Kemudi guling

Pesawat berguling dengan kemudi gulingnya

① Ujung sayap (Wing tip), ② Sisi depan sayap (Leading edge), ③ Bilah penyeimbang (trim tab), ④ Kemudi guling (Aileron).

Aileron atau kemudi guling (bahasa Perancis untuk "sayap kecil" atau "sirip") adalah bidang kendali penerbangan berengsel yang biasanya membentuk bagian tepi belakang setiap sayap pesawat bersayap tetap. Kemudi guling digunakan berpasangan untuk mengendalikan pesawat dalam keadaan berguling (atau pergerakan di sekitar sumbu longitudinal pesawat ), yang biasanya mengakibatkan perubahan jalur penerbangan karena miringnya vektor gaya angkat . Pergerakan pada sumbu ini disebut 'berguling' atau 'bergulung'.

Kontroversi yang cukup besar terjadi mengenai penghargaan atas penemuan kemudi guling. Wright Bersaudara dan Glenn Curtiss berjuang selama bertahun-tahun dalam pertarungan hukum atas paten Wright tahun 1906, yang menggambarkan metode lengkungan sayap untuk mencapai kendali lateral. Wright Bersaudara menang dalam beberapa keputusan pengadilan yang menyatakan bahwa penggunaan kemudi guling oleh Curtiss melanggar paten Wright. Pada akhirnya, Perang Dunia Pertama memaksa Pemerintah AS untuk membuat undang-undang resolusi hukum. Konsep kemudi guling yang jauh lebih awal dipatenkan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Inggris Matthew Piers Watt Boulton , berdasarkan makalahnya pada tahun 1864 On Aërial Locomotion .

Sejarah

Kemudi guling kurang lebih telah menggantikan bentuk kendali lateral lainnya, seperti pelauran sayap , sekitar tahun 1915, jauh setelah fungsi kendali penerbangan kemudi sepak dan kemudi tukik sebagian besar distandarisasi. Meskipun sebelumnya ada banyak klaim yang bertentangan mengenai siapa yang pertama kali menemukan kemudi guling dan fungsinya, yaitu kendali lateral atau guling, perangkat kendali penerbangan ditemukan dan dijelaskan oleh ilmuwan dan ahli metafisika Inggris Matthew Piers Watt Boulton dalam makalahnya pada tahun 1864 On Aërial Locomotion . Dia adalah orang pertama yang mematenkan sistem kendali kemudi guling pada tahun 1868.

Deskripsi Boulton tentang sistem kendali penerbangan lateralnya adalah "catatan pertama yang kita miliki mengenai apresiasi terhadap perlunya kendali lateral aktif yang dibedakan dari [stabilitas lateral pasif].... Dengan penemuan Boulton ini kita memiliki lahirnya sistem kendali penerbangan masa kini. metode tiga torsi pengendalian udara" seperti yang dipuji oleh Charles Manly . Hal ini juga didukung oleh CH Gibbs-Smith. Paten Inggris Boulton, No. 392 tahun 1868, yang dikeluarkan sekitar 35 tahun sebelum kemudi guling "ditemukan kembali" di Prancis, terlupakan dan hilang dari pandangan hingga perangkat kendali penerbangan digunakan secara umum. Gibbs-Smith menyatakan dalam beberapa kesempatan bahwa jika paten Boulton telah terungkap pada saat pengajuan hukum Wright bersaudara , mereka mungkin tidak dapat mengklaim prioritas penemuan untuk kendali lateral penerbangan. mesin. Fakta bahwa Wright bersaudara berhasil memperoleh paten pada tahun 1906 tidak membatalkan penemuan Boulton yang hilang dan terlupakan.

Kemudi guling tidak digunakan pada pesawat berawak sampai digunakan pada pesawat layang Robert Esnault-Pelterie pada tahun 1904, meskipun pada tahun 1871 seorang insinyur militer Prancis, Charles Renard , membuat dan menerbangkan pesawat layang tak berawak yang dilengkapi kemudi guling di setiap sisinya. (yang ia sebut 'sayap kecil'), diaktifkan oleh perangkat autopandu sumbu tunggal yang dikendalikan pendulum gaya Boulton.

Insinyur penerbangan Amerika perintis Octave Chanute menerbitkan deskripsi dan gambar pesawat layang Wright bersaudara tahun 1902 di majalah penerbangan terkemuka saat itu, L'Aérophile , pada tahun 1903. Hal ini mendorong Esnault-Pelterie, seorang insinyur militer Prancis, untuk membangun pesawat layang bergaya Wright Bersaudara pada tahun 1904 yang menggunakan kemudi guling sebagai pengganti pelauran sayap . Jurnal Prancis L'Aérophile kemudian menerbitkan foto-foto kemudi guling pada pesawat layang Esnault-Pelterie yang disertakan dalam artikelnya pada bulan Juni 1905, dan kemudi guling disalin dan ditiru secara luas setelahnya.

