Pesawat

Latar Belakang

Airship adalah balon gas besar yang lebih ringan dari udara yang dapat dinavigasi dengan menggunakan baling-baling yang digerakkan oleh mesin. Ada tiga jenis kapal udara:kaku (memiliki bingkai logam internal untuk mempertahankan bentuk amplop); semi-kaku (kaku lunas menjalankan panjang amplop untuk mempertahankan bentuknya); dan tidak kaku (tekanan internal dari gas pengangkat, biasanya helium, mempertahankan bentuk amplop). Esai ini berfokus pada kapal udara non-kaku (biasa disebut balon udara) karena merupakan jenis utama kapal udara yang umum digunakan saat ini.

Sejarah

Sejarah kapal udara dimulai, seperti sejarah balon udara, di Prancis. Setelah penemuan balon udara panas pada tahun 1783, seorang perwira Prancis bernama Meusnier membayangkan sebuah kapal udara yang menggunakan desain balon udara panas, tetapi dapat dinavigasi. Pada 1784, ia merancang sebuah pesawat yang memiliki amplop memanjang, baling-baling, dan kemudi, tidak seperti balon udara hari ini. Meskipun ia mendokumentasikan idenya dengan gambar yang luas, pesawat Meusnier tidak pernah dibangun.

Pada tahun 1852, orang Prancis lainnya, seorang insinyur bernama Henri Giffard, membangun kapal udara praktis pertama. Diisi dengan gas hidrogen, ia digerakkan oleh mesin uap 3 hp dengan berat 350 lb (160 kg), dan terbang dengan kecepatan 6 mi/jam (9 km/jam). Meskipun pesawat Giffard berhasil lepas landas, itu tidak dapat dikendalikan sepenuhnya.

Kapal udara pertama yang berhasil dinavigasi, La France, dibangun pada tahun 1884 oleh dua orang Prancis lagi, Renard dan Krebs. Didorong oleh airscrew bertenaga listrik 9 hp, La France berada di bawah kendali penuh pilotnya. Ia terbang dengan kecepatan 15 mil/jam (24 km/jam).

Kapal udara militer

Pada tahun 1895, kapal udara pertama yang sangat kaku dibangun oleh David Schwarz dari Jerman. Desainnya menyebabkan keberhasilan pengembangan zeppelin, sebuah kapal udara kaku yang dibangun oleh Count zeppelin. Zeppelin menggunakan dua mesin 15 hp dan terbang dengan kecepatan 25 mi/jam (42 km/jam). Pengembangan mereka dan pembuatan 20 kapal berikutnya memberi Jerman keuntungan militer awal pada awal Perang Dunia I.

Keberhasilan penggunaan zeppelin oleh Jerman untuk misi pengintaian militer yang mendorong Angkatan Laut Kerajaan Inggris untuk membuat kapal udara sendiri. Alih-alih menduplikasi desain kapal udara kaku Jerman, Inggris memproduksi beberapa balon kecil yang tidak kaku. Kapal udara ini digunakan untuk berhasil mendeteksi kapal selam Jerman dan diklasifikasikan sebagai kapal udara "Kelas B Inggris". Sangat mungkin dari sinilah istilah balon udara berasal—"Kelas B" plus lemas atau tidak kaku.

Kapal udara pengangkut penumpang

Selama tahun 1920-an dan 1930-an, Inggris, Jerman, dan Amerika Serikat berfokus pada pengembangan kapal udara pengangkut penumpang yang besar dan kaku. Tidak seperti Inggris dan Jerman, Amerika Serikat terutama menggunakan helium untuk mengangkat kapal udara mereka. Ditemukan dalam jumlah kecil di deposit gas alam di Amerika Serikat, helium cukup mahal untuk dibuat; Namun, itu tidak mudah terbakar seperti hidrogen. Karena biaya yang terlibat dalam pembuatannya, Amerika Serikat melarang ekspor helium ke negara lain, memaksa Jerman dan Inggris untuk mengandalkan gas hidrogen yang lebih mudah menguap. Banyak kapal udara pengangkut penumpang besar yang menggunakan hidrogen alih-alih helium menemui bencana, dan karena korban jiwa yang begitu besar, masa kejayaan kapal udara pengangkut penumpang besar berakhir dengan tiba-tiba.

