Kulit Badan Pesawat Setipis Kaleng Sarden

Pesawat terbang tampak sebagai sebuah produk berteknologi tinggi. Berat pesawat yang mencapai ratusan ton tentulah harus ditunjang dengan struktur yang kuat. Selain menahan beban dirinya sendiri, pesawat terbang juga harus mampu bertahan tetap kokoh dalam berbagai kondisi terbang ekstrem misal ketika menabrak gumpalan awan, turbulensi, G-force, atau ada gust (hantaman aliran udara). 

Struktur mayor pesawat udara dapat dibagi menjadi fuselage (badan), wing (sayap), dan empennage/tail (ekor). Wing dan tail memiliki konsep struktur yang hampir sama, akan saya jelaskan pada postingan selanjutnya. Kali ini saya akan berfokus pada fuselage. 

Struktur pesawat Boeing 777    |     http://www.geocities.ws

Fuselage menarik untuk dibahas karena pada bagian ini lah kita sebagai penumpang berada. Kita bisa merasakan bagaimana berada di dalam tabung aluminium 10 km di atas permukaan laut. Tanpa banyak orang ketahui, tabung yang membawa nyawa kita itu hanya memiliki ketebalan sekitar 3 mm.

Tuntutan agar pesawat terbang tetap ringan menjadikan desainer harus berpikir keras. Pesawat perlu dibuat ringan namun tetap kuat. Padahal, dalam penerapan teknologi sehari-hari, yang kuat biasanya berat, sebaliknya yang ringan biasanya rapuh.

Seiring berjalannya waktu, ditemukan konsep semi-monocoque. Untuk menjelaskan semi-monocoque, saya jelaskan dulu mengenai apa itu monocoque. 

Monocoque adalah konsep struktur dimana beban (load) ditanggung hanya oleh kulit (skin). Alam mengajarkan kita mengenai konsep ini melalui telur. Telur adalah contoh utama dari monocoque karena tidak ada penguat lagi di dalam kulitnya. Benturan, tekanan, dan gaya semua ditahan oleh kulit. Kecuali telur yang sudah direbus tentu saja, bagian dalamnya memadat ikut menahan beban.

Konsep monocoque pada telur mengilhami para insinyur untuk mendesain pesawat menyerupai telur. Namun, karena tidak memungkinkan hanya mengandalkan kulit (terbukti telur gampang pecah) maka ditambah rangka penguat di dalamnya. Adanya penambahan rangka ini memunculkan konsep semi-monocoque.

Rangka di dalam kulit fuselage terdiri dari frame, bulkhead, stringer, dan longerons. Frame adalah rangka berbentuk bulat sesuai bentuk fuselage dan berjejer dari depan hingga belakang fuselage. Bulkhead adalah frame yang ukurannya lebih besar. Bulkhead biasanya digunakan pada titik-titik yang menahan beban besar seperti sambungan wing - body. Longerons adalah batang yang memanjang dari depan ke belakang fuselage. Stringer berfungsi sebagai penguat.

Struktur fuselage pesawat    |    http://s3.e-monsite.com/

Konsep struktur fuselage yang demikian cukup kuat dan masih digunakan sampai saat ini. Pesawat-pesawat transport modern termasuk jumbo jet juga menerapkannya.

Konsep semi-monocoque menjadikan skin pesawat tidak perlu terlalu tebal. Namun, masih ada faktor lain yang menyebabkan skin bisa dibuat tipis.

Coba Anda praktekkan dengan selembar kertas HVS ukuran A4. Pegang dengan kedua tangan, lalu tekan. Maka Anda akan melihat bahwa kertas terlipat dan seperti tidak punya kekuatan. Namun sekarang coba Anda tarik, maka walaupun Anda menarik dengan kuat kertas itu hanya menegang namun tidak robek. 

Jadi, penyusunan komponen struktur pesawat dilakukan dengan sangat teliti termasuk mempertimbangkan arah pembebanan. Hal ini dilakukan agar struktur efisien. Penilaian efisiensi struktur adalah dengan mempertimbangkan nilai specific strength. Specific strength adalah nilai kekuatan (misal MPa) / berat (misal kg).

Ketika kita naik pesawta terbang, yang kita lihat di dalam adalah fairing interior pesawat. Seperti pada mobil, interior dipasang hanya untuk estetika dan menunjang kebutuhan penumpang. Namun interior tidak berperan menahan beban.

Di luar interior yang didesain rapi itu, hanya ada lembaran aluminium setebal 3 mm yang memisahkan kita dengan dunia luar di ketinggian 38000 ft.