KONSTRUKSI DASAR PESAWAT TERBANG PENDAHULUAN Pesawat yang dibangun untuk memenuhi persyaratan tertentu yang telah ditetapkan. Persyaratan ini harus dipilih sehingga mereka dapat dibangun ke dalam satu pesawat. Suatu hal yang tidak mungkin untuk satu pesawat memiliki semua karakteristik, cukup karena t idak mungkin itu, pesawat setidaknya memiliki kenyamanan bagi sebuah angkutan penumpang dan manuver tempur. Jenis dan kelas pesawat menentukan bagaimana kekuatannya harus dibangun. Sebuah pesawat tempur Angkatan Laut harus cepat, dapat dikendalikan, dan dilengkapi peralatan untuk serangan dan pertahanan. Untuk memenuhi persyaratan ini, pesawat harus dilengkapi dengan lengkap dan memiliki struktur yang sangat kuat. Badan pesawat dari pesawat sayap-tetap sa yap-tetap (fixed-wing aircraft) terdiri dari lima lima unit utama: ut ama: 1. Fuselage 2. Sayap 3. Stabilisator 4. Pengontrol lapisan terbang 5. Alat pendarat Sebuah pesawat sayap berputar berput ar (rotary-wing aircraft) aircraft) terdi t erdiri ri dari empat besar unit: 1. Fuselage 2. Alat pendarat 3. Main rotor perakitan 4. Tail rotor perakitan Anda harus akrab dengan istilah yang digunakan untuk konstruksi pesawat terbang untuk bekerja di rating penerbangan.
STRUKTUR TEGANGAN (STRESS STRUCTURE) Faktor-faktor utama yang perlu dipertimbangkan dalam pesawat stru ktur adalah
kekuatan, berat, dan kehandalan. Ini faktor menentukan persyaratan yang harus dipenuhi oleh bahan yang digunakan untuk membangun atau memperbaiki pesawat. Airframes harus kuat dan ringan. Sebuah pesawat dibangun begitu berat sehingga ia tidak dapat mendukung lebih dari beberapa ratus pon berat tambahan akan sia-sia. Semua bahan yang digunakan untuk membangun pesawat harus dapat diandalkan. Keandalan meminimalkan kemungkinan berbahaya dan tak terduga kegagalan. Banyak kekuatan dan struktural menekankan bertindak pada pesawat ketika terbang dan ketika itu statis. Ketika statis, gaya gravitasi menghasilkan berat, yang didukung oleh landing gear. The landing gear menyerap kekuatan dikenakan pada pesawat lepas landas dan oleh pendaratan.
Selama penerbangan, manuver apapun yang menyebabkan percepatan atau perlambatan meningkatkan kekuatan dan menekankan pada sayap dan pesawat. Menekankan pada badan pesawat, sayap, dan perlengkapan pendaratan pesawat ketegangan, kompresi ko mpresi,, geser, lentur, dan torsi. Tegangan ini diserap oleh masing-masing komponen struktur sayap dan dikirim ke pesawat struktur. The empennage (bagian ekor) menyerap tegangan yang sama dan mengirimkan mereka ke pesawat. Ini menekankan dikenal sebagai beban, dan studi beban adalah disebut analisis tegangan. Menekankan dianalisis dan dipertimbangkan ketika pesawat dirancang. Tegangan bekerja pada sebuah pesawat yang ditunjukkan pada Gambar 4-1. TEGANGAN (STRESS) Ketegangan (gbr. 4-1, pandangan A) didefinisikan sebagai menarik. Ini adalah stres peregangan objek atau menarik-narik ujung-ujungnya. Ketegangan adalah resistansi untuk menarik terpisah atau peregangan diproduksi oleh dua kekuatan menarik dalam arah yang berlawanan sepanjang garis lurus yang sama. Misalnya, lift kabel kontro l dalam tekanan tambahan ketika pilot p ilot bergerak kolom kontrol. KOMPRESI (COMPRESSION) Jika gaya yang bekerja pada pesawat bergerak ke arah masing-masing lain memeras materi, stres disebut kompresi. Kompresi (gbr. 4-1, pandangan B) adalah kebalikan dari ketegangan. Ketegangan yang menarik, dan kompresi push. Kompresi adalah hambatan untuk menghancurkan diproduksi oleh dua kekuatan mendorong satu sama lain dalam garis lurus yang sama. Sebagai contoh, ketika sebuah pesawat terbang di tanah, struts pendaratan gear adalah di bawah konstan kompresi stres.