Pesawat non-kaku pengangkut penumpang pertama ditemukan pada tahun 1898 oleh Alberto Santos Dumount, seorang warga negara Brasil yang tinggal di Paris. Di bawah balon berbentuk sosis dengan ballonet atau kantong udara yang dapat dilipat di dalamnya, Dumount memasang baling-baling ke mesin sepeda motornya. Dia menggunakan udara dan hidrogen, bukan helium, untuk mengangkat balon udara.

Pesawat non-kaku tahun 1940-an dan 1950-an

Setelah bencana pesawat kaku tahun 1920-an dan 30-an, Amerika Serikat serta negara-negara lain memfokuskan kembali perhatian mereka pada pesawat non-kaku sebagai alat ilmiah/militer. Pengawasan udara menjadi penggunaan balon udara yang paling umum dan sukses. Pada tahun 1940-an dan 1950-an, balon udara digunakan sebagai stasiun radar peringatan dini untuk armada pedagang di sepanjang pesisir timur Amerika Serikat. Mereka juga digunakan dan masih digunakan dalam pemantauan dan eksperimen ilmiah.

Meski sebagai perusahaan tidak lagi membuat kapal udara, Goodyear adalah nama yang identik dengan pembuatan balon udara. Selama paruh pertama abad kedua puluh, Goodyear memproduksi lebih dari 300 balon udara, lebih banyak dari produsen pesawat lainnya. Balon udara Goodyear terutama digunakan oleh Angkatan Darat dan Angkatan Laut AS untuk pengawasan udara.

Kebangkitan modern dari pesawat non-kaku

Saat ini, kapal udara non-kaku lebih dikenal karena kekuatan pemasarannya daripada kemampuan pengawasannya. Balon udara telah digunakan secara komersial di Amerika Serikat sejak sekitar tahun 1965. Balon udara iklan berukuran sekitar 150.000 kaki kubik (4.200 meter kubik). Karena balon udara dapat melayang di atas satu ruang dan dapat dilihat di tempat yang luas dengan gangguan kebisingan yang sangat sedikit, balon udara merupakan media yang sangat baik untuk beriklan di acara-acara besar di luar ruangan.

Penggunaan papan reklame malam pada balon udara telah menjadi tren periklanan. Tandanya adalah lampu pijar warna-warni matte yang dipasang secara permanen di sisi amplop pesawat, dan dapat diprogram untuk mengeja pesan yang berbeda. Awalnya, tanda-tanda itu dikembangkan oleh relai elektromekanis. Sekarang mereka disimpan pada pita magnetik, yang dikembangkan dengan menyusun peralatan di tanah, yang dimasukkan ke dalam pembaca udara. Informasi yang direkam diputar ulang melalui komputer ke sirkuit driver lampu. Pesan yang ditampilkan dapat dilihat dari jarak jauh. Pada akhir 1980-an, penggunaan balon udara dalam iklan meledak. Popularitasnya sepertinya belum surut.

Bahan Baku

Amplop biasanya terbuat dari kombinasi bahan buatan:Dacron, poliester, Mylar, dan/atau Tedlar yang diikat dengan Hytrel. Film plastik berteknologi tinggi dan tahan cuaca dilaminasi ke kain poliester rip-stop. Kain amplop juga melindungi dari sinar ultraviolet. Biasanya amplop lebih kecil dari kandung kemih untuk memastikan bahwa amplop mengambil beban saat balon udara dipompa penuh. Kandung kemih terbuat dari film plastik poliuretan anti bocor yang tipis.

Balonet biasanya terbuat dari kain yang lebih ringan dari amplop karena hanya menahan kekencangan gas dan tidak harus menahan tekanan selubung utama yang normal. Sendok udara menyalurkan udara ke ballonet.

