Kapal udara: Sejarah, Terminologi, dan Klasifikasi

Dipublikasikan oleh Dias Perdana Putra

04 April 2024, 09.06

Sumber: en.wikipedia.org

Pesawat Udara

Kapal udara atau balon dirigible adalah jenis pesawat aerostat yang lebih ringan dari udara, memungkinkannya untuk melakukan navigasi di udara dengan menggunakan kekuatannya sendiri. Aerostat mendapatkan daya angkatnya dari gas pengangkat yang memiliki kepadatan lebih rendah daripada udara di sekitarnya.

Pada awalnya, kapal udara menggunakan hidrogen sebagai gas pengangkat karena memiliki kapasitas angkat yang tinggi dan ketersediaan yang cukup. Namun, karena hidrogen mudah terbakar, penggunaan helium mulai dipertimbangkan meskipun lebih jarang dan mahal. Helium pertama kali ditemukan dalam jumlah besar di Amerika Serikat, sehingga untuk sementara waktu, helium hanya tersedia bagi kapal udara di negara tersebut. Meskipun demikian, sejak tahun 1960-an, sebagian besar kapal udara menggunakan helium, meskipun ada yang masih menggunakan udara panas.

Struktur sebuah kapal udara terdiri dari selubung yang bisa membentuk kantong gas atau berisi sejumlah sel yang berisi gas. Selain itu, kapal udara dilengkapi dengan mesin, awak, dan ruang muatan opsional yang biasanya ditempatkan di satu atau lebih gondola yang tergantung di bawah selubung.

Terdapat tiga jenis utama kapal udara: non-rigid, semi-rigid, dan rigid. Kapal udara non-kaku, yang sering disebut sebagai "balon udara," mengandalkan tekanan internal untuk mempertahankan bentuknya. Sementara itu, kapal udara semi-kaku mempertahankan bentuk selubungnya dengan tekanan internal, namun memiliki struktur pendukung seperti lunas tetap. Kapal udara kaku memiliki kerangka struktural luar yang mempertahankan bentuk dan menopang semua beban struktural, dengan gas pengangkat terkandung dalam satu atau lebih kantong gas atau sel internal. Kapal udara kaku pertama kali dikembangkan oleh Pangeran Ferdinand von Zeppelin, dengan sebagian besar produksi dilakukan oleh perusahaannya, Luftschiffbau Zeppelin, sehingga sering disebut sebagai zeppelin.

Kapal udara merupakan pesawat pertama yang mampu mengendalikan penerbangan bertenaga dan umumnya digunakan sebelum tahun 1940-an. Namun, penggunaannya mengalami penurunan karena pesawat terbang melampaui kemampuannya. Penurunan tersebut dipercepat oleh serangkaian kecelakaan besar, seperti kecelakaan kapal R101 Inggris pada tahun 1930, kecelakaan USS Akron dan USS Macon milik Angkatan Laut AS pada tahun 1933 dan 1935, serta pembakaran Hindenburg Jerman yang mengandung hidrogen pada tahun 1937. Sejak tahun 1960-an, kapal udara helium digunakan untuk keperluan di mana kemampuan untuk melayang dalam waktu lama lebih diutamakan daripada kecepatan dan kemampuan manuver, seperti periklanan, pariwisata, survei geologi, dan observasi udara.

Terminologi

Seiring perkembangan aeronautika sepanjang sejarahnya, terminologi yang berkaitan dengan pesawat udara telah mengalami evolusi. Pada fase awal, istilah seperti "kapal udara" merujuk kepada segala jenis mesin terbang yang dapat diarahkan. Pada tahun 1919, istilah ini diperinci menjadi "kapal pesiar udara" guna menggambarkan jenis pesawat penumpang yang lebih kecil. Selama dekade 1930-an, kapal terbang antarbenua terkadang juga diidentifikasi sebagai "kapal udara" atau "kapal terbang". Di era saat ini, istilah "pesawat udara" merujuk khususnya kepada balon bertenaga yang dapat dikendalikan, dengan variasi tertentu seperti kaku, semi-kaku, atau non-kaku.