GESER (SHEAR) Memotong kertas dengan gunting adalah contoh dari tindakan pencukuran. Dalam struktur
pesawat, geser (gbr. 4-1, lihat D) adalah stres yang diberikan ketika dua potong bahan diikat cenderung terpisah. Tegangan geser adalah hasil geser satu bagian atas yang lain sebaliknya arah. Paku keling dan baut dari pengalaman pesawat baik tegangan geser dan ketegangan.
BENGKOK (BENDING) Bending (gbr. 4-1, E view) adalah kombinasi dari ketegangan dan ko mpresi. Misalnya, ketika membengkokkan sepotong pipa, membentang bagian atas (ketegangan) dan bagian bawah meremukkan bersama (kompresi). Para spar sayap pesawat terbang dalam penerbangan dikenakan membungkuk menekankan.
PUNTIR (TORSIONAL) Torsi (gbr. 4-1, melihat C) menekankan has il dari gaya memutar. Bila Anda peras ku lit chamois, Anda menempatkan di bawah torsi. Torsi dihasilkan dalam poros engkol mesin sementara mesin sedang berjalan. Angkatan yang menghasilkan stres torsi juga menghasilkan torsi.
VARIASI TEGANGAN (VARIATION OF STRESSES) Semua anggota struktural pesawat tunduk satu atau lebih tegangan. Kadang-kadang anggota struktural memiliki alternatif menekankan, misalnya, itu berada di bawah ko mpresi satu instan dan di bawah ketegangan berikutnya. Kekuatan bahan pesawat harus cukup besar untuk menahan gaya maksimum yang bervariasi tegangan. TINDAKAN KHUSUS UNTUK TEGANGAN Anda perlu memahami tekanan yang dihadapi pada utama bagian dari pesawat terbang. Sebuah pengetahuan dasar menekankan pada struktur pesawat akan membantu Anda memahami mengapa pesawat dibangun dengan cara mereka. Pesawat dari pesawat adalah subjek balita jenis stres-torsi, membungkuk, ketegangan, geser, dan ko mpresi. Torsional stres di dalam pesawat yang dibuat dalam beberapa cara. Sebagai contoh, stres torsional yang ditemui dalam torsi mesin pada pesawat turboprop. Mesin torsi cenderung untuk memutar pesawat dalam berlawanan arah arah baling-baling berubah. Gaya ini menciptakan tegangan torsi di dalam pesawat. Gambar 4-2 menunjukkan pengaruh baling-baling berputar. Juga, torsi stres pada badan pesawat dibuat oleh aksi ailerons setelah pesawat tersebut melakukan manuver. Ketika sebuah pesawat di tanah, ada lentur berlaku pada badan pesawat. Gaya ini terjadi karena berat pesawat. Bending meningkat ketika pesawat mendarat membuat pembawa Ini membungkuk tindakan membuat stres ketegangan pada kulit bawah pesawat dan tekanan kompresi pada kulit atas. Aksi lentur ditunjukkan pada Gambar 4-3. Ini menekankan ditransmisikan ke pesawat ketika pesawat berada di penerbangan. Bending terjadi karena reaksi aliran udara terhadap sayap dan empennage. Ketika pesawat udara dalam penerbangan, pasukan angkat bertindak ke atas terhadap sayap, cenderung menekuk mereka ke atas. Sayap dicegah dari
melipat atas pesawat oleh melawan kekuatan struktur sayap. Membungkuk tindakan membuat stres ketegangan pada bagian bawah sayap dan tegangan kompresi di atas sayap.
BAHAN KONSTRUKSI Sebuah pesawat harus terbuat dari bahan-bahan yang sama-sama ringan dan kuat. Awal
pesawat terbuat dari kayu. Ringan logam paduan dengan kekuatan yang lebih besardari kayu dikembangkan dan digunakan pada pesawat nanti. Bahan saat ini digunakan dalam konstruksi pesawat diklasifikasikan sebagai bahan logam atau non logam bahan.
BAHAN LOGAM Logam yang paling umum digunakan pada pesawat konstruksi aluminium, magnesium, titanium, baja, dan paduan mereka.
