dan berketebalan maksimum sebanyak 15% daripada panjang perentas.
Gambar: Keratan rentas aerofoil NACA 4415
Apa yang menarik tentang konsep aerofoil ini ialah, ianya bukan sahaja digunakan pada pesawat terbang sahaja, malahan turut diaplikasikan pada kereta formula 1, di mana pada bahagian hadapan dan belakang kereta, diletakkan spoiler aerofoil yang dipasangkan secara terbalik. Ia dipasangkan terbalik bagi menghasilkan daya yang menekan badan kereta ke permukaan trek. Ini bagi memastikan pada kelajuan yang tinggi, kereta formula 1 tersebut tidak terbang dan menjadikannya lebih stabil
sewaktu berada di selekoh.
Gambar: Kereta formula 1 yang boleh mencapai kelajuan sehingga 300 km/j Posted at 05:01 am by captain
Bagaimana kapal terbang berfungsi?
Sebagaimana yang kita ketahui sebelum ini, setiap objek yang berada di dalam kawasan atmosfera bumi akan dipengaruhi oleh daya tarikan yang dikenali sebagai tarikan graviti bumi. Disebabkan tarikan ini, semua benda akan terletak di atas lantai dan tidak terapung-apung. Namun, mengapa pula sesebuah kapal terbang boleh terapung di udara? Adakah ia tidak dipengaruhi oleh tarikan graviti?
Sebelum kita pergi lebih mendalam tentang prinsip penerbangan, marilah kita mengkaji daya-daya yang terdapat pada sesebuah pesawat terbang. Apabila sesebuah pesawat terbang itu terbang, terdapat empat daya yang bertindak dalam dua paksi. Pada paksi mengufuk (horizontal), terdapat daya tujah dan daya seret, manakala pada paksi menegak (vertical) pula, terdapat daya angkat dan berat.
Daya tujah (thrust) ialah daya yang mendorong pesawat terbang bergerak ke hadapan. Daya ini dihasilkan oleh enjin. Terdapat pelbagai jenis enjin yang digunakan pada pesawat terbang dan akan dibincangkan dengan lebih lanjut dalam topik pendorongan pesawat terbang nanti. Semakin kuat dorongan sesuatu enjin, maka semakin laju pesawat terbang bergerak ke hadapan.
Daya seret (drag) pula merujuk kepada daya yang menghalang pergerakan ke hadapan. Daya ini wujud disebabkan terdapat rintangan terhadap pergerakan udara. Sebarang objek yang mempunyai rintangan udara yang tinggi akan menghasilkan daya seret yang besar. Oleh itu, sesebuah kapal terbang itu selalunya berbentuk larus dan licin bagi mengurangkan daya seret.
Daya angkat (lift) pula merujuk kepada daya yang mengangkat sesebuah pesawat terbang ke udara. Daya angkat ini dihasilkan oleh sayap dan penaik. Daya angkat yang terhasil bergantung kepada ketumpatan udara persekitaran, halaju pesawat terbang, luas sayap dan jenis sayap yang digunakan.
Berat (weight) pula merujuk kepada daya yang menarik pesawat terbang ke bawah dan ianya menghalang daya angkat. Berat wujud disebabkan
tarikan graviti bumi dan nilainya bergantung kepada jisim sesuatu pesawat terbang. Semakin besar jisim, semakin berat dan susah untuk ia terbang.
Secara umumnya, untuk sesebuah pesawat terbang bergerak ke hadapan, daya tujahnya mestilah lebih besar daripada daya seret manakala untuk terbang ke atas pula, daya angkat mestilah lebih besar daripada berat.
Bagi menjawab persoalan tentang bagaimana sesebuah pesawat terbang itu boleh terbang, kita mestilah kembali kepada satu prinsip asas yang dikenali sebagai Prinsip Bernoulli. Prinsip Bernoulli ini telah dikemukan oleh seorang ahli sains Belanda/Swiss yang dikenali sebagai Daniel Bernoulli. Prinsip ini menyatakan bahawa, jika udara bergerak dengan laju, ia akan menghasilkan satu kawasan bertekanan rendah di sekelilingnya manakala jika ia bergerak perlahan pula, kawasan bertekanan tinggi terhasil. Lanjutan daripada prinsip inilah yang membawa kepada penemuan konsep aerofoil yang meluas digunakan pada hari ini.
Gambar: Daya-daya yang bertindak pada sesebuah kapal terbang Posted at 03:20 am by captain
Comments (5) Permalink
Pesawat terbang menjadi pengangkutan yang semakin popular pada masa kini. Perjalanan jauh yang memakan masa berbulan-bulan suatu masa dulu kini hanya mengambil masa beberapa jam sahaja dengan pengangkutan udara. Sudah pasti ramai di kalangan kita sudah biasa melihat ataupun menaiki kapal terbang. Namun, pernahkah kita terfikir bagaimana sesebuah kapal terbang yang begitu besar dan berat boleh terbang dengan selamat di udara? Persoalan ini boleh dijawab apabila kita memahami cabang ilmu sains yang dikenali sebagai aeronautik.
Secara umumnya, aeronautik merupakan bidang kejuruteraan yang mengkaji tentang prinsip-prinsip penerbangan. Ilmu ini mengkaji sifat-sifat sesuatu jasad apabila berinteraksi dengan bendalir terutamanya udara. Disebabkan wujudnya udara, maka sesebuah pesawat terbang itu boleh terbang. Hasil kajian ini menghasilkan beberapa pesawat atau mesin terbang yang terdapat pada hari ini seperti kapal terbang, jet pejuang, helikopter, belon udara, roket dan peluru berpandu.
Terdapat satu lagi istilah yang sering digunakan untuk menerangkan ilmu penerbangan yang dikenali sebagai aeroangkasa. Perlu diambil perhatian bahawa aeronautik dan aeroangkasa merupakan dua cabang ilmu yang berbeza. Aeronautik merujuk kepada kajian penerbangan yang berada di bawah kawasan atmosfera (mengambil kira kesan graviti bumi) manakala aeroangkasa pula melibatkan kajian di luar kawasan atmosfera bumi (tiada kesan tarikan graviti).
Gambar: Dua buah pesawat terbang komersial moden
Bidang kajian aeronautik:
Aeronautik merangkumi beberapa bidang kajian yang luas dan memerlukan kefahaman yang tinggi sebelum seseorang jurutera aeronautik itu boleh mereka bentuk, mengendali atau membaik pulih kapal terbang. Berikut disenaraikan beberapa elemen yang penting dalam bidang kajian aeronautik.
1. Aerodinamik - mengkaji pergerakan dan sifat-sifat udara yang merupakan medium bagi sesebuah penerbangan.
2. Struktur - mengkaji sifat-sifat dan kekuatan bahan yang digunakan bagi membina pesawat terbang serta mengkaji daya-daya yang wujud.
3. Avionik - mempelajari peralatan dan sistem elektronik yang terdapat di dalam pesawat terbang.
4. Kawalan - mengkaji kestabilan dan kawalan sesebuah pesawat terbang.