Bagian-bagian ekor pada pesawat
Salam Terbang! Kali ini kita akan membahas konten perdana 101 Series seputar Empennage, yaitu Desain Ekor pada Pesawat Aeromodelling. Empennage terdiri dari seluruh ekor pesawat, termasuk permukaan yang diam seperti vertical dan horizontal stabilizers dan permukaan bergerak seperti rudder dan elevator. Empennage dirancang untuk memberikan stabilitas dan kontrol dalam pitch (longitudinal) dan yaw (direksional). Terdapat banyak variasi dalam konfigurasi ekor pesawat yang memenuhi persyaratan ganda tersebut, seperti conventional tail, V-tail, T-tail, boom-tail, cruciform-tail, dan masih banyak lagi. Berikut adalah pembahasan dari beberapa konfigurasi ekor pesawat.
Conventional Tail
Conventional Tail pada Airbus A380
Conventional tail (atau ekor konvensional) merupakan konfigurasi ekor yang paling umum. Bentuk ini memiliki satu vertical stabilizer pada bagian ekor dari badan pesawat dan satu horizontal stabilizer yang terbagi menjadi dua bagian, satu di setiap sisi vertical stabilizer. Ekor konvensional memberikan stabilitas dan kontrol yang tepat dengan bobot struktural yang rendah. Sekitar 70% dari pesawat memiliki konfigurasi ekor ini. Namun, ekor konvensional memiliki karakteristik spin yang kurang optimal dikarenakan oleh blanketing dari bidang ekor vertikal. Kemudian, downwash sayap relatif besar pada bidang ekor horizontal. Downwash adalah perubahan arah udara yang dibelokkan oleh aksi aerodinamis dari airfoil atau sayap sebagai bagian dari proses menghasilkan gaya angkat (lift).
T-Tail
T-tail pada Pesawat Avro RJ-85
T-tail merupakan variasi umum dari ekor konvensional, di mana horizontal stabilizer diposisikan di atas vertical stabilizer. Oleh karena itu, penstabil horizontal berada di atas aliran propeller (atau prop-wash) dan wing wake sehingga lebih efisien. Wake turbulence merupakan suatu fungsi dari pesawat yang menghasilkan gaya angkat (lift), dan menghasilkan dua vorteks berlawanan arah di belakang pesawat. Penempatan penstabil horizontal di atas penstabil vertikal juga membuat vertical stabilizer lebih efisien secara aerodinamis sehingga ukurannya dapat dibuat lebih kecil. Namun, penstabil horizontal dalam tata letak T-tail menyebabkan beban bending dan twisting pada penstabil vertikal sehingga membutuhkan struktur yang lebih kuat dan berat; di mana hal tersebut dapat dihindari pada konfigurasi ekor konvensional.
Dengan T-tail, deep stall menjadi suatu hal yang harus dipertimbangkan. Dalam kasus angle of attack yang tinggi, bidang ekor horizontal dapat diselimuti oleh aliran udara di belakang sayap (wing wake). Apabila sayap cenderung menaikkan pitch pesawat pada angle of attack yang tinggi, dapat muncul situasi di mana pesawat tidak dapat lagi pulih dari stall. Namun demikian, T-tail merupakan desain ekor kedua yang paling umum setelah ekor konvensional.
Cruciform Tail
Cruciform Tail pada British Aerospace Jetstream 31
Cruciform tail merupakan sebuah kompromi antara ekor konvensional dan T-tail. Dalam konfigurasi yang berbentuk salib ini, horizontal stabilizer dipindahkan sebagian ke atas vertical stabilizer. Cruciform tail memiliki berat yang kurang dari T-tail dan memungkinkan engine untuk diletakkan di belakang pesawat. Pada posisi ini, penstabil horizontal dipindahkan dari jet exhaust dan wing wake pesawat. Pemindahan penstabil horizontal juga memaparkan bagian bawah penstabil vertikal dan rudder terhadap aliran udara yang tidak terganggu. Namun, cruciform tail tidak memiliki keunggulan luas permukaan karena efek endplate. Endplate (pelat ujung) pada permukaan lifting (ekor vertikal selama manuver yaw) mengurangi pembentukan vorteks tip, yang berarti area pengangkatan yang diperlukan untuk menghasilkan gaya angkat yang sama lebih sedikit.
V-Tail
V-tail pada Beechcraft Bonanza V35
V-tail (atau butterfly tail) bertujuan untuk mencapai area ekor yang lebih kecil dibandingkan dengan tailplane horizontal dan vertikal, misalnya dalam bentuk ekor konvensional. Keuntungan dari desain ekor ini adalah dua permukaan ekor memiliki fungsi yang sama dengan tiga permukaan pada ekor konvensional dan varian lainnya. Pengurangan satu permukaan ekor akan mengurangi drag serta berat empennage. Dengan V-tail, permukaan kontrol membelok ke arah yang sama dalam fungsi elevator dan ke arah yang berlawanan dalam fungsi rudder. Konfigurasi ini memiliki kecenderungan roll yang dapat diatasi dengan kontrol sayap oleh aileron namun terlihat bahwa satu kontrol pesawat menghasilkan efek sekunder yang menentang efek utama dari kontrol lain. Efek sekunder yang menentang tujuan utama dari kontrol lain disebut adverse coupling. Gerakan rolling yang tidak diinginkan oleh V-tail dapat dihindari dengan membalikkan V-tail (inverted V-tail). Saat ini, aplikasi V-tail dalam desain pesawat cukup terbatas.
Boom Tail
Twin-Boom Tail pada Pesawat de Havilland Vampire
Boom tail digunakan ketika badan pesawat (fuselage) tidak memanjang sepenuhnya ke horizontal stabilizer. Boom merupakan spar utama dari beberapa kerangka longitudinal yang menopang ekor pesawat ketika tidak disangga oleh badan pesawat. Konfigurasi ini memiliki beberapa variasi, seperti twin-boom dan high-boom. Sebuah pesawat twin-boom memiliki ciri dua boom longitudinal. Boom dapat berisi barang tambahan seperti tangki bahan bakar dan/atau struktur pendukung lainnya. High-boom merupakan salah satu variasi ekor boom yang memiliki horizontal dan vertical stabilizers yang terletak di atas boom.
Sekian dari penjelasan mengenai jenis-jenis empennage yang digunakan dalam desain ekor aeromodelling. Semoga artikel ini bermanfaat. Jagat Saksana Dirga!
Referensi:
[1] http://what-when-how.com/flight/tail-designs/
[2] https://www.fzt.haw-hamburg.de/pers/Scholz/HOOU/AircraftDesign_9_EmpennageGeneralDesign.pdf
0 Comments