Paduan (Alloy) Sebuah paduan terdiri dari dua atau lebih logam. Logam paduan hadir di dalam jumlah terbesar disebut logam dasar. Semua logam lainnya ditambahkan logam dasar disebut paduan elemen. Menambahkan paduan unsur dapat mengakibatkan perubahan dalam sifat-sifat dasar logam. Sebagai contoh, aluminium murni relatif lembut dan lemah. Namun, penambahan jumlah kecil atau tembaga, mangan, dan magnesium akan meningkatkan aluminium kekuatan berkali-kali. Perlakuan panas dapat menambah atau mengurangi kekuatan suatu paduan dan kekerasan. Paduan penting bagi industri pesawat terbang. Mereka menyediakan bahan-bahan dengan sifat yang tidak dimiliki logam murni. Aluminium
Paduan Aluminium digunakan secara luas di modern pesawat konstruksi. Paduan Aluminium yang berharga karena mereka memiliki kekuatan yang tinggi-to-weight ratio. Aluminium paduan yang tahan korosi dan relatif mudah untuk mengarang. Saldo karakteristik aluminium adalah ringan nya. Magnesium
Magnesium adalah logam structural teringan di dunia. Ini adalah bahan perak-putih yang beratnya dua pertiga sebagai sebanyak aluminium. Magnesium digunakan untuk membuat helikopter. Magnesium yang rendah ketahanan terhadap korosi telah membatasi penggunaannya dalam pesawat konvensional.
Titanium
Titanium adalah ringan, kuat, corrosionresistant logam. Perkembangan terakhir membuat titanium ideal untuk aplikasi di mana paduan aluminium terlalubaja stainless lemah dan ter lalu berat. Selain itu, titanium tidak dipengaruhi oleh paparan yang lama untuk air laut dan suasana laut. Baja Paduan
Paduan baja yang digunakan dalam konstruksi pesawat terbang telah besar kekuatan, bidang lain lebih daripada teknik akan membutuhkan. Bahan-bahan ini harus menahani kekuatan yang terjadi pada pesawat modern saat ini. Ini baja mengandung persentase kecil karbon, nikel, kromium, vanadium, dan molybdenum. High-tarik baja akan berdiri stres terdiri dari 50 sampai 150 ton per inci persegi tanpa gagal. Baja t ersebut dibuat menjadi tabung, batang, dan kabel. Tipe lain dari baja stainless digunakan secara ekstensif ada lah baja. Stainless steel tahan korosi dan khususnya berharga untuk digunakan di dalam atau dekat air. BAHAN NON-LOGAM Selain logam, berbagai jenis plastik bahan yang ditemukan dalam konstruksi pesawat terbang. Beberapa plastik ini termasuk plastik transparan, plastic yang diperkuat , komposit, dan bahan serat karbon.
Plastik Transparan
Plastik transparan digunakan dalam kanopi, kaca depan, dan lampiran transparan lainnya. Anda perlu menangani permukaan plastik transparan dengan hati-hati karena mereka relatif lembut dan awal mudah. Pada kira-kira 225 ° F, plastik transparan menjadi lembut dan lentur.
Reinforced Plastic
Reinforced Plastic digunakan dalam pembangunan radomes, ujung sayap, stabilizer tips, meliputi antena, dan penerbangan kontrol. Reinforced plastic memiliki tinggi kekuatan-to-weight ratio dan tahan terhadap jamur dan membusuk. Karena memudahkan dalam hal fabrikasi, adalah sama-sama cocok untuk bagian lain dari pesawat. Reinforced plastic adalah bahan sandwich-type (gbr. 4-4). Hal ini terdiri dari dua facings luar dan pusat lapisan. Para facings terdiri dari beberapa lapis kaca kain, terikat bersama-sama dengan resin cair. Inti material (lapisan tengah) t erdiri dari struktur sarang madu yang terbuat dari kain kaca. Reinforced plastic adalah dibuat dalam berbagai ukuran sel.
K omposit
dan Bahan Serat K arbon
Kinerja tinggi pesawat memerlukan ekstra tinggi kekuatan-untuk perbandingan bahan-berat. Fabrikasi material komposit memenuhi persyaratan khusus ini. Bahan Ko mposit dibangun dengan menggunakan beberapa lapisan bahan bonding (epoxy grafit atau boron epoxy). Bahan bahan ini secara mekanik t erikat pada konvensional substruktur. Jenis lain komposit konstruksi terdiri dari kulit tipis epoksi grafit terikat pada inti sarang lebah aluminium. Serat karbon sangat kuat, serat tipis yang dibuat o leh pemanasan serat sintetis, seperti rayon, sampai hangus, kemudian layering dalam penampang.
