Bagaimana rumus aerodinamika diterapkan dalam membuat pesawat glider balsa? berapa proporsi ukuran tiap bagian?

Glider adalah salah satu jenis pesawat model terbuat dari balsa dan tidak menggunakan mesin, diterbangkan dengan cara dilempar. Jenis ini adalah paling sederhana tetapi merupakan dasar yang baik untuk memahami konsep dasar aeroneutika, karena kemampuan terbang glider sangat ditentukan oleh bagaimana kita menerapkan konsep aerodinamika dalam merancang struktur pesawat glider kita. Bahan yang digunakan adalah kayu balsa.

Model yang akan dibuat kita beri nama “bird glider” dirancang dengan proporsi dan kontur burung yang sesungguhnya.

Apa bagian-bagian dasar untuk membuat glider yang efisien dan stabil?

Pertama adalah wing span atau rentang sayap. Semua bagian pesawat lainnya harus proporsional dengan wing span. (lihat gambar kode S)

Wing span adalah jarak dari satu ujung sayap dengan ujung lainnya. Ukuran yang moderat dengan konstruksi sederhana dan biaya rendah adalah tetapi hasil memuaskan adalah 16inci = 406.4 mm. Kurang dari ini membuat penerbangan tidak menentu dan sulit dalam penyesuaian.

Bagian kedua adalah wing chord atau lebar sayap yaitu jarak dari tepi depan sayap sampai tepi belakang (lihat gambar kode C). Nilai rata-ratanya adalah 1/7 dari wing span S. Sehingga Wing chord = C = 1/7 x S =58.0 mm.

Perbandingan dari wing span dan wing chord disebut “Aspect Ratio” sehingga

S/C = 406.4/58.0 = 7

Bagian ketiga adalah Moment Arm (lihat gambar kode M) yaitu jarak pusat sayap sampai pusat stabilizer. Kita bisa menentukan lokasi dari ekor pesawat dengan menggunakan prinsip bahwa lengan gaya atau “Moment Arm” harus cukup panjang untuk menjaga stabilitas pesawat dengan tanpa membuat ekor pesawat yang terlalu besar. Standard nya adalah ½ x wing span, sehingga lengan momen ekor = M = 406.4/2 = 203.2 mm = jarak dari pusat sayap sampai dengan pusat stabilizer.

Bagian keempat adalah stabilizer span atau lebar stabilizer atau sayap belakang (SS). Lebar stabilizer SS = 0.4 x wing span S = 162.5 mm. Sedangkan Stabilizer chord (SC) = 0.85 x wing chord C = 43.5 mm.

**Aturan dasar yang digunakan adalah luas permukaan stabilizer (SA) dari pesawat sebaiknya 30% dari luas permukaan sayap atau wing area (A).**

Bagian kelima adalah fin yang berfungsi menjaga kestabilan arah. Bagaimana menentukan ukurannya? Tinggi fin atau fin height (FH) nilainya adalah 0.43 dari Stabilizer Span SS. Sehingga FH = 0.43 x 162.5 = 69.9 mm. Sedangkan lebar fin atau Fin chord (FC) nilainya sama dengan Stabilizer chord (SC) sehingga FC= SC = 43.5 mm. Ujung fin juga dibulatkan sama dengan tip stabilizer seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Luas area fin yang direkomendasikan untuk semua glider dan pesawat tenaga karet adalah 12% dari luas sayap.

Bagian keenam adalah Panjang Nose = N adalah jarak dari pusat sayap ke ujung paling depan fuselage (body) dan nilainya mendekati 0.62 dari lengan momen M. Sehingga N = 0.62 x 203.2 = 125.9 mm.

Bagian ketujuh adalah panjang  fuselage yaitu bodi pesawat diambil 7/8 dari wingspan = 355.6 mm maka memungkinkan panjang Nose sama dengan teori diatas dan memberikan proporsi yang benar untuk pesawat karet maupun glider dengan didukung landing gear terletak dekat dengan ujung tongkat/fuselage. Pada glider panjang fuselage bisa hamper sama dengan wing span/lebar sayap, maka perlu penambahan beban pada ujung depan fuselage untuk mendapat keseimbangan penerbangan yang tepat.

Sekarang hanya tinggal dua karakteristik lainnya harus ditentukan , camber dan sayap dihedral .

Bagian kedelapan Chamber adalah puncak kurva permukaan atas sayap dilihat dari garis wing chord dari tepi depan/leading ke tepi belakang (trailing edges). Bentuk sayap adalah tipis pada tip/bagian depan kemudian menebal/mencembung dengan titik tertinggi adalah chamber kemudian mendatar sampai tepi belakang sayap.

Posisi chamber adalah 1/12 dari wing chord sehingga Camber CA = 1/12 x 58.5 = 4.8

Bagian kesembilan adalah Dihedral. Untuk memastikan stabilitas lateral dan adapatasi sayap diperlukan dihedral sebesar 1/12 wingspan.  Sehingga dihedral = 1/12 x 406.4 = 33.8 mm. Ini artinya posisi ujung sayap akan lebih tinggi sebesar 33.8 mm dari garis horizontal.

Dua faktor aerodinamis penting lainnya yang berkaitan dengan perakitan adalah sudut sayap pertama terhadap garis tengah fuselage/body stick dan sudut stabilizer.

Sudut sayap terbaik adalah 1 sampai 1-1/3 derajat. Sudut ini tercapai dengan menaikan sayap terdepan 1.2 mm dari garis tengah fuselage

Sudut stabilizer dibuat 0 derajat pada glider atau harus sejajar dengan garis tengah fuselage supaya memberikan perbedaan di sudut antara sayap dan stabilizer sebesar 1-1/3 derajat, faktor yang paling penting untuk stabilitas longitudinal.

Sekarang Kita telah mendapat desain aerodinamis dari glider. Berikut adalah resume dari proporsi yang benar

Wing span S = 406.4 mm

Wing Chord C = 1/7 S = 58.0 mm

Wing Area A = S x C = 23594.4 mm²

Stabilizer span SS = ( 0,4 ) X S = 162.5 mm

Stabilizer Chord SC = ( 0.85 ) X C = 43.5 mm

Stabilizer Area AS = SS x SC = 7078.3 mm2 → 30% X A

Momen arm  M = ( 0,5 ) X S = 203.2 mm

Fin high FH = ( 0.43 ) x SS = 69.9 mm

Fin Chord FC = SS = 162.5 mm

Fin Area FA = FH x FC = 3043.6 mm2 → 12% X A

Nose length N = ( 0.62) X M = 125.9 mm

Fuselage length = ( 7/8 ) S = 355.6 mm

Camber CA = ( 1/12 ) C = 4.8 mm

Dihedral = ( 1/12 ) S = 33.8 mm

Gambar . 78 menunjukkan perwujudan proporsi ini dalam bentuk glider yang akan dibangun .

Demikianlah proporsi bagian-bagian dari pesawat glider kita. Untuk bahan kayu balsa gunakan tebal 6 mm untuk fuselage dan wing. Balsa 2mm untuk stabilizer dan fin. Selamat mencoba dan bersenang-senang.

Disarikan dari http://www.theplanpage.com dengan perubahan penulis