Kapal Udara: Sejarah, Desain, dan Aplikasi Modern

---

Latar Belakang

Kapal udara adalah kendaraan udara lebih ringan dari udara yang besar yang dapat diarahkan menggunakan propeller yang didorong mesin. Tiga kategori utama adalah rigid, semi-rigid, dan non-rigid. Kapal udara non-rigid—umumnya dikenal sebagai blimp—adalah tipe yang paling prevalen saat ini, berkat kesederhanaannya dan biaya operasi yang rendah.

Sejarah

Konsep kapal udara berasal dari awal abad ke-18. Setelah penemuan bola udara panas pada tahun 1783, petugas Prancis Jean-Charles de Meusnier mengusulkan bola udara navigabel, elongated, dilengkapi dengan propeller dan rudder pada tahun 1784. Meskipun tidak pernah dibangun, gambarnya melandasi dasar untuk desain masa depan.

Pada tahun 1852, Henri Giffard menjadi insinyur pertama yang membangun kapal udara praktis. Kapal udara terisi hidrogennya, didorong oleh mesin uap 3-hp yang berat 350 lb (160 kg), mencapai kecepatan 6 mi/hr (9 km/hr) namun kurang dapat dikendalikan sepenuhnya.

Kejayaan datang dengan peluncuran La France pada tahun 1884, yang dirancang oleh René Renard dan Gottlieb Krebs. Kapal udara yang diarahkan listrik ini, dengan propeller 9-hp, mencapai 15 mi/hr (24 km/hr) dan membuktikan bahwa navigasi mungkin.

Kapal Udara Militer

Kapal udara rigid Jerman tahun 1895, Zeppelin pertama, mengandung dua mesin 15-hp dan dapat berlayar kecepatan 25 mi/hr (42 km/hr). Produksi 20 Zeppelin memberikan Jerman keunggulan strategis pada awal Perang Dunia I.

Sebagai tanggapan, Angkatan Laut Inggris mengembangkan blimp Class B yang kecil dan non-rigid, yang unggul dalam mendeteksi U-boat Jerman. Istilah “blimp” kemungkinan berasal dari Class B plus “limp” (non-rigid).

Kapal Udara Penumpang

Selama tahun 1920 dan 1930, Inggris, Jerman, dan Amerika Serikat mengejar kapal udara rigid penumpang besar. AS menyukai helium karena tidak mudah terbakar, meski jarang dan mahal. Akibatnya, ekspor helium dilarang, memaksa Inggris dan Inggris untuk mengandalkan hidrogen yang mudah terbakar—yang mengakibatkan beberapa tragedi yang mengakhiri era keemasan.

Alberto Santos Dumont dari Brasil memperkenalkan kapal udara penumpang non-rigid pertama pada tahun 1898. Menggunakan balon berbentuk sosis, kantong udara yang dapat dilipat (ballonet), dan mesin motor, ia mencapai penerbangan yang dapat dikendalikan dengan hidrogen.

Kapal Udara Non-Rigid Tahun 1940 dan 1950

Setelah bencana tahun 1920, AS dan sekutunya memfokuskan kembali pada blimp sebagai platform ilmiah dan militer. Blimp melayani sebagai stasiun peringatan dini radar di pantai timur AS dan kemudian menjadi bagian integral dari misi pengawasan dan penelitian.

Goodyear, yang pernah menjadi produsen blimp terkemuka, menghasilkan lebih dari 300 unit dalam separuh pertama abad ke-20. Blimp mereka terutama mendukung pengawasan udara Angkatan Darat dan Laut AS.

Kebangkitan Modern Kapal Udara Non-Rigid

Saat ini, blimp dipuji karena dampak pemasaran mereka daripada pertahanan. Sejak tahun 1960, blimp iklan—biasanya 150.000 cu ft (4.200 cu m) volume—telah melayang di atas acara olahraga dan konser, menampilkan tampilan yang menarik perhatian dan rendah bising.

Teknologi papan layar malam berkembang dari rel elektromekanis menjadi panel lampu terprogram yang didukung oleh komputer papan. Inovasi ini menjadikan blimp media yang disukai untuk iklan luar ruangan malam pada akhir tahun 1980-an dan seterusnya.

Bahan Baku

Envelop mencampur Dacron, polyester, Mylar, atau Tedlar dengan Hytrel, menciptakan film laminat yang tahan cuaca yang menahan radiasi UV. Kandung—tipis, tahan kebocoran poliuretana—lebih kecil dari envelop untuk memastikan integritas struktural saat sepenuhnya diupas.