PESAWAT SAYAP-TETAP (FIXED-WING AIRCRAFT)
Unit struktural utama dari fixed-sayap pesawat adalah pesawat, sayap, stabilisator, penerbangan kontrol permukaan, dan landing gear. Gambar 4-5 menunjukkan unit ini sebuah pesawat angkatan laut. CATATAN: Istilah kiri atau kanan digunakan dalam kaitannya dengan salah satu unit struktural merujuk pada tangan kanan atau kiri dari pilot duduk di kokpit. F uselage
Pesawat adalah struktur utama, atau badan, dari pesawat. Ini menyediakan ruang untuk personil, kargo, kontrol, dan sebagian besar aksesoris. Pembangkit listrik, sayap, penstabil, dan landing gear yang melekat padanya.
Ada dua jenis umum pesawat, yaitu pesawat dengan konstruksi rangka dilas baja dan monocoque desain. Para rangka yang dilas rangka baja digunakan untuk pesawat Angkatan Laut yang lebih kecil, dan masih banyak digunakan di beberapa helikopter. Desain monocoque sebagian besar bergantung pada kekuatan kulit, atau menutupi, untuk membawa berbagai beban. Desain monocoque dapat dibagi menjadi tiga kelas, yaitu monocoque, semimonocoque, dan reinforced shell. Konstruksi monocoque yang benar menggunakan pembentuk, majelis frame, dan bulkheads untuk memberi bentuk pada badan pesawat. Namun, kulit membawa utama tegangan. Karena tidak ada bracing anggota hadir, kulit harus kuat cukup untuk membuat pesawat kaku. Terbesar masalah dalam konstruksi monocoque adalah mempertahankan kekuatan cukup sambil menjaga berat badan dalam batas. Desain Semimonocoque mengatasi kekuatan-ke-berat masalah monoco que konstruksi. Lihat gambar 4-6. Selain memiliki pembentuk, majelis frame, dan bulkheads, pembangunan semimonocoque memiliki kulit yang diperkuat oleh longitudinal anggota. Reinforce shell memiliki kulit diperkuat oleh kerangka lengkap a nggota struktural. Berbeda bagian dari pesawat yang sama dapat milik salah satu dari tiga kelas. Kebanyakan dianggap dari semimonocoque-tipe konstruksi. Pesawat semimonocoque yang dibangun terutama dari paduan aluminium, meskipun baja dan titanium ditemukan di daerah suhu tinggi. Primer beban lentur diambil oleh longerons, yang biasanya memperpanjang di beberapa titik dukungan. The longerons yang dilengkapi dengan lainnya longitudinal anggota dikenal sebagai stringer.
Stringer lebih banyak dan ringan dari longerons. Anggota struktur vertikal yang disebut sebagai bulkheads, frame, dan pembentuk. Makin berat vertikal anggota terletak pada interval untuk memungkinkan terkonsentrasi beban. Anggota ini juga ditemukan di titik di mana perlengkapan digunakan untuk melampirkan unit lain, seperti sebagai sayap dan stabilisator. Stringer adalah longerons lebih kecil dan lebih ringan dari dan berfungsi sebagai isi-in. Mereka memiliki kekakuan beberapa tetapi terutama digunakan untuk memberikan bentuk dan untuk lampirankulit. The, kuat longerons berat terus bulkheads dan pembentuk. Para bulkheads dan pembentuk terus stringer. Semua ini bergabung bersama untuk membentuk sebuah kaku kerangka pesawat. Stringer dan longerons mencegah ketegangan dan kompresi menekankan dari membengkokkan pesawat. Kulit melekat ke longerons, bulkheads, dan anggota struktural lainnya dan membawa bagian dari beban. Ketebalan kulit pesawat bervariasi dengan beban dibawa dan tegangan berkelanjutan di lokasi tertentu.
Ada beberapa keuntungan dalam menggunakan semimonocoque pesawat. Sekat, frame, stringer, dan longeronsbantuan dalam desain dan pembangunan efisien pesawat. Mereka menambah kekuatan dan kekakuan struktur. Keuntungan utama dari semimonocoque konstruksi adalah bahwa hal itu tergantung pada banyak struktural anggota untuk kekuatan dan kekakuan. Karena kulit menekankan konstruksi, sebuah pesawat semimonocoque dapat menahan kerusakan dan masih cukup kuat untuk menahan bersama-sama. Titik pada pesawat t erletak oleh stasiun nomor. Stasiun 0 biasanya terletak di atau dekat hidung pesawat terbang. Stasiun lainnya yang berlokasi di diukur jarak (dalam inci) memanjang dari stasiun 0. A Diagram stasiun khas ditunjukkan pada Gambar 4-7 . Pada pesawat khusus, stasiun pesawat (FS) 0 terletak 93,0 inci depan hidung.