Arsitektur semi-kaku menjadi fokus terbaru, mengikuti kemajuan dalam struktur yang dapat dideformasi, yang bertujuan untuk mengurangi berat dan volume pesawat. Aerostat, sebagai jenis pesawat yang mengandalkan daya apung atau gaya angkat statis, termasuk balon yang ditambatkan, juga menjadi bagian integral dari perbendaharaan pesawat udara saat ini. Aerostat mampu mengangkat muatan berat ke ketinggian yang signifikan dan mempertahankan posisinya di udara dalam jangka waktu yang panjang, seringkali berfungsi sebagai platform untuk layanan telekomunikasi. Balon udara, yang merupakan varian aerostat yang tidak kaku, termasuk balon rentetan dengan bentuk yang ramping dan sirip ekor untuk stabilisasi. Awalnya, istilah "Zeppelin" merujuk pada kapal udara kaku yang diproduksi oleh Perusahaan Zeppelin Jerman. Sementara itu, pesawat udara hibrida mengintegrasikan kontribusi aerostatik positif dengan tenaga penggerak atau kontribusi aerodinamis.

Klasifikasi

Pesawat udara dapat diklasifikasikan berdasarkan metode konstruksinya menjadi tipe kaku, semi-kaku, dan non-kaku. Pesawat kaku memiliki kerangka yang kokoh yang dilapisi oleh kulit luar atau selubung, dengan satu atau lebih kantong gas di dalamnya untuk memberikan daya angkat. Pesawat jenis ini umumnya tidak bertekanan dan dapat dibuat dalam berbagai ukuran. Sebagian besar pesawat Zeppelin Jerman termasuk dalam kategori ini. Sementara itu, pesawat semi-kaku memiliki struktur pendukung dengan selubung utama yang mempertahankan bentuknya karena tekanan internal dari gas pengangkat. Biasanya, pesawat semacam ini memiliki lunas yang diperpanjang dan sistem artikulasi di bagian bawah selubung untuk menjaga kestabilannya. Di sisi lain, pesawat non-kaku, yang sering disebut sebagai "balon udara", bergantung sepenuhnya pada tekanan gas internal untuk mempertahankan bentuknya. Berbeda dengan pesawat kaku, selubung gas pesawat non-kaku tidak memiliki kompartemen, tetapi umumnya dilengkapi dengan kantong internal yang berisi udara (balon). Saat terbang pada ketinggian yang lebih tinggi, gas pengangkat mengembang dan udara dari balon tersebut dikeluarkan melalui katup untuk menjaga bentuk lambung. Ketika kembali ke permukaan laut, prosesnya terbalik, dengan udara dipompa kembali ke dalam balon dengan menggunakan udara dari knalpot mesin dan blower tambahan.

Sejarah

Pionir awal

Abad 17-18

Penyeberangan Selat Inggris oleh Blanchard pada tahun 1785

Pada tahun 1670, Pastor Francesco Lana de Terzi dari ordo Jesuit, yang sering disebut sebagai "Bapak Aeronautika", menerbitkan deskripsi tentang "Kapal Udara" yang didukung oleh empat bola tembaga yang dievakuasi udaranya. Meskipun prinsip dasarnya masuk akal, konsep pesawat seperti itu tidak dapat direalisasikan pada masa itu maupun saat ini. Hal ini disebabkan oleh tekanan udara eksternal yang akan menyebabkan bola-bola tersebut runtuh kecuali jika ketebalannya dibuat sedemikian rupa sehingga membuatnya terlalu berat untuk mengapung. Pesawat hipotetis yang memanfaatkan prinsip ini dikenal sebagai pesawat vakum.

Pada tahun 1709, pendeta Jesuit Brasil-Portugis Bartolomeu de Gusmão berhasil membuat sebuah balon udara bernama Passarola terbang di hadapan pengadilan Portugis yang tercengang. Peristiwa tersebut terjadi pada tanggal 8 Agustus 1709, di halaman Casa da Índia, di kota Lisbon, ketika Pastor Bartolomeu de Gusmão melakukan demonstrasi Passarola yang pertama. Meskipun balon tersebut terbakar tanpa meninggalkan tanah pada percobaan pertama, namun pada percobaan kedua, balon tersebut berhasil naik hingga ketinggian 95 meter. Balon itu berukuran kecil, terbuat dari kertas coklat tebal, berisi udara panas yang dihasilkan oleh "api bahan yang terkandung dalam mangkuk tanah liat yang tertanam di dasar nampan kayu berlapis lilin". Peristiwa tersebut disaksikan oleh Raja John V dari Portugal dan calon Paus Innosensius XIII.