Wright bersaudara menggunakan pelauran sayap sebagai pengganti kemudi guling untuk kontrol gulingan pada pesawat layang mereka pada tahun 1902, dan sekitar tahun 1904 Flyer II mereka adalah satu-satunya pesawat pada masanya yang mampu melakukan belokan yang terkoordinasi. Selama tahun-tahun awal penerbangan bertenaga, Wright memiliki kontrol gulungan yang lebih baik pada desainnya dibandingkan pesawat yang menggunakan permukaan bergerak. Sejak tahun 1908, seiring dengan penyempurnaan desain kemudi guling, menjadi jelas bahwa kemudi guling jauh lebih efektif dan praktis daripada pelauran sayap. Kemudi guling juga memiliki keuntungan karena tidak melemahkan struktur sayap pesawat seperti halnya teknik kemudi guling, yang menjadi salah satu alasan keputusan Esnault-Pelterie beralih ke kemudi guling.

Pada tahun 1911 sebagian besar pesawat dwisayap menggunakan kemudi guling daripada pelauran sayap pada tahun 1915 kemudi guling juga sudah menjadi universal pada pesawat ekasayap. Pemerintah AS, yang merasa frustrasi dengan kurangnya kemajuan penerbangan di negaranya pada tahun-tahun menjelang Perang Dunia I , memberlakukan kumpulan paten yang secara efektif mengakhiri perang paten Wright bersaudara . Perusahaan Wright diam-diam mengubah kontrol penerbangan pesawatnya dari pelauran sayap menjadi penggunaan kemudi guling pada saat itu juga.

Dinamika penerbangan

Sepasang kemudi guling biasanya saling berhubungan sehingga ketika salah satu kemudi guling digerakkan ke bawah, kemudi guling lainnya akan bergerak ke atas: kemudi guling yang bergerak ke bawah meningkatkan gaya angkat pada sayapnya sedangkan kemudi guling yang bergerak ke atas mengurangi gaya angkat pada sayapnya, sehingga menghasilkan gerakan menggelinding momen terhadap sumbu longitudinal pesawat (yang terbentang dari hidung hingga ekor pesawat). Kemudi guling biasanya terletak di dekat ujung sayap , namun terkadang juga terletak di dekat akar sayap . Pesawat modern mungkin juga memiliki sepasang kemudi guling kedua di sayapnya, dengan dua posisi yang dibedakan dengan istilah 'kemudi guling luar' dan 'kemudi guling dalam'.

Efek samping yang tidak diinginkan dari pengoperasian kemudi guling adalah oleng yang merugikan — momen mengoleng yang berlawanan arah dengan gerakan memutar. Penggunaan kemudi guling untuk menggelindingkan pesawat ke kanan menghasilkan gerakan mengoleng ke kiri. Saat pesawat menggelinding, efek olengan yang merugikan sebagian disebabkan oleh perubahan gaya hambat antara sayap kiri dan kanan. Sayap yang meninggi menghasilkan peningkatan gaya angkat, yang menyebabkan peningkatan gaya hambat induksi . Sayap yang menurun menghasilkan gaya angkat yang berkurang, yang menyebabkan berkurangnya gaya hambat yang diinduksi. Tarikan profil yang disebabkan oleh aileron yang dibelokkan dapat menambah perbedaan, seiring dengan perubahan vektor gaya angkat saat salah satu kemudi guling berputar ke belakang sementara yang lainnya berputar ke depan.

Pada belokan yang terkoordinasi , gerakan olengan yang merugikan secara efektif dikompensasi dengan penggunaan kemudi sepak , yang menghasilkan gaya samping pada ekor vertikal yang melawan gerakan oleng yang merugikan dengan menciptakan momen olengan yang menguntungkan. Metode kompensasi lainnya adalah ' kemudi guling diferensial ', yang telah dipasang sedemikian rupa sehingga kemudi guling yang bergerak ke bawah menyimpang lebih sedikit dibandingkan kemudi guling yang bergerak ke atas. Dalam hal ini momen olengan yang berlawanan dihasilkan oleh perbedaan gaya hambat profil antara ujung sayap kiri dan kanan. Frise aileron adalah kemudi guling yang menonjolkan ketidakseimbangan gaya hambat profil ini dengan menonjol di bawah sayap kemudi guling yang dibelokkan ke atas, paling sering dengan berengsel sedikit di belakang tepi depan dan dekat bagian bawah permukaan, dengan bagian bawah tepi depan permukaan kemudi guling menonjol sedikit di bawah permukaan bawah sayap ketika kemudi guling dibelokkan ke atas, sehingga meningkatkan gaya hambat profil pada sisi tersebut. Kemudi guling juga dapat dirancang untuk menggunakan kombinasi metode ini.