Balon udara mendapatkan banyak daya angkatnya dari gas yang lebih ringan dari udara, paling sering helium, di dalam amplop.

Sebagian besar logam yang digunakan pada balon udara adalah aluminium pesawat paku keling.

Mobil-mobil sebelumnya adalah kerangka pipa berlapis kain. Gondola saat ini terbuat dari desain monocoque logam.

Kerucut hidung terbuat dari reng logam, kayu, atau plastik, yang diikat ke amplop.

Desain

Tubuh utama balon udara terdiri dari lapisan dalam, kandung kemih, dan lapisan luar, amplop. Kandung kemih menahan helium. Karena kandung kemih tidak tahan terhadap tusukan, ia dilindungi oleh amplop.

Di dalam amplop ada tirai catenery, yang menopang berat mobil dengan mendistribusikan beban yang dikenakan oleh pesawat ke dalam kain amplop utama. Tirai catenery semuanya terdiri dari sistem kabel yang terpasang pada mobil, yang berakhir di tirai kain.

Bentuk amplop dipertahankan dengan mengatur tekanan internal gas helium di dalamnya. Di dalam kandung kemih terdapat satu atau lebih sel udara/balon yang disebut ballonet. Ini diisi dengan udara (berlawanan dengan sisa kandung kemih yang diisi dengan helium) dan melekat pada sisi atau bawah balon udara. Ballonet mengembang dan berkontraksi untuk mengimbangi perubahan volume helium karena suhu dan ketinggian yang bervariasi. Pilot memiliki kontrol langsung terhadap ballonet melalui katup udara.

Kerucut hidung melayani dua tujuan. Ini memberikan titik pemasangan untuk tambatan tiang dan menambah kekakuan pada hidung (yang menghadapi beban tekanan dinamis terbesar dalam penerbangan). Di tanah, balon udara yang digelembungkan diamankan ke tiang stasioner yang disebut tiang tambat. Piring hidung kaku melekat pada tiang tambatan. Balon udara yang diamankan dapat bergerak bebas di sekitar tiang dengan perubahan angin. Ada garis hidung yang menempel pada piring hidung yang digunakan oleh kru darat untuk manuver balon udara saat lepas landas dan mendarat.

Permukaan ekor pesawat datang dalam tiga konfigurasi:salib (+), X, dan Y terbalik. Ekor ini terdiri dari permukaan utama tetap dan permukaan kecil yang dapat dikontrol di ujung belakang. Permukaan ini beratnya hanya 0,9 lb per sq ft (4,4 kg per sq m). Sirip ekor mengontrol arah penerbangan. Mereka berlabuh di bagian belakang kapal dan didukung oleh kabel pemandu. Lift dan kemudi juga membantu memandu gerakan balon udara dan dipasang ke tepi sirip dengan engsel.

Mobil kapal udara, atau gondola, mirip dengan konstruksi pesawat konvensional. Gondola berisi sejumlah kantong peluru timah yang terus-menerus disesuaikan berdasarkan analisis kru. Gondola dipasang ke balon udara baik dengan tirai beban internal atau eksternal, dengan dipasang pada sisi amplop.

Di dalam gondola, terdapat serangkaian kontrol:panel kontrol atas yang berisi kontrol untuk komunikasi, bahan bakar, dan sistem kelistrikan; throttle untuk mengatur kecepatan engine dan kontrol pitch baling-baling untuk mengatur sudut di mana bilah baling-baling "menggigit" udara; campuran bahan bakar dan kontrol panas untuk mengatur sejauh mana bahan bakar dicampur dengan udara di mesin; kontrol suhu untuk mencegah lapisan es; kontrol tekanan amplop untuk mengatur tekanan udara helium dan ballonet; peralatan komunikasi; panel instrumen utama; pedal kemudi untuk mengontrol arah kanan/kiri balon udara; roda elevator untuk mengontrol arah naik/turun balon udara; instrumen navigasi; dan radar cuaca berwarna.