Sebuah konsep kapal udara yang lebih praktis dijelaskan oleh Letnan Jean Baptiste Marie Meusnier melalui sebuah makalah berjudul "Mémoire sur l'équilibre des machine aérostatiques" (Memoar tentang keseimbangan mesin aerostatis) yang diserahkan kepada Akademi Prancis pada tanggal 3 Desember 1783. 16 gambar berwarna kapal udara air diterbitkan pada tahun berikutnya, menggambarkan amplop ramping sepanjang 260 kaki (79 m) dengan balon internal yang dapat diatur untuk mengatur daya angkat. Kapal tersebut dilengkapi dengan gerbong panjang yang bisa berfungsi sebagai perahu jika terpaksa mendarat di air. Pesawat itu dirancang untuk digerakkan oleh tiga baling-baling dan dikemudikan dengan kemudi belakang seperti layar. Pada tahun 1784, Jean-Pierre Blanchard memasang baling-baling bertenaga tangan ke sebuah balon udara, menjadi alat penggerak pertama yang tercatat dibawa ke udara. Kemudian, pada tahun 1785, ia berhasil menyeberangi Selat Inggris dengan balon yang dilengkapi sayap yang berfungsi untuk menghasilkan dorongan, serta ekor mirip burung untuk kemudi.

Abad ke-19

Balon navigasi yang dikembangkan oleh Henri Dupuy de Lôme pada tahun 1872

Pada abad ke-19, terjadi upaya terus-menerus untuk mengembangkan metode penggerak pada balon udara. Salah satu contoh adalah William Bland dari Australia yang mengirimkan desain "pesawat Atmotic" ke Pameran Besar London pada tahun 1851. Desain tersebut mengusung konsep balon memanjang dengan mesin uap yang menggerakkan baling-baling kembar yang tergantung di bawahnya. Daya angkat balon tersebut diperkirakan mencapai 5 ton, dengan mobil berbahan bakar seberat 3,5 ton, sehingga memberikan muatan seberat 1,5 ton. Bland percaya bahwa pesawat tersebut mampu mencapai kecepatan 80 km/jam dan dapat terbang dari Sydney ke London dalam waktu kurang dari seminggu.

Pada tahun 1852, Henri Giffard mencatatkan prestasi sebagai orang pertama yang melakukan penerbangan bertenaga mesin dengan pesawat bertenaga uap yang terbang sejauh 27 km. Kemudian, kapal udara mengalami perkembangan pesat selama dua dekade berikutnya. Solomon Andrews pada tahun 1863 berhasil menerbangkan desain aereon, sebuah pesawat udara yang tidak bertenaga namun dapat dikontrol di Perth Amboy, New Jersey, dan menawarkannya kepada Militer AS selama Perang Saudara. Konsep ini menggunakan perubahan gaya angkat untuk memberikan dorongan, tanpa memerlukan pembangkit listrik.

Pada tahun 1872, arsitek angkatan laut Perancis Dupuy de Lome meluncurkan balon besar yang dapat dinavigasi, dilengkapi dengan baling-baling besar yang diputar oleh delapan orang. Meskipun demikian, balon ini baru selesai dikembangkan setelah berakhirnya perang Perancis-Prusia. Kemudian, pada tahun yang sama, Paul Haenlein melakukan penerbangan menggunakan mesin pembakaran internal yang menggunakan gas batubara untuk mengembang selubungnya, menjadi penggunaan pertama mesin tersebut dalam menggerakkan pesawat terbang.