Dengan kemudi guling pada posisi netral, sayap di bagian luar belokan menghasilkan daya angkat yang lebih besar dibandingkan sayap yang berlawanan karena variasi kecepatan udara melintasi rentang sayap, yang cenderung menyebabkan pesawat terus menggelinding. Setelah sudut kemiringan yang diinginkan (derajat rotasi terhadap sumbu longitudinal) telah diperoleh, penerbang menggunakan kemudi guling yang berlawanan untuk mencegah sudut kemiringan bertambah karena variasi gaya angkat melintasi rentang sayap. Penggunaan kendali kecil yang berlawanan ini harus dipertahankan sepanjang belokan. Penerbang juga menggunakan sedikit kemudi sepak searah dengan belokan untuk mengatasi gerakan olengan yang merugikan dan untuk menghasilkan belokan yang "terkoordinasi" dimana badan pesawat sejajar dengan jalur penerbangan. Pengukur sederhana pada panel instrumen yang disebut indikator gelincir , juga dikenal sebagai "ball", menunjukkan kapan koordinasi ini tercapai.

Bagian kemudi guling

Tanduk dan pengimbang balas aerodinamis

Tanduk dari sebuah kemudi guling

Khususnya pada pesawat yang lebih besar atau lebih cepat, gaya kendali mungkin sangat berat. Meminjam penemuan dari kapal yang memperluas area permukaan kendali ke depan engsel meringankan gaya yang dibutuhkan pertama kali muncul pada kemudi guling selama Perang Dunia I ketika kemudi guling diperluas melampaui ujung sayap dan dilengkapi dengan "tanduk" di depan engsel. Dikenal sebagai kemudi guling gantung, mungkin contoh yang paling terkenal adalah Fokker Dr.I dan Fokker D.VII . Contoh selanjutnya membawa penyeimbang sejajar dengan sayap untuk meningkatkan kontrol dan mengurangi hambatan.

Bilah penyeimbang

Artikel utama: Bilah penyeimbang

Bilah penyeimbang adalah bagian kecil yang dapat digerakkan menyerupai kemudi guling yang diperkecil yang terletak di atau dekat tepi belakang kemudi guling. Pada sebagian besar pesawat bertenaga baling-baling, perputaran baling-baling menginduksi gerakan melawan gulungan karena hukum gerak ketiga Newton , di mana setiap aksi mempunyai reaksi yang sama besar dan berlawanan arah. Untuk meringankan penerbang dari keharusan memberikan tekanan terus menerus pada tuas dalam satu arah (yang menyebabkan kelelahan), bilah penyeimbang disediakan untuk menyesuaikan atau memangkas tekanan yang diperlukan terhadap gerakan yang tidak diinginkan. Bilah itu sendiri dibelokkan terhadap kemudi guling, menyebabkan kemudi guling bergerak ke arah yang berlawanan. Bilah penyeimbang tersedia dalam dua bentuk, dapat disesuaikan dan diperbaiki. Bilah penyeimbang tetap ditekuk secara manual hingga jumlah defleksi yang diperlukan, sedangkan bilah penyeimbang yang dapat disesuaikan dapat dikontrol dari dalam kokpit sehingga pengaturan daya atau gerak penerbangan yang berbeda dapat dikompensasi.

Sekop

Sekop adalah pelat logam datar, biasanya dipasang pada permukaan bawah kemudi guling, di depan engsel kemudi guling, dengan lengan tuas. Mereka mengurangi kekuatan yang dibutuhkan oleh penerbang untuk membelokkan kemudi guling dan sering terlihat pada pesawat aerobatik . Saat kemudi guling dibelokkan ke atas, sekop menghasilkan gaya aerodinamis ke bawah, yang cenderung memutar seluruh rakitan sehingga semakin membelokkan kemudi guling ke atas. Ukuran sekop (dan lengan tuasnya) menentukan seberapa besar gaya yang perlu dilakukan penerbang untuk membelokkan kemudi guling. Sekop bekerja dengan cara yang sama seperti klakson tetapi lebih efisien karena lengan momennya lebih panjang .

Referensi

• Bullmer, Joe. The WRight Story: The True Story of the Wright Brothers' Contribution to Early Aviation, CreateSpace Independent Publishing Platform, ISBN 1-4392-3620-8, ISBN 978-1-4392-3620-8, 2009.
• Casey, Louis S. Curtiss, The Hammondsport Era, 1907-1915, New York: Crown Publishers, 1981, pp. 12–15, ISBN 0-517-54326-5, ISBN 978-0-517-54326-9.
• Parkin, John H. Bell and Baldwin: Their Development of Aerodromes and Hydrodromes at Baddeck, Nova Scotia, Toronto: University of Toronto Press, 1964.

Pranala luar

• NASA Glenn Research Center aileron article with Java demo and more pictures
• http://www.nasa.gov/ Aileron
• http://www.grc.nasa.gov/ Parts of a Plane
• http://www.grc.nasa.gov/ Ailerons
• http://avstop.com/ Ailerons
• http://history.nasa.gov/ SP-367 Introduction to the Aerodynamics of Flight