Fungsi Komponen Struktur Pada Sayap Pesawat Terbang

Fungsi.info – Pada dasarnya sayap dapat dimisalkan sebuah batang yang menahan semua airload yang terjadi hingga ke titik pusat dimana fuselage dipasang. Sayap memiliki berbagai jenis struktur. Secara umum jenis struktur sayap ada tiga yaitu struktur thick-box beam (menggunakan dua sampai tiga spar untuk aspect ratio yang tinggi), struktur multi-spar box untuk aspect ratio yang rendah dengan airfoil sayap yang tipis, struktur delta wing box.  Pesawat OV-10 memiliki aspect ratio sebesar 5,5 sehingga pesawat OV-10 memiliki struktur yang berjenis thick-box beam.

Pada bagian tengah  sayap terdapat single main beam. Single main beam adalah sebuah batang utama yang memiliki fungsi menopang beban struktur sayap sekaligus fuselage. Namun pada umumnya konsep single main beam tersebut hanya diterapkan pada pesawat yang mempunyai sudut sapu yang tinggi. Oleh karena itu pesawat OV-10 tidak menggunakan single main beam dalam struktur sayapnya.

Secara umum menggambar layout sayap memiliki ketentuan sebagai berikut

1.      Membuat Planform sayap

2.      Menentukan mean geometric dari chord, titik tangkap gravitasi dan titik aerodinamik.

3.      Menempatkan front spar di 15% chord

4.      Menempatkan spar di 60% chord

5.      Menempatkan letak aileron yang memiliki panjang sebesar 30% chord

6.      Mengakomodasi ruang sparcap, gap aileron dan system control sayap sebesar 10% chord

Penempatan komponen pembangun struktur pada wing yaitu:

1.      Flap                                         : 35% chord (posisi yang efektif)

2.      Front Spar                                : 15% chord

3.      Rear spar                                 : 60% chord

4.      Elemen Sistem Kontrol             : 10% chord yang diletakan diantara nested

flap dan rear spar

Pesawat OV-10 memiliki jenis airfoil NACA 64sub2A- 315

Fungsi dari ribs adalah menahan beban bending pesawat, mendistribusikan beban pesawat, serta tempat pemasangan struktur komponen lainnya.

Arah pemasangan ribs

Terdapat dua jenis pemasangan ribs pada wingbox berdasarkan arah pemasangannya yakni:

1.      Pemasangan ribs secara konvensional (arah diagonal)

2.      Pemasangan ribs secara pararel terhadap arah terbang pesawat.

Berdasarkan fungsinya ribs memiliki peran untuk menerima beban momen dan mendistribusikan beban yang ada pada sayap pesawat. Selain itu ribs juga memiliki peran sebagai titik pemasangan bagi komponen struktur lainnya dan menjaga bentuk dari skin pesawat.

Pemasangan ribs secara pararel terhadap arah terbang pesawat dinilai lebih efektif dalam menerima dan mendistribusikan beban yang terjadi. Pemasangan ribs secara pararel juga memungkinkan skin pesawat mempertahankan bentuk geometrisnya untuk keperluan aerodinamik pesawat. Mempertahankan bentuk skin menjadi hal utama yang menjadi alasan mengapa dipilihnya pemasangan ribs secara pararel. Oleh karena itu maka dipilihlah pemasangan ribs secara pararel untuk pesawat OV-10.

Fungsi dari skin adalah menahan beban bending, beban tarik dan beban tekan sehingga kin pada sayap sangat rentan terhadap buckling

Penutup sayap (skin) pesawat merepresentasikan 50% sampai dengan 70% dari berat keseluruhan sayap.  Bagian bawah skin memiliki peranan utama dalam menahan beban tarik sehingga pada bagian tersebut sering terjadi fatigue (kelelahan bahan). Sedangkan bagian atas skin memiliki peranan utama dalam menahan beban tekan yang dapat menyebabkan buckling (beban tekuk).