Pada tahun 1874, Micajah Clark Dyer mengajukan Paten AS untuk peralatan navigasi udara yang menggunakan kombinasi sayap dan roda dayung untuk navigasi dan penggerak. Dalam operasinya, sayap menerima gerakan naik dan turun seperti sayap burung, dan dapat diatur pada suatu sudut untuk memberikan dorongan ke depan. Roda dayung dijadikan sebagai penggerak mesin, mirip dengan penggerak kapal di dalam air. Pada tahun 1883, Gaston Tissandier melakukan penerbangan pertama yang ditenagai listrik dengan memasang motor listrik Siemens pada pesawatnya.

Penerbangan bebas pertama yang sepenuhnya dikontrol dilakukan pada tahun 1884 oleh Charles Renard dan Arthur Constantin Krebs dengan pesawat Angkatan Darat Prancis, La France. Pesawat ini menempuh jarak 8 km dalam waktu 23 menit dengan bantuan motor listrik, menjadi pencapaian signifikan dalam sejarah penerbangan. Sejumlah penemuan dan eksperimen dilakukan pada periode ini, menandai langkah awal dalam perkembangan pesawat udara yang lebih maju.

Awal abad ke-20

Pada bulan Juli 1900, Luftschiff Zeppelin LZ1 membuat penerbangan perdananya, yang menjadi momen bersejarah dalam perkembangan penerbangan. Ini menandai dimulainya kesuksesan pesawat udara ikonik yang dikenal sebagai Zeppelin, dinamai sesuai dengan Pangeran Ferdinand von Zeppelin, yang memulai merancangnya pada akhir 1890-an. LZ1 mengalami kegagalan pada tahun 1900, namun LZ2 yang lebih berhasil berhasil diciptakan pada tahun 1906. Konstruksi Zeppelin terdiri dari kerangka kisi segitiga yang dilapisi kain dan diisi dengan sel-sel gas terpisah. Awak dan mesinnya ditempatkan di gondola yang digantung di bawah lambung kapal, sedangkan baling-baling penggerak dipasang di samping rangka melalui poros penggerak yang panjang. Gondola juga mencakup kompartemen penumpang yang kemudian diadaptasi untuk membawa bom.

Sementara itu, Alberto Santos-Dumont, seorang pemuda Brasil yang tinggal di Prancis, mengeksplorasi minatnya dalam penerbangan dengan merancang berbagai balon udara sebelum akhirnya beralih ke pesawat terbang. Pada tanggal 19 Oktober 1901, dia mencatat pencapaian mengemudikan pesawat Nomor 6-nya dari Parc Saint Cloud, mengitari Menara Eiffel, dan kembali dalam waktu kurang dari tiga puluh menit. Keberhasilannya ini menghasilkan penghargaan Deutsch de la Meurthe sebesar 100.000 franc. Prestasinya menginspirasi banyak penemu lainnya, termasuk Thomas Scott Baldwin dari Amerika dan Stanley Spencer dari Inggris, yang membiayai eksperimen penerbangan mereka melalui penerbangan penumpang dan demonstrasi publik.

Pada tahun 1902, insinyur Spanyol Leonardo Torres Quevedo mengembangkan desain kapal udara yang inovatif untuk mengatasi kelemahan struktur pesawat sebelumnya. Desain ini, yang disebut "auto-rigid", menggunakan kerangka yang tidak kaku dengan penguatan internal, memberikan stabilitas tambahan saat berada di udara. Torres Quevedo berhasil membangun kapal udara "Torres Quevedo" pada tahun 1905, dan pada tahun 1909 ia mematenkan desain yang ditingkatkan yang kemudian diproduksi secara massal sebagai pesawat Astra-Torres. Desain tiga lobus ini, yang banyak digunakan selama Perang Dunia I oleh kekuatan Entente, membuktikan keunggulan dalam perlindungan konvoi dan pertempuran anti-kapal selam.

Selain itu, perusahaan lainnya seperti Lebaudy Frères dari Prancis, Schütte-Lanz dari Jerman, dan Enrico Forlanini dari Italia juga berkontribusi pada pengembangan dan uji coba kapal udara sebelum Perang Dunia I. Di Inggris, Angkatan Darat dan Angkatan Laut mulai membangun pesawat udara pertama mereka pada tahun 1907 dan 1908, mendorong terjadinya kemajuan lebih lanjut dalam teknologi penerbangan.

Disadur dari: https://en.wikipedia.org/wiki/Airship