WINGS Mengembangkan sayap bagian utama dari angkat dari lebih berat dari udara struktur aircraft.Wing membawa beberapa beban berat yang ditemukan dalam struktur pesawat. The desain tertentu dari sayap tergantung pada banyak faktor, seperti ukuran, berat, kecepatan, tingkat memanjat, dan penggunaan pesawat. Sayap harus dibangun sehingga memegang aerodinamika yang terbentuk di bawah ekstrim tekanan manuver pertempuran atau loading sayap. Wing konstruksi mirip paling modern pesawat. Dalam bentuk yang paling sederhana, sayap adalah kerangka kerja terdiri dari spar dan tulang rusuk dan ditutupi dengan logam. The pembangunan sebuah sayap pesawat ditunjukkan pada Gambar 4-8. Spar adalah anggota struktural utama dari sayap. Mereka memperpanjang dari pesawat ke ujung sayap. Semua beban yang dibawa oleh sayap yang diambil oleh spar. Para spar dirancang untuk memiliki kekuatan lentur yang besar. Ribs memberikan bagian sayap bentuknya, dan mereka mengirimkan beban udara dari sayap yang meliputi ke spar. Iga memperpanjang dari leading edge ke tepi trailing dari sayap. Selain spar utama, beberapa sayap memiliki berdebat palsu untuk mendukung ail erons dan penutup. Sebagian besar sayap pesawat terbang punya tip dilepas, yang streamlines bagian ujung luar sayap. Sebagian besar Angkatan Laut pesawat dirancang dengan sayap disebut sebagai sayap basah. Istilah ini menggambarkan sayap yang dibangun sehingga dapat digunakan sebagai sel bahan bakar. The sayap basah ditutup dengan senyawa bahan bakar-tahan sepe rti dibangun. Sayap memegang bahan bakar tanpa karet biasa sel atau tangki. Sayap pesawat angkatan laut sebagian besar dari logam semua, kantilever penuh konstruksi. Sering kali, mereka mungkin dilipat untuk penggunaan carrier. Struktur sayap kantilever penuh sangat kuat. Sayap ini dapat dipasangkan ke pesawat tanpa menggunakan bracing eksternal, seperti kabel atau struts. Sebuah perakitan sayap lengkap terdiri dari permukaan angkat untuk memberikan dukungan dari pesawat. Hal ini juga menyediakan permukaan kontrol penerbangan diperlukan. CATATAN: penerbangan kontrol permukaan pada sederhana sayap mungkin termasuk ailerons hanya dan penutup trailing edge. Pesawat yang lebih kompleks mungkin memiliki berbagai perangkat, seperti
terkemuka flaps tepi, bilah, spoiler, dan rem kecepatan. Berbagai titik di sayap terletak oleh sayap stasiun nomor (gbr. 4-7). Stasiun Wing (WS) 0 terletak di tengah dari badan pesawat, dan semua sayap stasiun diukur (kanan atau kiri) dari titik ini (dalam inci) STABILISATOR Permukaan stabilisasi pesawat terdiri dari airfoil vertikal dan horisontal. Mereka disebut penstabil vertikal (atau fin) dan stabilizer horizontal. Kedua airfoil, bersama dengan kemudi dan lift, membentuk bagian ekor. Untuk tujuan inspeksi dan pemeliharaan, seluruh bagian ekor dianggap sebagai unit tunggal yang disebut empennage tersebut. Tujuan utama dari penstabil adalah menjaga pesawat dalam penerbangan lurus-dan-tingkat. Stabilizer vertikal mempertahankan stabilitas ia pesawat sekitar sumbu vertikal (gbr. 4-9). ini dikenal sebagai stabilitas arah. Stabilizer vertikal biasanya berfungsi sebagai dasar yang kemudi terpasang. Stabilizer horizontal memberikan stabilitas pesawat sekitar sumbu lateral. Hal ini dikenal sebagai stabilitas longitudinal. The horizontal stabilizer biasanya berfungsi sebagai dasar yang melekat lift. Pada pesawat tinggi banyak kinerja yang lebih baru,, stabilizer vertikal dan / atau seluruh horizontal adalah airfoil bergerak. Tanpa airfoil bergerak, permukaan kontrol penerbangan akan kehilangan efektivitasnya pada ketinggian yang sangat tinggi. Stabilizer konstruksi mirip dengan konstruksi sayap. Untuk kekuatan yang lebih besar, terutama di bagian-bagian airfoil tipis khas tepi trailing, konstruksi sarang lebah-type digunakan. Beberapa pembawa-jenis pesawat yang lebih besar memiliki stabilisator vertikal yang dilipat hidrolik untuk membantu gerakan naik pesawat kapal induk.
h t t p : / / w w w. s c r i b d . c o m / d o c / 4 0 1 4 7 0 2 5 / B a s ic - C o n s t r u c t io n
composites and advanced materials in aircraft
The Lockheed F-22 uses composites for at least a third of its structure.
