Let's Free for Learning: FLIGHT CONTROL SYSTEM

A. Pengenalan Flight Control System Pada Pesawat

Seperti halnya yang kita ketahui, setiap pergerakan pesawat ketika sedang terbang di udara diatur oleh system control atau dalam dinamika penerbangan dinamakan Flight Control System. Flight control dikendalikan oleh pilot dan co-pilot di cockpit. Flight control juga merupakan system terpenting dalam pesawat karena untuk membantu pesawat dalam pergerakan naik turun, belok ke kanan dan ke kiri atau lebih kita kenal dengan take off dan landing. Gerakan yang di lakukan Flight Control adalah rolling, pitching dan yawing.

B. Aircraft Flight Control System (Sistem Kendali Pesawat Terbang)

Flight Control System (FCS) merupakan suatu bidang kendali yang dapat bergerak atau digerakan untuk merubah suatu aliran udara sehingga tekanannya terhadap Flight Control System dapat berpengaruh terhadap pergerakan pesawat itu sendiri. Dasar-dasar system flight control pesawat tersebut dijelaskan dalam dinamika penerbangan. Sistem dasar yang digunakan pada pesawat pertama kali muncul dalam bentuk yang mudah dikenali, yaitu sejak April 1908. Berikut adalah gambar Flight Control System:

Flight Control System

Aircraft flight control system (AFCS) erat sekali hubungannya dengan flight control surface (FCS) atau bidang kendali pesawat terbang, dimana Flight Control Surface merespon setiap pengaturan atau pergerakan yang dilakukan oleh pilot di dalam cockpit melalui suatu sistem yang saling berhubungan yang kemudian menggerakan system mekanik untuk melakukan pergerakan pada pesawat yaitu yawing, rolling, dan pitching.

Jadi secara singkatnya, AFCS merupakan suatu sistem yang mengendalikan sikap terbang suatu pesawat dengan menggerakan FCS sebagai bidang kendalinya.

Flight Control System terbagi menjadi 2 bagian, yaitu Primary Control Surface dan Secondary Control Surface.

1. Primary control surface

Primary control merupakan kumpulan dari tiga komponen utama yang berperan menggerakan pesawat ketika pesawat dalam keadaan terbang. Ketiga komponen ini bekerja pada masing masing sumbunya sendiri atau garis khayal yang membentang lurus (axis). Yaitu, rudder pada sumbu vertical (vertical axis), elevator pada sumbu lateral (lateral axis), dan aileron pada sumbu longitudinal (longitudinal axis).

ada 3 hal yang bisa dilakukan oleh primary control surface diantaranya adalah:

a. Mengendalikan pergerakan pesawat

b. Mengendalikan pesawat berdasarkan sumbu rotasinya

c. Mengendalikan kestabilan pesawat

Bidang kendali utama pada pesawat terbang adalah:

a. Aileron, merupakan bidang kendali yang terletak pada wing/sayap.

b. Elevator, merupakan bidang kendali yang terletak pada horizontal stabilizer.

c. Rudder, merupakan bidang kendali yang terletak pada vertical stabilizer.

Primary Control Surfaces

a. Aileron

Aileron terletak pada wing kanan dan wing kiri. Aileron merupakan bidang kendali pada saat pesawat melakukan roll atau rolling. Aileron bergerak pada sumbu longitudinal (sumbu yang memanjang dari nose hingga ke tail). Jenis kestabilan yang dilakukan aileron adalah menyetabilkan pesawat dalam arah lateral. Aileron dikendalikan dari cockpit dengan menggunakan stick control. Pergerakan aileron berkebalikan antara kiri dan kanan, aileron berdefleksi naik atau turun.

Pada pesawat Boeing 737-900ER, aileron digerakan oleh hydraulic system A dan B. Namun, apabila kedua system hydraulic A dan B tidak dapat berfungsi terdapat system manual untuk menggerakannya yaitu standbye system. Aileron pada boeing 737-900ER mempunyai tab pada masing – masing aileron. Fungsi aileron tab yaitu meringankan kerja aileron.