Pada bagian penutup wing, bagian yang menahan momen bending haruslah menggunakan material yang mampu menahan bending. Oleh karena itu ada berbagai variasi penggunaan bahan yang menggunakan material yang tahan terhadap momen bending, yaitu:

1.      Bahan material yang tahan terhadap momen bending hanya digunakan di Sparcap.

2.      Bahan material yang tahan terhadap momen bending hanya digunakan di profil bagian luar.

3.      Bahan material yang tahan terhadap momen bending hanya digunakan di skin.

Bahan material yang tahan terhadap momen bending hanya digunakan di Sparcap memiliki keuntungan dan kerugian sebagai berikut:

Keuntungan:

1.      Proses pembuatannya mudah

2.      Sparcap mampu mengatur beban sedemikian ruba sehingga letak buckling dapat dikonsentrasikan ke bagian yang berbahan material kuat terhadap tekanan.

Kerugian:

1.      Skin akan mudah tertekuk.

2.      Aliran udara pada sayap akan terganggu.

3.      Adanya kegagalan akibat fatigue.

Bahan material yang tahan terhadap momen bending hanya digunakan di profil bagian luar. Memiliki keuntungan dan kerugia sebagai berikut:

Keuntungan:

1.      Memperkecil beban bending yang terjadi pada spar

2.      Mendistribusikan beban geser pada spar

3.      Mempermudah kinerja spar dalam menerima beban bending dan beban geser.

4.      Bahan material yang tahan terhadap momen bending hanya digunakan di skin.

Kerugian:

1.      Menambah beban kompresi pada skin bagian atas.

2.      Perlu menambahkan sparweb

Akibat kerugian tersebut maka pada spar dibentuk Stiffness (penebalan pada bagian tertentu di spar).

Bahan material yang tahan terhadap momen bending hanya digunakan di skin memerlukan ketentuan pendesainan tertentu yakni:

1. Bagian tersebut langsung terkompresi dan terdistribusi merata keseluruh bagian akibat beban bending.

2. Shear flow- Menyebabkan aliran beban maksimum pada panel.

3. Mampu menahan efek bending local akibat tekanan aerodinamik, bahan bakar pada sayap dan crushing load.

Stringer mampu menahan beban yang besarnya sama degan yang diterima oleh skin selama skin dan stringer digabungkan. Sehingga fungsi dari stringer ini ialah membuat pembebanan yang terjadi di skin terdistribusi merata. Selain itu stringer juga sebagai penyambung antara ribs dan skin. Akibatnya beban yang diterima oleh skin mampu didistribusikan pada ribs (sesuai fungsinya).

Berbagai konfigurasi stringer:

1.      Z-shape

2.      J-shape

3.      Hat-shape

4.      I-shape

5.      Y-shape

6.      J-shape untuk splice panel

Karena bentuk Z-shape dinilai mampu mendistribusikan beban pada skin ke ribs dan mampu membuat beban pada skin pesawat menjadi lebih merata maka dipilihlah konfigurasi  Z-shape untuk stringer pesawat OV-10.

Fungsi dari spar adalah menahan beban geser yang diberikan oleh sayap.

Variasi jumlah spar :

Satu spar

Dua spar

Multispar (lebih dari dua)

Kriteria pemilihan jumlah spar:

1.      Jumlah spar harus mampu secara efektif menerima beban geser yang terjadi pada sayap.

2.    Jumlah spar harus mampu dipilih secara efisien, karena jumlah spar akan menentukan seberapa luasnya ruang kosong pada sayap pesawat. Ruang kosong ini yang digunakan untuk menyimpan bahan bakar dan komponen struktur lainnya.

Oleh karena itu maka dipilihlah jumlah spar untuk Pesawat OV-10 ini sebanyak dua spar.

Jenis konfigurasi spar:

1.      Built-up web

2.      Built-up truss

3.      Bent-up channel

4.      Frame truss

5.      Sine-wave web

6.      Integrally machined web

7.      Integrally machined truss

Karena spar berkonfigurasi web dinilai efektif dalam mendistribusikan beban geser yang diterima oleh spar, maka dipilihlah konfigurasi web untuk konfigurasi sayap pesawat OV-10. Selain itu jenis integrally machined dipilih karena jenis tersebut mampu mengurangi berat spar walaupun dalam memproduksi jenis tersebut memerlukan biaya yang lebih banyak.