Telah kita pahami bagaimana bentuk kekuatan Tuhan menahan burung-burung
dan pesawat terbang untuk dapat mengudara dan tidak jatuh ke tanah.
Manusia tidak hanya menginginkan untuk sekadar dapat terbang di udara,
lebih jauh dari itu manusia menginginkan untuk dapat melakukan
perjalanan ke mana saja yang mereka ingini dengan bebas terbang
diangkasa sebagai mana burung bebas pergi dan hinggap dimana mereka
suka.
Oleh sebab itu haruslah ada sistim kemudi yang dapat mengendalikan
terbangnya pesawat sesuai dengan yang diinginkan oleh penerbang. Burung
mengendalikan arah terbangnya, berbelok kekiri dan kekanan, menanjak
keatas dan menukik kebawah dengan mengubah bentuk dan posisi sayapnya,
begitu pula manusia membuat pesawat terbang dilengkapi dengan
bidang-bidang kemudi dibagian sayap dan ekor pesawat yang dapat
bergerak/ berubah posisi nya sehingga menghasilkan efek terhadap
bergeraknya pesawat diudara.
Pergerakan pesawat untuk dapat terbang bebas pada dasarnya adalah
terbang menanjak (climbing), terbang menurun (descents), terbang
berbelok (turns) dan kombinasinya.
Untuk melakukan pergerakan diatas ada tiga gerakan dasar pesawat :
Berguling (rolling)
adalah gerakan pesawat terhadap sumbu putar yang disebut longitudinal
axis yaitu garis hayal sepanjang pesawat dari ujung hidung depan
pesawat hingga belakang ekor pesawat.
Mengangguk (Pitching)
adalah gerakan pesawat terhadap sumbu putar yang disebut lateral axis
yaitu garis hayal yang menghubungkan ujung sayap kanan ke ujung sayap
kiri.
Memutar (Yawing)
adalah gerakan pesawat terhadap sumbu vertical yaitu garis hayal vertical yang melalui titik berat pesawat.
BIDANG-BIDANG KEMUDI
Aileron
Bidang kemudi di belakang ujung sayap kiri dan kanan yang dapat
bergerak kebawah dan keatas yang saling berlawanan antara kiri dan
kanan.
Pergerakan bidang kemudi aileron akan menyebabkan pesawat melakukan rolling (memutar pesawat terhadap sumbu longitudinal).
Elevator
Bidang kemudi dibagian belakang horizontal stabilizer kiri dan kanan yang dapat bergerak keatas dan kebawah bersamaan.
Pergerakan bidang kemudi elevator akan menyebabkan pesawat melakukan pitching (memutar pesawat terhadap sumbu lateral).
Rudder
Bidang kemudi di ekor pesawat dibelakang vertical fin (sirip vertical) yang dapat bergerak kekanan dan kekiri.
Pergerakan bidang kemudi rudder akan menyebabkan pesawat melakukan yawing (memutar pesawat terhadap sumbu vertical).
Gerakan Pitching

Tongkat
kemudi di kokpit dihubungkan melalui kawat atau hidrolik ke bidang
kemudi elevator. Dengan memutar tongkat kemudi , pilot dapat merubah
posisi dari elevator. Ketika tongkat kemudi didorong kedepan, elevator
akan bergerak kebawah. Dengan turunnya elevator akan menambah gaya
angkat pada horizontal stabilizer dan ekor pesawat bergerak naik dan
hidung pesawat akan bergerak turun
Ketika tongkat kemudi ditarik kebelakang, elevator akan bergerak
keatas. Dengan naiknya elevator akan mengurangi gaya angkat atau
menghasilkan gaya kebawah pada horizontal stabilizer dan ekor pesawat
bergerak turun dan hidung pesawat akan bergerak naik.
Gerakan rolling
Tongkat kemudi di kokpit dihubungkan melalui kawat atau hidrolik ke
bidang kemudi aileron . Dengan memutar tongkat kemudi , pilot dapat
merubah posisi dari aileron. Ketika tongkat kemudi diputar kekanan,
aileron kanan akan bergerak naik dan aileron kiri akan turun. Dengan
naiknya aileron kanan, sayap kanan akan kekurangan sedikit gaya angkat
dan dengan turunnya aileron kiri sayap kiri akan bertambah sedikit gaya
angkat yang menyebabkan pesawat berguling kekanan.