For many years, aircraft designers could propose theoretical designs that they c ould not build because the materials needed to construct them did not exist. (The term "unobtainium" is sometimes used to identify materials that are desired but not yet available.) For instance, large spaceplanes like the Space Shuttle would have proven extremely difficult, if not impossible, to build wi thout heat-resistant ceramic tiles to protect them during reentry. And high-speed forward-swept-wing airplanes like Grumman's experimental X-29 or the Russian Sukhoi S-27 Berkut would not have been possible without the development of composite materials to keep their wings from bending out of shape. Composites are the most important materials to be adapted for aviation since the use of aluminium in the 1920s. Composites are materials that are combinations of two or more organic or inorganic components. One material serves as a "matrix," which is the material that holds everything together, while the other material serves as a reinforcement, in the form of fibres embedded in the matrix. Until recently, the most c ommon matrix materials were "thermosetting" materials such as epoxy, bismaleimide, or polyimide. The reinforcing materials can be glass fibre, boron fibre, carbon fibre, or other more exotic mixtures. Fiberglas is the most common composite material, and consists of glass fibres embedded in a resin matrix. Fiberglas was first used widely in the 1950s for boats and automobiles, and today most cars have fibreglass bumpers covering a steel frame. Fiberglas was first used in the Boeing 707 passenger jet in the 1950s, where it comprised about two percent of the structure. By the 1960s, other composite materials became available, in particular boron fibre and graphite, embedded in epoxy resins. The U.S. Air Force and U.S. Navy began research into using these materials for aircraft control surfaces like ailerons and rudders. The first major military production use of boron fiber was for the horizontal stabilizers on the Navy's F-14 Tomcat interceptor. By 1981, the British Aerospace-McDonnell Douglas AV-8B Harrier flew with over 25 percent of its structure made of composite materials. Making composite structures is more c omplex than manufacturing most metal structures. To make a composite structure, the composite material, in tape or fabric form, is laid out and put in a mould under heat and pressure. The resin matrix material flows and when the heat is removed, it solidifies. It can be formed into various shapes. In some cases, the fibres are wound tightly to increase strength. One useful feature of composites is that they can be layered, with the fibres in each layer running i n a different direction. This allows materials engineers to design structures that behave in certain ways. For instance, they can design a structure that will bend in one direction, but not another. The designers of the Grumman X-29 experimental plane used this attribute of composite materials to design forward-swept wings that did not bend up at the tips like metal wings of the same shape would have bent in flight. The greatest value of composite materials is that they can be both lightweight and strong. The heavier an aircraft weighs, the more fuel it burns, so reducing weight is important to aeronautical engineers.
Despite their strength and low weight, composites have not been a miracle solution for aircraft structures. Composites are hard to inspect for flaws. Some of them absorb moisture. Most importantly, they can be expensive, primarily because they are labour intensive and often require complex and expensive fabrication machines. Aluminium, by contrast, is easy to manufacture and repair. Anyone who has ever gotten into a minor car accident has learned that dented metal can be hammered back into shape, but a crunched fibreglass bumper has to be completely replaced. The same is true for many c omposite materials used in aviation. Modern airliners use significant amounts of composites to achieve lighter weight. About ten percent of the structural weight of the Boeing 777, for instance, is composite material. Modern military aircraft, such as the F-22, use composites for at least a third of their structures, and some experts have predicted that future military aircraft will be m ore than two-thirds composite materials. But for now, military aircraft use substantially greater percentages of composite materials than commercial passenger aircraft primarily because of the different ways that commercial and military aircraft are maintained. Aluminium is a very tolerant material and can take a great deal of punishment before it fails. It can be dented or punctured and still hold together. Composites are not like this. If they are damaged, they require immediate repair, which is difficult and expensive. An airplane made entirely from aluminium can be repaired almost anywhere. This is not the case for composite materials, particularly as they use different and more exotic materials. Because of this, composites will probably always be used more in military aircraft, which are constantly being maintained, than in commercial aircraft, which have to require less maintenance. Thermoplastics are a relatively new material that is replacing thermosets as the matrix material for composites. They hold much promise for aviation applications. One of their big advantages is that they are easy to produce. They are also more durable and tougher than thermosets, particularly for light impacts, such as when a wrench dropped on a wing accidentally. The wrench could easily crack a thermoset material but would bounce off a thermoplastic composite material. In addition to composites, other advanced materials are under development for aviation. During the 1980s, many aircraft designers became enthusiastic about ceramics, which seemed particularly promising for lightweight jet engines, because they could tolerate hotter temperatures than conventional metals. But their brittleness and difficulty to manufacture were major drawbacks, and research on ceramics for many aviation applications decreased by the 1990s.