Jika seorang pilot ingin melakukan roll atau bank atau berguling kekanan, maka yang dilakukan oleh pilot adalah menggerakan stick control atau tuas kemudi ke arah kanan, sehingga secara mekanik akan terjadi suatu pergerakan di mana aileron sebelah kanan akan bergerak naik dan aileron kiri bergerak turun. Pada wing kanan dimana aileron up akan terjadi pengurangan lift (gaya angkat) hal ini dikarenakan aileron yang naik menyebabkan kecepatan aliran udara di permukaan atas wing berkurang. Hal ini menyebabkan sayap kanan kehilangan lift (gaya angkatnya) yang menyebabkan wing kanan turun. Sedangkan pada wing sebelah kiri, aileron yang turun menyebabkan tekanan udara terakumulasi dan mengakibatkan wing kiri naik. Begitu juga sebaliknya jika pilot menginginkan pesawatnya melakukan roll ke sebelah kiri.

a. Elevator

Elevator terletak pada horizontal stabilizer. Elevator merupakan bidang kendali pada saat pesawat melakukan pitch (pitch up or down). Aileron bergerak pada sumbu lateral (sumbu yang memanjang sepanjang wing). Elevator dikendalikan dari cockpit dengan menggunakan stick control. Jenis kestabilan yang dilakukan aileron adalah menyetabilkan pesawat dalam arah longitudinal. Pergerakan elevator bersamaan antara kiri dan kanan, Aileron berdefleksi naik atau turun.

Pada pesawat Boeing 737-900ER elevator digerakan oleh hydraulic system A dan B. Namun, apabila kedua system tersebut tidak dapat berfungsi, tersedia system manual untuk menggerakan kedua elevator tersebut yaitu standby system. Pada pesawat boeing 737-900ER elevator mempunyai tab. Fungsi elevator tab, yaitu meringankan kerja elevator, dan pergerakannya pun selalu berlawanan dengan elevator.

Jika pilot menginginkan pesawat melakukan pitch up or down (gerakan menaikan dan menurunkan nose). Maka yang dilakukan adalah dengan menggerakan stick control pada cockpit ke depan atau ke belakang. Jika kita menginginkan pitch up (nose ke atas) maka pilot akan menggerakan stick control nya ke belakang (menuju ke badan pilot) yang akan mendapat respon dengan naiknya elevator secatra bersamaan. Dengan naiknya elevator maka terjadi penurunan gaya aerodinamika pesawat yang menekan tail ke bawah sehingga nose akan raise atau naik. Kebalikannya jika pilot menginginkan pitch down, maka stick control akan di gerakan ke depan yang akan membuat elevator bergerak ke bawah sehingga bagian tail mendapat gaya yang menekan ke atas dan menyebabkan nose turun.

a. Rudder

Rudder terletak pada vertical stabilizer. Rudder merupakan bidang kendali pada saat pesawat untuk melakukan yaw atau berbelok. Rudder bergerak pada sumbu vertical (sumbu memanjang tegak lurus terhadap Center of gravity dari pesawat). Rudder dikendalikan dari cockpit dengan menggunakan rudder pedal. Jenis kestabilan yang dilakukan rudder adalah menyetabilkan pesawat dalam arah direksional. Pergerakan rudder berdefleksi ke kiri atau kanan.

Rudder bekerja dengan perantara sistem mekanik yang bernama rudder pedal. Seperti halnya pedal rem atau gas pada mobil. Terdapat dua pedal yaitu kiri dan kanan yang masing-masing untuk pergerakan yaw kiri dan yaw kanan. Rudder di gerakan oleh system hydraulic A dan B. Apabila kedua system tersebut tidak dapat bekerja, terdapat standby hydraulic system yang akan menggerakan rudder.

Pada pesawat boeing 737-900ER pada rudder bagian bawah terdapat rudder tab. Rudder tab tersebut berfungsi untuk meringankan kerja rudder. Pergerakan rudder tab selalu berlawanan arah dengan rudder, hal inilah yang membuat kerja rudder menjedi lebih ringan dan tercontrol.Hal ini menyebabkan rudder pesawat tetap pada centernya.