Gerakan Yawing
Pedal di kokpit dihubungkan melalui kawat atau hidrolik ke bidang kemudi ruder .
Ketika pedal kanan diinjak kedepan, rudder akan bergerak kekanan.
Dengan posisi rudder kekanan, ekor pesawat akan bergerak ke kekiri dan
hidung pesawat akan bergerak kekanan.
Ketika pedal kiri diinjak kedepan, rudder akan bergerak kekiri. Dengan
posisi rudder kekiri, ekor pesawat akan bergerak ke kekanan dan hidung
pesawat akan bergerak kekiri.
Climb
Terbang menanjak , untuk melakukan climbing diperlukan kombinasi
penambahan power mesin dengan pergerakan elevator keatas (pitching up).
Descent
Terbang menurun, untruk melakukan descent diperlukan kombinasi
pengurangan power mesin dan pengaturan posisi elevator untuk
mempertahankan kecepatan yang diinginkan.
Turn
Terbang berbelok dilakukan pada saat menanjak, menurun dan juga pada
terbang mendatar untuk merubah arah terbang. Oleh sebab itu pada saat
melakukan turning diperlukan kombinasi pergerakan dari elevator, rudder
dan aileron yang terkordinasi dengan baik.

1.Tekanan Atmosfir
Meskipun banyak sekali macamnya tekanan, diskusi ini terutama berisi tentang
tekanan atmosfir. Tekanan atmosfir ini adalah faktor penting dari perubahan
cuaca, membantu mengangkat pesawat, dan menggerakkan beberapa instrumen
penerbangan penting dalam pesawat udara.
Instrumen-instrumen ini adalah altimeter (penunjuk ketinggian), indikator
airspeed (kecepatan udara), indikator rate-of-climb (kecepatan menanjak), dan
penunjuk tekanan manifold.
Meskipun udara sangat ringan, tapi memiliki massa dan dipengaruhi oleh gaya
gravitasi. Maka, udara juga seperti halnya benda lain, memiliki berat dan
memiliki gaya. Karena udara merupakan zat cair, maka gaya yang dimilikinya
bekerja secara sama-rata ke semua arah, dan efek gayanya pada udara disebut
tekanan (pressure). Pada kondisi baku di permukaan laut, rata-rata tekanan yang
diterima pada tubuh manusia oleh atmosfir adalah sekitar 14,7 pon/inci.
Kepadatan udara mempunyai efek yang berarti pada kemampuan pesawat terbang.
Jika udara berkurang kepadatannya maka akan berakibat berkurangnya:
1. tenaga, karena mesin mendapatkan udara yang lebih sedikit,
2. thrust (gaya dorong) karena efisiensi baling-baling menjadi berkurang pada
udara tipis,
3. lift (gaya angkat) karena udara tipis memberikan gaya yang lebih sedikit
pada airfoil.
2.THRUST
Sebelum pesawat mulai bergerak, thrust harus digunakan. Pesawat akan tetap
bergerak dan bertambah kecepatannya sampai thrust dan drag menjadi sama besar.
Untuk menjaga kecepatan yang tetap maka thrust dan drag harus tetap sama,
seperti halnya lift dan weight harus sama untuk mempertahankan ketinggian yang
tetap dari pesawat.
Jika dalam penerbangan yang datar (level), gaya thrust dikurangi, maka
pesawat akan melambat. Selama thrust lebih kecil dari drag, maka pesawat akan
terus melambat sampai kecepatan pesawat (airspeed) tidak sanggup lagi menahan
pesawat di udara. Sebaliknya jika tenaga mesin ditambah, thrust akan menjadi
lebih besar dari drag, pesawat terus menambah kecepatannya. Ketika drag sama
dengan thrust, pesawat akan terbang dengan kecepatan yang tetap.
Terbang straight dan level (lurus dan datar) dapat dipertahankan mulai dari
terbang dengan kecepatan rendah sampai dengan kecepatan tinggi. Penerbang harus
mengatur angle of attack dan thrust dalam semua jangkauan kecepatan (speed
regim) jika pesawat harus ditahan di ketinggian tertentu (level flight).