many modern light aircraft are constru cted in composite material such as this Glasair
Aluminium still remains a remarkably useful material for aircraft structures and metallurgists have worked hard to develop better aluminium alloys (a mixture of aluminium and other materials). In particular, aluminium-lithium is the most successful of these alloys. It is approximately ten percent lighter than standard aluminium. Beginning in the later 1990s it was used for the Space Shuttle's large External Tank in order to reduce weight and enable the shuttle to carry more payload. Its adoption by commercial aircraft manufacturers has been slower, however, due to the expense of lithium and the greater difficulty of using aluminium-lithium (in particular, it r equires much care during welding). But it is likely that aluminium-lithium will eventually become a widely used material for both commercial and military aircraft.
Sumber : http://www.century-offlight.net/Aviation%20history/evolution%20of%20technology/Composites%20and%20Advanced%20Ma terials.htm
Aluminum Alloy : Most Famous Aircraft Structure Aluminum (Al) adalah unsur logam dengan jumlah terbanyak di permukaan bumi. Salah satu kegunaanya ialah untuk pembuatan rangka luar dan komponen-komponen lainnya dalam pesawat terbang. Al dipilih sebagai bahan untuk rangka luar pesawat terbang karena ringan, kuat, tahan lama, tahan terhadap korosi, mempunyai toleransi kerusakan yang besar, aman digunakan dan sangat ekonomis untuk diproduksi. Beberapa contoh Paduan adalah sebagai berikut : y
y y
y
Duralumin Alloy (Al 2017-T4), Aluminium pertama yang dapat dipanaskan dan sangat kuat serta sangat ulet dan digunakan pada Northrop Al pha 2. Alclad 2024-T3 yang tahan korosi digunakan pada Douglas DC 10. Al 7075-T6 dan Al 7078-T6, paduan Al-Zn-Mg yang sangat kuat dan digunakan pada Boeing 707. Bahan ini kemudian jarang digunakan oleh boeing karena tidak tahan lama dan toleransi kerusakan yang kecil. Al 7075-T7751 untuk struktur atas sayap dan Al 2524-T351 untuk kulit luar badan pesawat Boeing 777. Digunakannya material-material ini karena mempunyai yield strength lebih tinggi 10% dibanding Al biasa. Hal ini karena sesuai dengan pengalaman bahwa semakin besar ukuran pesawat yang dibuat maka memerlukan material yang semakin tebal yang akan mengurangi kekuatan bahan seperti pada Al 7075-T6. Selain itu, paduan ini mempunyai toleransi kerusakan yang tinggi dan tahan korosi sehingga bahan akan tahan lama serta ringan sehingga sangat mengurangi beban pesawat sampai ribuan pon dan biaya pemeliharaan akan kecil.
Penggunaan Aluminium pada Boeing 777 mencapai 70% dari keseluruhan strukturnya.Walau menemukan kendala seperti tekanan korosi pada Aluminium 7xxx, akhirnya dapat dicegah dengan pemanasan pada suhu tertentu walaupun mengakibatkan penurunan kekuatan bahan Al 7xxx itu sendiri. Sifat Aluminium yang ringan ini membuatnya sering digunakan karena akan mengurangi biaya pemeliharan sehingga akan memperbesar keuntungan. Contohnya adalah sebagai berikut: y
y
y y
y
Superplastic Al 7475-T6 (Supral) yang kuat tidak perlu biaya penguatan karena materi al ini tidak perlu didingankan setelah proses pemanasan. Mendekati toleransi kerusakan (faktor keselamatan) sehingga efisiensi dari pengunaan bahan akan sangat tinggi. Jika pesawa sanggup menahan beban 300 ton maka berat yang diperbolehkan sekitar 290 ton, sehinggga keuntungan akan lebih besar. Penggunaan struktur yang senyawa karena akan memangkas biaya untuk perakitan. Menggunakan pelapis paduan Aluminum-magnesium-scandinavium karena akan me ngurangi biaya perwatan bahan dari korosi. Hal ini terbukti ampuh untuk melindungi Alclad 2024. Penggunaan Aluminium umumnya pada Boeing 777 karena harga yang sangat murah jika dibandingkan dengan komposit.