Jika pilot menginginkan pesawatnya yaw ke kiri maka pilot akan menekan/menginjak rudder pedal sebelah kiri, secara mekanik akan diartikan rudder akan berdefleksi ke kiri. Yang terjadi adalah timbul gaya aerodinamik yang menekan permukaan rudder yang berdefleksi, sehingga tail akan bergerak ke kanan dan nose akan bergerak ke kiri. Maka pesawat akan yaw ke kiri. Sebaliknya jika akan melakukan yaw ke kanan maka yang diinjak adalah rudder pedal sebelah kanan.

1. Secondary Flight Control Surface

Secondary flight control surface, bisa dibilang sebagai bidang kendali tambahan yang bertujuan untuk membantu kinerja dari primary control surface dan pergerakan pesawat ketika terbang, take off atau pun landing.

Yang termasuk dalam secondary Flight Control Surface, yaitu:

Slat adalah permukaan aerodynamic yang terletak pada leading edge di wing. Fungsi slat adalah menaikkan nilai angle of attack maksimum. Pada saat approach, Angle of Attack pesawat nilainya sangat besar mendekati AoA maks/AoA stall.Maka slat ini digunakan supaya Angel of Attack stall nya meningkat, sehingga dengan AoA approach yg cukup tinggi itu tidak terlalu dekat dengan AoA maks/AoA stall. Angel of Attack sudut yang di bentuk dari chord line dan relative wind. Koefisien lift yang lebih tinggi dihasilkan dari angle of attack dan kecepatan, jadi dengan menyebarnya slat pada pesawat dapat terbang pada kecepatan yang lebih rendah, atau take off dan landing dengan jarak yang pendek. Pada penerbangan yang normal slat digunakan untuk mengurangi drag.

a. Trailing Edge Flap

Flap pada normalnya terletak di trailing edge pada bagian bawah dari wing untuk mengurangi kecepatan pada pesawat udara sehingga dapat aman diterbangkan dan untuk menambah sudut pada saat mendarat tanpa meningkatkan kecepatan. Flap mempercepat jarak take off dan landing dengan baik. Apabila flap pada posisi Itu dilakukan dengan meningkatkan jumlah lift yang dihasilkan, dengan menurunkan stall speed dan menambah drag. Pemanjangan flap membuat penambahan chamber atau lengkungan dari airfoil wing untuk meningkatkan koefisien lift yang maksimum. Flap membuat pesawat terbang menghasilkan banyak lift tapi kecepatannya sedikit, mengurangi stalling speed pada pesawat. Pemanjangan flap menambah drag yang menguntungkan ketika approach dan landing karena itu membuat kecepatan pesawat berkurang. Pada beberapa pesawat flap berguna untuk menambah sudut pesawat yang meningkatakan pandangan pilot pada run away ketika nose terangkat saat pesawat landing. Bila flap berada pada posisi naik (retract), flap turun pada sudut sekitar 45⁰sampai 50⁰ terhadap garis chord line sehingga menambah lengkungan sayap dan mengubah aliran udara dan memperbesar gaya angkat.

a. Spoiler

Spoiler adalah high drag devices yang terbuka dari wing untuk merusak airflow, mengurangi lift dan menambah drag. Pada gliders, spoiler sangat sering digunakan untuk mengontrol kecepatan menurun atau untuk ketepatan mendarat. Pada pesawat lain, spoiler digunakan untuk mengontrol gerakan rolling, dan mengurangi yawing yang kurang baik. Untuk memutar ke kanan, sebagai contoh, spoiler pada wing kanan diangkat, mengurangi gaya angkat dan meambah drag di kanan. Wing kanan turun, dan pesawat banks dan yawing ke kanan. Adanya spoiler pada kedua wing pada waktu yang sama membuat pesawat turun tanpa mendapatkan kecepatan. Spoiler juga membantu mengurangi ground roll setelah landing atau mendarat. Dengan peungurangan lift atau gaya angkat, spoiler mentransfer berat menuju wheels, memberikan pengereman yang efektif. Macam-macam spoilers adalah Ground Spoilers (Lift Dumper) dan Flight Spoiler.