Secara kasar jangkauan kecepatan ini dapat dikelompokkan dalam 3 daerah
(regim), kecepatan rendah (low-speed), menjelajah (cruising flight), dan
kecepatan tinggi (high-speed).
3.DRAG
Drag atau hambatan dalam penerbangan terdiri dari dua jenis: parasite drag dan
induced drag. Yang pertama disebut parasite drag karena tidak ada fungsinya
sama sekali untuk membantu pesawat untuk dapat terbang, sedangkan yang kedua
disebut induced karena dihasilkan atau terbuat dari hasil kerja sayap yang
membuat gaya angkat (lift).
4.WEIGHT
Gravitasi adalah gaya tarik yang menarik semua benda ke pusat bumi. Center of
gravity(CG) bisa dikatakan sebagai titik di mana semua berat pesawat terpusat.
Pesawat akan seimbang di keadaan/attitude apapun jika pesawat terbang ditahan
tepat di titik center of gravity. Center of gravity juga adalah sesuatu yang
sangat penting karena posisinya sangat berpengaruh pada kestabilan sebuah
pesawat terbang.
5.LIFT
Penerbang dapat mengendalikan lift. Jika penerbang menggerakkan roda kemudi ke
depan atau belakang, maka angle of attack akan berubah. Jika angle of attack
bertambah maka lift akan bertambah (jika faktor lain tetap konstan). Ketika
pesawat mencapai angle of attack yang maksimum, maka lift akan hilang dengan
cepat. Ini yang disebut dengan stalling angle of attack atau burble point.
6.Sumbu gerakan pesawat
Pada saat pesawat yang sedang terbang mengubah sikap (attitude) atau posisi,
pesawat tersebut berputar pada salah satu sumbu atau lebih, dari 3 sumbu yang
merupakan garis khayal yang melewati Center of Gravity dari pesawat.
Sumbu-sumbu dari pesawat bisa dianggap sebagai poros khayal tempat pesawat
berputar, seperti halnya poros/gandar tempat roda berputar. Di titik di mana
ketiga poros bersilangan, masing-masing pada 90° terhadap kedua poros lainnya.
Sumbu yang memanjang sepanjang badan pesawat dari hidung pesawat sampai ekor,
adalah sumbu longitudinal. Sumbu yang memotong dari ujung sayap ke ujung sayap
yang lainnya disebut sumbu lateral.
Sumbu yang tegak melewati center of gravity, adalah sumbu
vertikal. Pergerakan pesawat pada sumbu longitudinal menyerupai gerakan
mengguling kapal dari satu sisi ke sisi yang lain. Bahkan sebenarnya nama-nama
yang aslinya digunakan dalam istilah yang berhubungan dengan transportasi
kelautan. Istilah-istilah ini telah diserap dalam istilah-istilah aeronautika
karena persamaan gerakan antara sebuah pesawat terbang dengan sebuah kapal
laut.
Dalam adopsi dari istilah kelautan, gerakan pesawat pada sumbu
longitudinalnya disebut “roll”/guling, gerakan pada sumbu lateral disebut
“pitch”/angguk. Akhirnya, sebuah pesawat bergerak pada sumbu vertikal yang
disebut “yaw”/belok, yaitu, gerakan horisontal (kiri dan kanan) dari hidung
pesawat.
Sumbu putar pesawat (
axis)
Pesawat terbang mempunyai tiga sumbu putar, yaitu vertikal, longitudinal dan
lateral. Gerakan pesawat pada sumbu vertikal disebut
yaw. Dan gerakan
pada sumbu lateral disebut
pitch. Sedangkan gerakan pada sumbu
longitudinal disebut
roll.
Masing-masing gerakan ini dikontrol oleh sistem kendali terbang (
flight
control systems) dari pesawat, yaitu
ruder, aileron dan
elevator.
Untuk lebih jelas bisa dilihat pada tiga gambar dibawah :



Gerakan pesawat pada
ketiga sumbunya
Gambar dari : http://www.langleyflyingschool.com/Pages/Attitudes%20and%20Movements.html
Prinsip kerja g
yrosope
Gyroscope
adalah alat yang digunakan untuk mengukur atau mempertahankan orientasi
berdasarkan prinsip momentum angular. Pada prinsipnya
mechanical gyroscope
adalah sebuah piringan (
rotor) yang berputar pada sumbu (
axis)
yang mampu bergerak ke beberapa arah.
