Gaya-Gaya pada Paralayang: Lift dan Drag

Tiga Gaya Utama pada Paralayang

Ketiga gaya yang bekerja pada paralayang memiliki besaran (magnitude) dan arah (direction). Gaya berat bekerja melalui center of gravity (pusat gravitasi) dan selalu mengarah ke pusat bumi. Sementara itu, lift dan drag adalah gaya aerodinamis yang bekerja melalui center of pressure (pusat tekanan).​

Lift diarahkan tegak lurus terhadap jalur penerbangan, sedangkan drag diarahkan berlawanan dengan jalur penerbangan. Besaran dan arah gaya lift dan drag bergantung pada ukuran dan bentuk glider beserta muatannya, kepadatan udara, dan kecepatan udara.​

Gaya Angkat (Lift): Sumber Kemampuan Terbang

Mari kita mulai dengan model sederhana dari zona tekanan rendah dan tinggi yang menciptakan lift. Gaya ini bekerja pada suatu titik yang dikenal sebagai center of pressure, yang merupakan rata-rata dari gaya lift yang bekerja pada paralayang. Ketika bergerak melalui udara, paralayang menghadapi resistensi dan menciptakan turbulensi di belakangnya.​

Lift dihasilkan dari perbedaan tekanan antara bagian atas dan bawah airfoil. Di bagian bawah airfoil, udara yang datang mendorong sayap baik secara vertikal (menghasilkan lift) maupun horizontal (menghasilkan drag). Dorongan ke atas ada dalam bentuk tekanan yang lebih tinggi di bawah sayap, dan tekanan yang lebih tinggi ini adalah hasil dari aksi dan reaksi Newtonian sederhana.​

Di bagian atas sayap, kecepatan aliran udara yang lebih tinggi menciptakan zona tekanan rendah. Tekanan berkurang di atas sayap juga "menarik secara horizontal" paket-paket udara saat mereka mendekati dari hulu, sehingga mereka memiliki kecepatan lebih tinggi pada saat tiba di atas sayap. Jadi, peningkatan kecepatan di atas sayap dapat dilihat sebagai efek samping dari tekanan berkurang di sana.​

Gaya Hambatan (Drag): Resistensi Pergerakan

Gaya yang menentang gerakan maju paralayang dikenal sebagai drag. Drag diarahkan berlawanan dengan arah gerakan dan disebabkan oleh gesekan antara paralayang dan udara. Drag mengubah sebagian energi menjadi kehilangan energi.

Total gaya drag pada paralayang sama dengan tekanan dinamis dikalikan dengan area yang diproyeksikan dan koefisien drag dari paralayang. Dengan kata lain, semakin cepat paralayang bergerak dan semakin besar area proyeksinya, semakin besar pula drag yang dihasilkan.​

Karena lift dan drag adalah dua gaya utama yang bekerja pada profil, kita dapat menambahkannya: jumlah mereka memberikan gaya resultan. Gaya resultan ini menentukan bagaimana paralayang akan bergerak melalui udara.​

Hubungan antara Lift dan Drag

Komponen yang tegak lurus terhadap kecepatan udara disebut lift, dan komponen yang berlawanan dengan kecepatan udara disebut drag. Gaya aerodinamis dan komponennya, lift dan drag, bergantung pada beberapa faktor:​

• Profil sayap

• Sudut serang (angle of attack)

• Kuadrat dari kecepatan udara

• Luas permukaan sayap

• Kepadatan udara

Hubungan antara lift dan drag suatu sayap (profil) terutama bergantung pada sudut serang. Pada sudut optimal (10-15°), kita menemukan efek terbaik dengan lift yang signifikan dan drag yang berkurang melalui tekanan rendah di permukaan atas dan tekanan permukaan bawah yang konsisten dan efektif.​

Sudut Serang dan Produksi Lift

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, sudut serang adalah sudut di mana angin relatif bertemu dengan profil. Sudut ini tidak boleh dikacaukan dengan sudut terhadap horizon. Peningkatan sudut serang secara langsung meningkatkan produksi lift. Semakin besar sudut serang, semakin banyak lift yang dihasilkan, namun drag juga meningkat.