a. Trim Tabs

Bagian flight control surface (FCS) yang paling kecil umumnya pada pesawat adalah trim tabs. Trim tabs biasanya terdapat pada horizontal stabilizer dan melekat pada elevator.Trimming control digunakan pilot untuk menyeimbangkan gaya angkat dan gaya hambat yang dihasilkan dari berbagai beban dan kecepatan udara dari atas permukaan sayap. Hal ini dapat mengurangi usaha yang dibutuhkan untuk menyesuaikan dan mempertahankan sikap penerbangan yang diinginkan. Selain trim tabs ada juga balance tab dan control tab. Fungsinya tidak jauh dari trim tab yaitu membantu mengontrol pergerakan primary control agar tetap terarah. bertanda, prinsip kerja tab selalu berlawanan dengan primary control

A. Axis Of Motion (Sumbu Pada Pesawat Terbang)

Sebuah pesawat dapat bergerak bebas dalam tiga sumbu rotasi yang tegak lurus satu sama lain dan saling berpotongan pada pusat gravitasi atau center of gravity.Pesawat terbang mempunyai tiga sumbu putar, yaitu vertikal, longitudinal dan lateral. Gerakan pesawat pada sumbu vertikal disebut yaw. Dan gerakan pada sumbu lateral disebut pitch. Sedangkan gerakan pada sumbu longitudinal disebut roll.

Masing-masing gerakan ini dikontrol oleh sistem kendali pesawat terbang (flight control systems) dari pesawat, yaitu rudder, aileron dan elevator. Berikut adalah gambar sumbu pada pesawat:

A. Axis Of Motion (Sumbu Pada Pesawat Terbang)

Masing-masing gerakan ini dikontrol oleh sistem kendali pesawat terbang (flight control systems) dari pesawat, yaitu rudder, aileron dan elevator. Berikut adalah gambar sumbu pada pesawat:

Axis of motion

a. Longitudinal Axis (Sumbu Longitudinal)

Sumbu longitudinal pada pesawat meliputi nose hingga tail. Rotasi pada sumbu ini disebut roll. Berguling gerak perubahan orientasi sayap pesawat sehubungan dengan gaya gravitasi ke bawah. Aileron adalah kontrol utama untuk rolling.

Sumbu Longitudinal axis

a. Lateral axis (Sumbu Lateral)

Sumbu lateral sebuah pesawat meliputi ujung sayap ke ujung sayap. Rotasi pada sumbu ini disebut pitch.. Lift adalah permukaan kontrol utama untuk pitch. Elevator adalah kontrol utama untuk pitching

a. Vertical Axis (Sumbu Vertical)

Sumbu vertikal melewati sebuah pesawat dari atas ke bawah. Rotasi pada sumbu ini disebut yaw. Yaw mengubah arah hidung pesawat mengarah, kiri atau kanan. Kontrol utama dari pesawat adalah dengan kemudi. Rudder.

A. Stability Of Aircraft

Stability adalah kesatuan kualitas sebuah pesawat tanpa bantuan pilot atau peralatan mekanis lainnya yang berfungsi untuk membetulkan sikap pesawat yang kacau dan melanjutkan jalannya penerbangan yang diinginkan. Ada tiga macam stability pada pesawat, yaitu Longitudinal Stability, Lateral Stability, dan Directional Stability

Aircraft Controls

a. Longitudal Stability

Dalam penerbangan, gaya akan selalu berubah terus. Untuk sebuah pesawat yang terbang bebas, harus di desaign untuk mempunyai stabilitas longitudinal.

Jika nose pesawat harus turun ketika pesawat sedang terbang, pesawat akan mulai turun dan kecepatannya akan bertambah ketika bagian gaya gravitasi bertindak dalam arah yang sama dengan gaya dorong. Kecepatan yang bertambah menambah beban pada tail sehinnga membawa pesawat kembali ke level. Jika nose harus naik, kebalikannya akan terjadi. Kecepatan udara akan turun, beban tail akan turun, dan nose akan kembali pada penerbangan level.

b. Lateral Stability

Jika kita perhatikan, hampir semua pesawat mempunyai ujung sayap yang lebih tinggi dari pada pangkalnya. Kemiringan dari sayap ini disebut dihedral dan hal ini memberikan lateral stability pada pesawat.