Manufaktur
Proses

Amplop

• 1 Amplop terbuat dari pola panel kain. Dua atau tiga lapis kain diresapi dengan elastomer. Salah satu lapisan ini ditempatkan dalam arah bias terhadap orang lain. Potongan-potongan amplop dapat disatukan dalam beberapa cara. Mereka dapat disemen dan dijahit bersama, atau dilas dengan panas (heat-sealed).
• 2 Bagian luar amplop dilapisi dengan cat aluminized untuk perlindungan terhadap sinar matahari. Amplop akan memiliki bentuk yang diperlukan ketika diisi dengan gas.
• 3 Tirai catenery dipasang pada amplop utama dengan cara yang sama.
• 4 Kandung kemih dibentuk dari strip yang dilas bersama.
• 5 Konstruksi ekor sebagian besar terdiri dari balok struktural logam ringan yang dilapisi dengan kain doping. Mereka ditahan ke selubung dengan kabel yang mendistribusikan beban ke dalam tambalan kain yang disemen atau dilas panas ke selubung itu sendiri. Mereka tidak langsung ditempelkan ke amplop dalam proses pembuatannya, tetapi dikenakan saat balon udara dipompa.

Gondola

• 6 Rangka gondola terbuat dari bahan yang mirip dengan konstruksi ekor, dilapisi dengan kain doping.

Inflasi

Pemasangan balon udara hanya membutuhkan waktu yang singkat. (Berikut ini hanya satu metode inflasi. Ada variasi pada metode ini.)

• 7 Amplop itu dibentangkan di lantai hanggar pesawat, dengan jaring diletakkan di atasnya. Jaring ini ditahan oleh karung pasir. Gas dimasukkan ke dalam mobil tangki yang masing-masing berisi 200.000 cu ft (5.700 cu m) dari 99,9% helium murni yang dikompresi hingga 2100 psi (14,5 megapascal). Jaring dibiarkan naik perlahan, dengan selubung di bawahnya.
• 8 Sirip, kerucut hidung, reng, katup udara, dan katup helium terpasang saat amplop masih di dekat tanah. Setelah bagian-bagian ini terpasang, amplop dibiarkan naik cukup tinggi untuk memungkinkan gondola bergulir di bawahnya. Setelah gondola terpasang, jaring dilepas dan pesawat dipasang untuk terbang.

Pengiriman

• 9 Saat diangkut, amplop kain yang tidak digelembungkan dapat dilipat, dikirim, dan disimpan di tempat yang menghabiskan kurang dari 1% dari volume yang digelembungkan. Fitur ini membuat pesawat non-kaku lebih praktis daripada yang kaku.

Kontrol Kualitas

Sebuah balon udara membutuhkan kru yang besar, terutama di darat. Pilot harus disertifikasi di pesawat atau helikopter dan menjalani pelatihan pilot khusus yang lebih ringan dari udara. FAA memerlukan lisensi terpisah untuk memerintahkan balon udara. Pada tahun 1995, hanya ada sekitar 30 pilot balon udara aktif di dunia. Banyak balon udara membutuhkan pemantauan 24 jam. Amplop dan pemberat diperiksa setiap jam untuk memastikan keseimbangan yang tepat dipertahankan.

Masa Depan

Efisiensi pendorong akan ditingkatkan dengan menggunakan mesin diesel penerbangan dua langkah yang ringan, turbin gas, atau energi matahari. Pendorong busur dan batang baru akan dikembangkan untuk meningkatkan kemampuan manuver. Plastik ringan baru mungkin mengubah desain lambung. Lebih ringan, bahan kekuatan tinggi mungkin akan dikembangkan dan pasti meningkatkan keseluruhan desain dan fungsi pesawat. Pentagon dan Angkatan Laut AS telah memperbarui minatnya untuk mengembangkan balon udara untuk berbagai pertahanan, pengawasan rudal, platform pengawasan radar, dan tujuan pengintaian.