Gyroscope
Gambar dari : http://en.wikipedia.org/wiki/Gyroscope
Bagian dari
gyroscope terdiri dari sebuah piringan (
rotor)
yang berputar pada sumbu putar (
spin axis). Sumbu putar ini terpasang
pada suatu kerangka yang disebut
gimbal (
inner-most gimbal).
Inner-most
gimbal terpasang pada
inner gimbal. Dan
inner gimbal
terpasang pada
outer gimbal yang merupakan kerangka terluar.
Dengan memiliki tiga
gimbal maka
gyroscope mempunyai
kemampuan untuk berputar pada tiga sumbu putar (
3 degree of rotational
freedom). Walaupun
gyroscopee mempunyai
3 degree of
rotational freedom, namun rotor akan selalu tetap berada pada posisinya,
selama dia berputar. Saat ketiga kerangka gimbal berputar, rotor tidak
mengikuti putarannya.
Gerak Gyroscope
Gambar dari : http://en.wikipedia.org/wiki/Gyroscope
Perputaran gimbal (kerangka luar) tidak merubah posisi dari rotor. Prinsip
inilah yang kemudian dimanfaatkan dalam intrumen pesawat terbang untuk
mendeteksi gerak
yaw, roll dan
pitch pesawat. Instrumen yang
yang memanfaatkan
gyroscope adalah :
5. Attitude Indicator
Attitude indicator
Gambar dari :
FAA instrument flying handbook (FAA-H-8083-15A) chapter 3
Attitude indicator (dikenal juga sebagai
artificial horizon)
menunjukkan
attitude pesawat terhadap horizon.
Atitude indicator
menggunakan
gyroscope yang mempunyai 2
gimbal. Sehingga
mempunyai dalam dua sumbu putar yang dapat mendeteksi gerak pesawat
pitch
dan
roll dai pesawat.
Dengan instrument ini pilot dapat mengetahui apakah pesawat dalam kondisi
level atau apakah pesawat dalam posisi
nose up atau
nose down.
Dalam
attitude indicator terdapat simbol pesawat dalam warna
kuning, setengah bagian atas menunjukkan langit (warna biru) dan setengah
bagian bawah menunjukkan daratan (warna coklat). Apabila pesawat dalam posisi
level terhadap horizon, maka simbol pesawat (kuning) akan sama dengan horizon
(garis putih).
Penunjukkan
attitude indicator terhadap posisi pesawat dapat
dilihat pada gambar dibawah:

Penunjukkan
attitude
indicator terhadap posisi pesawat
Gambar dari : http://www.flightlearnings.com/attitude-indicator/941
6. Heading Indicator
Heading indicator
Gambar dari :
FAA instrument flying handbook (FAA-H-8083-15A) chapter 3
Heading indicator menunjukkan simpangan dari arah yang dituju
pesawat terhadap utara.
Heading indicator menggunakan
gyroscope
yang mempunyai 2
gimbal. Berbeda dengan
attitude indicator,
sumbu putar rotor
gyroscope untuk heading indicator adalah sumbu
horizontal. Penunjukkan
heading indicator dalam satuan derajat.
7.
Turn indicator ( turn coordinator)
Turn coordinator
Gambar dari :
FAA instrument flying handbook (FAA-H-8083-15A) chapter 3
Turn indicator menunjukkan arah belok (
turn) dari pesawat
dan kecepatannya. Instrumen ini dapat mendeteksi gerakan pesawat dalam
sumbu vertical (
yaw) juga dalam sumbu longitudinal (
roll).
Karena dalam penerbangan normal, pesawat yang akan membelok (
turn)
akan bergerak
roll terlebih dahulu.
Dalam instrumen ini juga terdapat inclinometer, yang berfungsi untuk
menunjukkan “kualitas” gerak belok pesawat.
Ada dua kondisi yang bisa ditunjukkan, yaitu
slipping dan
skidding.
Slip terjadi apabila
rate of turn is too slow for the angle
of bank. Yaitu apabila gerak
yaw pesawat terlalu lambat jika
dibandingkan sudut gerak
roll.
Skid akan terjadi apabila
the rate of turn is too fast for the
angle of bank. Yaitu apabila gerak
yaw pesawat terlalu cepat
jika dibandingkan sudut gerak
roll.