Sudut serang dapat diubah oleh pilot melalui penggunaan rem (brake toggles) atau speed system. Sebagai pesawat tanpa tenaga, deviasi kita dari sudut serang rata-rata relatif sempit. Anda harus berhati-hati dan penuh perhatian terhadap sudut serang glider Anda baik untuk keamanan maupun efisiensi.​

Ketika sudut serang meningkat, jumlah lift juga meningkat, sampai suatu titik (minimum sink). Jika sudut serang ditingkatkan melampaui "minimum sink", jumlah lift berkurang sementara drag meningkat sampai aliran udara di atas sayap tidak dapat lagi tetap menempel pada permukaan atas.​

Stall: Ketika Sudut Serang Terlalu Tinggi

Stall terjadi ketika sudut serang menjadi terlalu tinggi. Dalam gambar di bawah, bayangkan bahwa ketika sebuah airfoil tanpa tenaga yang baru saja terbang cepat kemudian remnya ditarik keras atau cepat (bahkan jarak pendek), sayap kemudian akan mengubah sudut serangnya dengan cepat (momen pitching). Energi berkurang dengan cepat saat kecepatan udara turun.

Jika terlalu banyak rem diterapkan, maka aliran udara halus di atas profil tidak dapat dipertahankan dan aliran udara terlepas dari permukaan atas. Melampaui sudut stall, lift berkurang dan drag meningkat sampai aliran udara di atas sayap tidak dapat lagi tetap menempel pada permukaan atas. Gaya lift langsung menjadi nol dan vektor drag, yang berlawanan dengan jalur penerbangan, menjadi tegak lurus terhadap horizon.

Melampaui sudut stall, glider tidak lagi menghasilkan lift dan satu-satunya gaya yang memperlambat penurunan Anda adalah drag. Menyadari stall sangat penting ketika belajar terbang karena stall yang tidak disengaja sangat berbahaya dan harus dihindari.

Mencegah Stall

Stall dan spin adalah situasi yang dihasilkan dari sudut serang yang terlalu tinggi. Ini dapat disebabkan oleh pilot dan/atau atmosfer (sangat jarang). Skenario yang paling mungkin adalah sudut serang yang meningkat secara atmosferis diperparah oleh kontrol berlebihan oleh pilot dan melampaui sudut serang maksimum.​

Tidak ada peringatan sebelum stall atau spin, jadi petunjuk Anda seharusnya adalah posisi tangan Anda. Jika Anda menemukan diri Anda terbang dalam posisi rem yang dalam, lepaskan secara perlahan, dan biarkan glider mendapatkan kembali kecepatan udara. Selalu jaga tangan Anda tinggi dan pastikan Anda merasakan kecepatan udara yang baik di wajah Anda sambil mencoba menghindari stall.

Hanya ketika melakukan flare pendaratan Anda harus menggunakan input rem yang dalam.​

Rasio Lift-to-Drag

Rasio lift-to-drag adalah sudut di mana paralayang meluncur. Konsep ini akan membantu Anda memahami mengapa seorang siswa hampir tidak berhasil lepas landas dari lereng. Ini hanya rasio yang mengukur kemampuan meluncur sayap Anda, rasio ini diperoleh dengan membagi jarak horizontal yang ditempuh dengan jarak vertikal yang hilang.​

Siswa tidak dapat lepas landas karena rasio lift-to-drag-nya terlalu dekat dengan sudut lereng. Peluncuran memerlukan bukit yang kemiringannya lebih curam daripada rasio lift-to-drag dari sayap kita. Paralayang modern memiliki rasio lift-to-drag antara enam dan sepuluh berbanding satu.

sumber: https://www.skynomad.com/articles/beginners-aerodynamics.html
​