Ballonet, biasanya kain lebih ringan dari envelop, mempertahankan tekanan internal. Angin tangga channel udara ke ballonet ini.

Helium adalah gas angkat yang predominant, meski hidrogen kadang-kadang digunakan untuk tujuan penelitian. Aluminium pesawat, berantet dan dilapisi, membentuk sebagian besar struktur logam, sementara gondola modern mengadopsi desain monocoque.

Desain

Inti blip terdiri dari kandung dan envelop. Di dalam, tirai catenary mendukung gondola, mendistribusikan beban di seluruh kain envelop. Kandung menahan helium; karena rawan kebocoran, ia dilindungi oleh envelop luar.

Ballonet di dalam kandung diisi dengan udara untuk menyesuaikan apungan saat suhu dan ketinggian berubah. Pilot mengontrol ballonet ini melalui klep udara.

Cone hidung memberikan titik pemijatan dan memperkuat bagian depan dari tekanan dinamis. Kru tanah menggunakan tiang pemijatan dan tali hidung untuk mengamankan blimp yang diupas, memungkinkan gerakan terbatas dengan angin.

Permukaan ekor datang dalam konfigurasi cruciform (+), X, atau inverted Y, masing-masing terdiri dari permukaan utama tetap dan permukaan belakang yang lebih kecil, dapat dikontrol. Sirip ringan ini (0,9 lb per sq ft, 4,4 kg per m²) mengarahkan kapal udara.

Gondola mencerminkan konstruksi pesawat konvensional, dengan kantong peluru timbal untuk ballast, panel kontrol atas, throttle mesin, kontrol pitch propeller, pengatur suhu dan bahan bakar, kontrol tekanan envelop, peralatan komunikasi, dan instrumen navigasi.

Proses Manufaktur

Envelop

• Envelop jahit atau di-seal panas dari panel kertas yang dicetak. Satu ply diarahkan dalam arah bias untuk meningkatkan kekuatan.
• Cat aluminized melindungi exterior dari sinar matahari setelah envelop diupas.
• Tirai catenary dilekatkan ke envelop dengan cara yang sama.
• Kandung dirakit dari strip yang dipas.
• Struktur ekor—balok logam ringan yang dilapisi kertas yang diolah—dilekatkan ke envelop dengan kabel setelah blimp diupas.

Gondola

• Frame gondola menggunakan teknik kertas yang diolah yang sama dengan ekor, memberikan penutupan yang kokoh namun ringan.

Pengupasan

Pengupasan adalah proses yang cepat. Metode tipikal melibatkan:

• Menyebarkan envelop di lantai hangar, menutupnya dengan jaring yang dibebani kantong pasir.
• Memperkenalkan helium dari tangki 200.000 cu ft (5.700 cu m) pada 2100 psi (14,5 MPa). Jaring naik saat envelop meluap.
• Melengkapi sirip, cone hidung, batang, dan klep sebelum envelop mencapai ketinggian penerbangan.
• Mengamankan gondola di bawah envelop dan menghapus jaring, menyelesaikan rangkaian.

Pengiriman

• Envelop yang tidak diupas dapat dilipat untuk menempati kurang dari 1% volume yang diupas, memudahkan transportasi dan penyimpanan.

Kontrol Kualitas

Mengoperasikan blimp membutuhkan kru spesialis. Pilot harus memiliki sertifikat FAA untuk pesawat atau helikopter plus lisensi lighter-than-air khusus. Pada tahun 1995, kurang dari 30 pilot di seluruh dunia yang memenuhi kriteria yang ketat ini. Blimp sering memerlukan pemantauan 24 jam; envelop dan ballast diperiksa setiap jam untuk menjaga keseimbangan.

Masa Depan

Propulsi generasi berikutnya—mesin diesel udara two-stroke ringan, turbin gas, dan bahkan tenaga surya—akan meningkatkan efisiensi. Thruster bow dan stem canggih, digabungkan dengan komposit ringan baru, berjanji manuverabilitas yang ditingkatkan dan berat yang lebih rendah. Pentagon dan Angkatan Laut AS terus mengeksplorasi blimp untuk pengawasan ledakan, platform radar, dan pengintai, menunjukkan minat strategis yang baru.