Rasio dorong-berat
Rasio dorong-berat atau thrust-to-weight ratio adalah rasio atau angka atau nisbah yang tanpa berdimensi yang menunjukkan perbandingan dorong dan berat dari roket, mesin jet, mesin baling-baling, atau kendaraan didorong oleh mesin tersebut yang menunjukkan kinerja mesin atau kendaraan.
Thrust to weight ratio adalah perbandingan antara daya dorong dengan berat suatu roket, mein jet mesin baling baling maupun kendaraan yang didorong mesin tersebut. Angka ini menunjukkan kinerja mesin atau kendaraan.
Pendahuluan
[sunting | sunting sumber]Ada 4 gaya yang bekerja pada setiap pesawat ketika terbang: gaya angkat, berat, gaya tolakan (thrust), dan gaya tahanan (drag). Gerak dari pesawat di udara bergantung pada besar dan arah relative ke kempat gaya tersebut. Berat pesawat ditentukan oleh ukuran (tentunya) dan material yang digunakan untuk membangun sang pesawat, bagian muatan dan juga seberapa banyak fuel yang di bawa olehnya. Berat selalu (karena gaya adalah besaran vektor)berarah ke pusat bumi. Thrust ditentukan oleh system pendorong (propulsion system) yang digunakan pada pesawat dan juga pada settingan throttle yang dipilih oleh pilot. Thrust berarah kedepan sepanjang garis pusat badan pesawat. Gaya angkat dan drag dalah gaya-gaya aerodinamika yang berdasarkan bentuk dan ukuran pesawat, kondisi udara, dan kecepatan terbang. Gaya angkat selalu berarah tegak lurus terhadap arah terbang dan drag berarah sepanjang garis terbang, yaitu berlawanan dengan arah thrust.
Seperti halnya lift to drag ratio yang merupakan parameter efisiensi untuk total aerodinamika pesawat, thrust to weight ratio adalah sebuah factor efisiensi keseluruhan daya dorong pesawat. Sesuai dengan hukum Newton kedua tentang gerak untuk massa yang konstan maka gaya sebanding dengan perkalian dari massa dengan percepatan benda.
F= m*a
Mari kita perhatikan percepatan horisontalnya dan mengabaikan gaya drag maka gaya yang bekerja hanyalah thrust F. Dari persamaan berat Newton:
W=m*g
Dengan W sebagai berat dan g adalah konstanta gravitasi yaitu sekitar 9.8m/s2. Maka massanya:
m=W/g
dan setelah kita subtitusikan kedua persamaan tersebut: F=W*a/g
F/W=a/g
F/W adalah thrust to weight ratio dan berbanding lurus terhadap percepatan pesawat. Sebuah pesawat dengan thrust to weight ratio tinggi mempunyai percepatan yang besar. F-22 Raptor atau tanpa afterburner hingga mencapai kecepatan yang oleh pesawat tempur rata-rata hanya bisa dicapai dengan afterburner. adalah contoh pesawat yang memiliki thrust to weight ratio cukup istimewa, karena dia mampu terbang 'kering'.
Pada umumnya pesawat dengan thrust to weight ratio besar juga mempunyai excess thrust besar. Excess thrust menunjukkan kemampuan pesawat untuk ‘memanjat’. Jika thrust to weight ratio lebih besar dari satu dan dragnya kecil, maka pesawat akan mampu melaju tegak lurus seperti halnya sebuah roket. Demikian juga, sebuah roket harus mengembangkan harga thrust to weight rationya agar bisa terbang tegak lurus.
Thrust-to-weight ratio pada pesawat terbang
[sunting | sunting sumber]Thrust-to-weight ratio dengan bahan bakar penuh dan dry thrust (tanpa afterburner) — ratio lebih tinggi diatas 1 berarti lebih bagus:
- Su-35 rasionya 0.96 — tidak berbeda jauh dibanding F-18 E/F yg 0.94.
- Gripen-C dan Typhoon jauh lebih unggul, dengan ratio 1.06 dan 1.07. Kedua tipe Eropa ini dalam perhitungan rasio juga memasukkan juga 2 tambahan missile (menambah beban dan drag rate).
Contoh
[sunting | sunting sumber]Pesawat terbang
[sunting | sunting sumber]| Kendaraan | T/W | Keterangan |
|---|---|---|
| B-2 Spirit | 0.205[1] | Max take-off weight |
| Concorde | 0.373[butuh rujukan] | Max take-off weight, full reheat |
| BAE Hawk | 0.65[2] | |
| Su-30MKM | 1.00[3] | Loaded weight with 56% internal fuel |
| MiG-29 | 1.09[4] | Full internal fuel, 4 AAMs |
| F-22 | > 1.09 (1.26 with loaded weight and 50% fuel)[4] | Maximum takeoff weight, dry thrust |
| F-15 | 1.04[5] | Nominally loaded |
| F-16 | 1.096[butuh rujukan] | |
| Harrier | 1.1[butuh rujukan] | |
| Typhoon | 1.07[6] | 100% fuel, 2 IRIS-T, 4 MBDA Meteor |
| Space Shuttle | 1.5 | Take-off[7] |
| Rafale | 0.988[8] | Version M, 100% fuel, 2 EM A2A missile, 2 IR A2A missiles |
| Space Shuttle | 3 | Peak (throttled back for astronaut comfort) |
Rujukan
[sunting | sunting sumber]- ^ Northrop Grumman B-2 Spirit
- ^ BAE Systems Hawk
- ^ "Sukhoi-Su30MKM". Diakses tanggal 14 November 2014.
- ^ a b http://www.globalsecurity.org/military/world/russia/mig-29-specs.htm
- ^ "F-15 Eagle Aircraft". About.com:Inventors. Diakses tanggal 2009-03-03.[pranala nonaktif permanen]
- ^ Kampflugzeugvergleichstabelle Mader/Janes
- ^ Thrust: 6.781 million lbf, Weight: 4.5 million lb"Space Shuttle". Wikipedia. Diakses tanggal 2009-09-10.
- ^ "Salinan arsip". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2014-02-25. Diakses tanggal 2015-05-07.
- John P. Fielding. Introduction to Aircraft Design, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-65722-8
- Daniel P. Raymer (1989). Aircraft Design: A Conceptual Approach, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., Washington, DC. ISBN 0-930403-51-7
- George P. Sutton & Oscar Biblarz. Rocket Propulsion Elements, Wiley, ISBN 978-0-471-32642-7
- NASA webpage with overview and explanatory diagram of aircraft thrust to weight ratio