Pemangkasan biaya perawatan dan biaya produksi ini dilakukan agar pesawat tersebut laku terjual dipasaran karena semakin ketatnya persaingan da lam industri penerbangan. Sumber : http://dithoap.wordpress.com/2009/09/17/alluminum-alloy/
AIRCRAFT BASIC CONSTRUCTION MATERIAL Disusun Untuk Memenuhi Tugas Semester II Mata Kuliah Material Tek nik
Oleh Muhammad Rizky NIM 100401035
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Medan 2011
K ata Pengantar Puji serta syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya untuk kita semua sehingga kar ya ilmiah AIRCRAFT BASIC CONSTRUCTION MATERIALS ini dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Pengetahuan mengenai material penyusun pesawat sangat diperlukan dalam bidang keteknikan, khususnya di bidang teknik mesin. Hal ini dikarenakan sangat menentukan ketika nanti mengambil kuliah mengenai mesin pesawat terbang. Untuk memudahkan pemahaman maka diperlukan pengetahuan dasar mengenai material pesawat terbang ini, sehingga mahasisw tidak lagi µbuta¶ ketika materi kuliah diberikan o leh dosen. Di dalam karya ilmiah ini, terdapat informasi mengenai pembagian bahan-bahan yang berasal dari internet serta masukan dari dosen pembimbing, Pak Mahadi, S.T., dan teman-teman di jurusan teknik mesin USU. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih. Akhirnya, manusia tidak sempurna sehingga tidak luput dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan krikan, masukan, dan saran membangun dari pembaca sekalian. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih.
Medan, Maret 2011
Penulis
DAFTAR ISI Kata Pengantar«««««««««««««««««««««««««««««.. Daftar Isi«««««««««««««««««««««««««««««««... Pendahuluan««««««««««««««««««««««««««««««.. Isi««««««««««««««««««««««««««««««««««.. Stress Structure«««««««««««««««««««««««««««.. Variasi Tegangan««««««««««««««««««««««««««... Tindakan Khusus untuk Tegangan«««««««««««««««««««« Bahan Konstruksi««««««««««««««««««««««««««.. Fixed-Wing Aircraft«««««««««««««««««««««««««.. composites and advanced materials in aircraft««««««« Aluminum Alloy : Most Famous Aircraft Structure«««««««««««««
Daftar Pustaka«««««««««««««««««««««««««««««««.
Daftar Pustak a http://www.bombayharbor.com/productImage/0248552001246869986/Seamless_Steel_Tubes_A stm_A192_Boiler_Tubes_Alloy_Steel.jpg http://id.wikipedia.org/wiki/Aluminium http://windmiller.com.au/store/images/Bassoon%20Plaque%20Clear%20Plastic.jpg http://www.business.com/directory/transportation_and_logistics/airlines_and_aviation/aircraft_s ervices/materials/ http://dithoap.wordpress.com/2009/09/17/alluminum-alloy/ http://exp-aircraft.com/library/heintz/material.html http://alutsista.blogspot.com/#uds-search-results http://www.century-offlight.net/Aviation%20history/evolution%20of%20technology/Composites%20and%20Advance d%20Materials.htm http://aeroblog.wordpress.com/category/material-pesawat/ http://id.wikipedia.org/wiki/Aluminium http://www.webelements.com/_media/elements/element_pictures/Al.jpg http://periodeketiga4us.files.wordpress.com/2010/09/magnesium.jpg http://image.tradevv.com/2009/12/18/kccmagic_791714_600/frp-glass-reinforced-plasticcorrugated-light-sheet.jpg http://www.whitestonedesigns.com/product_images/navigation/fiber-reinforced-plastic.jpg http://www.bombayharbor.com/productImage/0248552001246869986/Seamless_Steel_Tubes_A stm_A192_Boiler_Tubes_Alloy_Steel.jpg http://en.wikipedia.org/wiki/Alloy_steel http://www.scribd.com/doc/40147025/Basic-Construction http://www.scribd.com/doc/7822708/US-Navy-Course-NAVEDTRA-14018-AviationStructural-Mechanic-H-S-3-2
