ANALISIS WING DIVERGENCE PADA SAYAP SWEPT FORWARD

 

 

1.      PENDAHULUAN

 

a.      Latar Belakang Masalah

 

Sayap dengan konfigurasi Swept Forward pada awalnya diciptakan untuk diaplikasikan kepada pesawat-pesawat fighter. Pesawat-pesawat fighter mensyaratkan prestasi terbangnya haruslah unggul dalam hal turn-radius yang kecil serta respon kendali yang cepat sehingga menghasilkan manuver yang lincah.

Persayaratan-persyaratan tersebut ternyata bisa diperoleh dari sayap pesawat dengan konfigurasi swept forward. Konfigurasi sayap seperti ini ternyata mempunyai permasalahan pada aeroelastik statik, yaitu rentan terhadap wing divergence. Fenomena wing divergence ini terjadi akibat pertambahan sudut serang fluida terhadap sayap sebagai konsekuensi dari sifat elastik struktur sayap pesawat terbang. Pertambahan sudut serang ini terjadi seketika dan besarnya bisa mencapai tak hingga. Akibatnya dapat menyebabkan kegagalan pada struktur sayap pesawat terbang.

 

b.      Konfigurasi Sayap Swept Forward

 

Konfigurasi dari sayap swept forward dapat dilihat pada gambar berikut :

 

               \ ^             \

                \/\             \

                /\ \             \

              /   \ \  fuselage   \

            /      \ \    with     \

          /         \ \    swept    \

        /            \ \   forward   \

 _____/_______________\ \   wing      \

 \___x__________ac_____\ \             \

  \_____________ea______\_\_            \

   \                     \               \

    \_____________________\               \

                           \               \  

 

Keterangan :

ac : Aerodynamic Center

ea : Elastic Axis

Berdasarkan gambar tersebut dapat disimpulkan bahwa sayap dengan konfigurasi swept forward akan menginduksi puntiran ke arah upward yang disebabkan oleh lengan momen yang dalam kasus ini diteruskan menuju kearah depan dari bidang sayap. Kondisi ini akan membuat wing divergence lebih cepat terjadi.

 

2.      ANALISIS MASALAH AEROELASTIK STATIK PADA SAYAP SWEPT FORWARD

 

a.      Pendekatan Matematis

Secara Matematis akan dijabarkan mengenai penentuan kecepatan divergence pada sayap dengan konfigurasi swept forward.

 Momen Aero = Momen Struktur  (Konvensi Momen, positif CW)

 Mae + Mea = 0 (Mae = momen aerodinamika, Mea = momen struktur)

 Mae = – Mea (Kesetimbangan Momen pada sayap dengan konfigurasi Swept Forward)

 L . e + Mac = – Ka . a (Ka = kekakuan torsi, a = sudut puntir akibat torsi)

(Cl . q . S)e + ((Cm,ac . q . S)c = – Ka . a (Cl = aerodynamic coefficient, q = dynamic pressure, S = Span Sayap, c = chord)

 [(Clo + Cla (a1 + a)) . q .S] e + [Cm,ac .q . S]e = – Ka . a

 e1 . q . c . S [Clo +Cla (a1+a)] + Cm,ac,a . a . q . S . c = – Ka . a

 Sehingga bisa diperoleh a (sudut puntir akibat kompensasi sifat keelastisan struktur sayap) 

 a = – [e1 . c . q . S . Cla . a1] / Ka [(1 + {e1 . q . c^2 / Ka} . Cla]

 Kecepatan Divergence dapat ditentukan jika harga a menjadi tak hingga, dengan kata lain penyebut persamaan

 

 terakhir haruslah sama dengan 0 (nol). Sehingga bisa dynamic pressure saat terjadinya divergence yang merupakan

 fungsi dari kecepatan terbang pesawat udara.

 Secara Matematis : v (divergence) = [(-2 . Ka) / rho . e1 . c^2 . Cla]

 

b.      Pendekatan Analitis

 

Berdasarkan pendekatan matematis di atas maka dapat dikatakan bahwa jika ingin memperoleh kecepatan divergence pada sayap dengan konfigurasi swept forward maka salah satu komponen dari penyebut yang berada di dalam akar haruslah berharga negatif. Komponen yang paling mungkin berharga negatif adalah jarak antara pusat aerodinamik dengan pusat elastik struktur [ e ]. Apabila harga [ e ] negatif artinya posisi pusat elastik struktur berada di depan pusat aerodinamik. Dengan konfigurasi seperti ini sayap akan sangat rentan terhadap wing divergence. Karena jika sayap dikenai gaya yang berasal dari aliran fluida, tegak lurus sepanjang span maka akan menimbulkan momen pada pusat elastik struktur dan pada pusat aerodinamik yang arahnya upward. Akibatnya sudut serang akan bertambah besar dengan sangat cepat dan menyebabkan struktur sayap patah.

 

3.      KESIMPULAN

 

Berdasarkan analisis di atas maka dapat disimpulkan bahwa sayap dengan konfigurasi swept forward lebih rentan terhadap wing divergence dibandingkan dengan sayap konfigurasi swept forward. Dengan kata lain sayap dengan konfigurasi swept back akan lebih rentan terhadap control reversal sedangkan sayap dengan konfigurasi swept forward tidak sempat mengalami control reversal terlebih dahulu, karena jika sayap swept forward mengalami ketidakstabilan aeroelastisitas statik maka yang akan terjadi terlebih dahulu adalah wing divergence.