Apabila pesawat terbang lurus, maka sudut serang akan sama antara kedua sayapnya. Jika salah saatu sayap turun, maka sudut serangnya akan naik sebagaimana turunnya. Sedangkan sudut serang pada sayap yang lainnya turun sebaimana naiknya. Perbedaaan sudut serang ini menghasilkan perbedaan gaya angkat yang diperlukan pesawat untuk kembali ke penerbangan level.

Efek pendulum dari fuselage berada di bawah sayap pada pesawat sayap atas memberikan sesuatu yang tidak bisa dipisahkan dari laeral stability.

c. Directional Stability

Directional Stability suatu pesawat dalam penerbangan sama seperti sayap burung. Vertical stabilizer yang berada pada tail, berusaha menjaga nose pesawat agar tetap tertuju pada arah angin relative.

Arah udara di sepanjang vertical stabilizer ditentukan oleh kecepatan engine dan kecepatan pesawat melewati udara. Apabila kecepatan pesawat rendah dan kecepatan engine tinggi, seperti ketik pesawat sedang take off, aliran udara selip menerpa sisi kiri dari stabilizer sehingga diperlukan gaya lebih besar agar rudder ke kanan. Hal ini bertujuan untuk menjaga nose pesawat tertuju lurus di runway.

A. Tail Group Control Surface

Tail group atau empenage pada pesawat meliputi seluruh bagian ekor pesawat baik permukaan yang fixed (tetap) dan bergerak atau yang dapat digerakan (controlable). Yang termasuk permukaan tetap yaitu horizontal stabilizer dan vertical stabilizer, sedangkan bagian yang bergerak antara lain elevator, rudder dan trim tabs. Empennage berfungsi untuk memberikan kestabilan pada pesawat dan mengendalikan dinamika terbang dari pesawat, dengan gerakan pitch dan yaw. Berikut ini adalah bagian-bagian dari tail group:

1. Vertical stabilizer, yaitu bagian ekor yang tegak dan tetap, dimana terdapat rudder dan trim tabs.

2. Rudder, yaitu bagian yang bisa bergerak/berdefleksi yang letaknya pada vertical stabilizer. Rudder digunakan untuk mengendalikan arah terbang pesawat dalam sumbu vertical dengan gerakan yaw.

3. Horizontal stabilizer, yaitu bagian ekor yang mendatar dan tetap, dimana terdapat elevator dan trim tabs.

4. Elevator, yaitu bidang kemudi yang terdapat pada horizontal stabilizer. Elevator bergerak bersamaan untuk mengendalikan pergerakan pitch atau naik turun nya nose pesawat dalam sumbu lateral.

5. Trim tabs, yaitu suatu bidang kecil yang terdapat pada control surface yang berfungsi untuk menyeimbangkan dan mengurangi tekanan pada kemudi.

B. Wing Group Control Surface

Wing merupakan bagian terpenting dari suatu pesawat, karena wing menghasilkan lift (gaya angkat) ketika bergerak terhadap aliran udara karena bentuknya yang airfoil. Selain sebagai penghasil gaya angkat, pada kebanyakan pesawat saat ini juga sebagai fuel tank (tempat bahan bakar) dan tempat bergantungnya engine. Bagian-bagian dari wing group:

1. Leading edge: merupakan bagian depan dari wing yang pertama terkena aliran udara. Pada pesawat-pesawat besar umumnya di leading edge juga terdapat leading edge slat.

2. Trailing edge: merupakan bagian belakang dari wing, dimana terdapat aileron, aileron tab, dan flap.

3. Wing root: merupakan bagian wing yang melekat pada fuselage.

4. Wing tip: merupakan bagian wing yang paling jauh dengan fuselage atau bagian paling ujung dari wing. Pada wing tip biasanya terdapat tambahan berupa winglet atau wing tip tank pada jenis pesawat tertentu.

Pada pesawat-pesawat kecil wing umumnya hanya dilengkapi dengan aileron, spoiler dan flap. Hal itu dinilai cukup karena beban kerja pilot dan mekanismenya pun tidak terlalu berat. Namun lain halnya dengan pesawat besar, tanpa adanya bidang-bidang kendali tambahan akan menjadikan pesawat uncontrollable atau sulit sekali bahkan mungkin mustahil untuk dikendalikan