Kebetulan ada yang bertanya, "Apa sih sebenernya Coefficient of Lift itu?" di forum. Saya rasa ini adalah suatu pertanyaan yang menarik karena ketika saya berikan 

dibalas dengan pertanyaan lain, "Maksudnya penjelasan dengan kata-kata."

Rasanya, sudah lama tidak ada yang bertanya hal seperti ini. Seringkali, kita tidak ingat bahwa dalam bidang sains dan teknik, angka tidaklah suatu angka saja, melainkan suatu lambang kuantitas fisik yang mempunyai makna fisik juga. Sangat disayangkan banyak orang yang ketika mengerjakan suatu soal (fisika, misalnya) tidak kembali bertanya, apakah angka tersebut masuk akal dan apa arti dari angka tersebut. Artikel ini, semoga dapat menambah suatu wawasan baru mengenai beberapa angka penting dalam aerodinamika.

 

Bayangkan anda adalah seorang aeronautical engineer dan anda mau melakukan karakterisasi dari suatu sayap pesawat. Umm... umpama itu adalah sayap sebuah C172, lebar 11m dan luas 16 m2. Sayap tersebut berukuran Anda masukkan sayap tersebut ke dalam test section dari wind tunnel. Dan anda akan mengukur gaya yang dihasilkan dari percobaan tersebut. Anda nyalakan wind tunnel tersebut, kemudian anda ukur kecepatan aliran udara tersebut, 70 knots. Sempurna...

Anda ambil pengukuran Lift dan Drag di pesawat tersebut untuk berbagai angle-of-attack. Pada akhirnya, anda punya suatu data, Lift dan Drag untuk berbagai angle-of-attack. Kemudian anda bertanya dalam hati, "Apakah pesawat ini akan menghasilkan Lift dan Drag yang sama kalau aliran udara nya hanya 50 knots?" Selain itu, anda juga dihadapkan pada permasalahan lain, anda juga harus melakukan karakterisasi untuk sayap Citation III yang lebar nya 16 m. Anda hanya punya test section selebar 15 m.

Apa yang harus saya lakukan?

Sering dalam berbagai bidang teknik, kita dihadapkan pada permasalahan seperti ini. Apa yang akan terjadi apabila model nya di-scale up/down. Apakah hasil percobaan saya masih valid? Apakah saya harus melakukan percobaan untuk segala kemungkinan? (Sekarang berapa banyak percobaan yang harus saya lakukan kalau misalnya hasil tersebut berbeda-beda untuk berbagai macam kondisi?)

Untungnya, alam punya cara sendiri untuk menangani permasalahan ini. Ternyata jumlah kondisi yang harus dicek berkurang drastis ketika alih-alih mengukur kuantitas dimensional, kita mengukur kuantitas non-dimensional dari suatu kondisi tersebut. Maksud saya dari kuantitas dimensional adalah sebagai berikut.

Ambil contoh ketika anda melakukan pengukuran panjang suatu meja. Anda ambil penggaris 30 cm. Anda ukur meja tersebut, 90 cm. Angka 90 cm ini adalah suatu kuantitas dimensional. Tapi apabila anda normalisasi panjang tersebut dengan misalnya panjang penggaris, (90cm/30cm = 3), angka 3 ini adalah suatu indikasi panjang meja tersebut tapi tidak dengan kuantitas dimensional. Jadi ketika anda diberitahu ada meja lain dengan panjang meja 4. Anda punya suatu gambaran seberapa panjang meja lain tersebut (tentu harus meja tersebut harus dinormalisasi dengan cara yang sama, yaitu dengan penggaris yang sama).

Ini juga yang terjadi di teori fluida. Dalam fisika, ada yang dikenal sebagai Teori Buckingham Pi. Ini adalah suatu teori yang memberikan indikasi bagaimana kita bisa melakukan normalisasi dari suatu besaran. Ternyata untuk Lift, kuantitas ini dapat dinormalisasi dengan membagi gaya yang diukur dengan kuantitas yang dikenal sebagai tekanan dinamis (dynamic pressure) dan suatu besaran luas. Dynamic pressure ini mengindikasikan kecepatan aliran udara. Kita bebas memilih besaran luas yang mau diambil, luas sayap, luas ekor, luas permukaan seluruh pesawat, dll. Sebagai suatu konvensi, para aerodynamicist setuju untuk menggunakan luas sayap sebagai besaran untuk normalisas.

Ada beberapa kuantitas non-dimensional lain yang penting dalam aerodinamika selain koefisien untuk gaya-gaya dan momen-momen aerodinamis. Antara lain adalah

1. Reynolds Number

Reynolds number adalah suatu kuantitas non-dimensional yang menunjukkan rasio antara gaya-gaya inersial terhadap gaya akibat viskositas fluida.

Reynolds number sering digunakan untuk mengindikasikan turbulensi. Apabila Reynold's number di atas angka

aliran udara tersebut dikatakan turbulen (alih-alih laminar).

Ini mengindikasikan bahwa apabila kita menggunakan fluida yang kental (misalnya minyak), aliran minyak di atas suatu plat tipis (misalnya) akan laminar sampai jarak yang lebih jauh daripada jika air yang mengalir di atas plat tersebut.

Dua percobaan dikatakan serupa apabila Reynolds number percobaan tersebut sama. Artinya kalau kita mau melakukan karakterisasi dari sayap Citation III kita tadi, selama Reynolds number dalam percobaan tersebut cocok, hasilnya akan identik. Jadi, alih-alih menggunakan full-scale model, kita bisa menggunakan model yang sudah diperkecil.

 

2. Mach Number

Mach No. adalah indikasi seberapa cepat suatu aliran dibandingkan dengan kecepatan suara lokal. Mengapa kecepatan suara? Karena mekanisme propagasi informasi dalam fluida adalah tekanan/pressure. Tekanan  pada medium elastik merambat dengan kecepatan suara. 

Kecepatan suara lokal tergantung dari beberapa kondisi, seperti medium dan temperatur. Artinya,  beberapa karakter aliran tersebut akan sama apabila Mach number nya sama. Makanya sering kali kita mendengar pembagian karakter aliran menggunakan istilah subsonic (M

disclaimer

Semua tulisan di site ini hanyalah untuk belajar dan meningkatkan ketrampilan personel penerbangan dan menambah wawasan masyarakat umum. Jika ada perbedaan dengan dokumen resmi dari otoritas yang berwenang dan pabrik pesawat, maka dokumen resmilah yang berlaku. Klik di judul disclaimer di atas untuk melihat keseluruhan aturan penggunaan ilmuterbang.com
Go to top