Prinsip Dasar Instrumen Pesawat Udara

Program Studi             : ELECTRICAL AVIONICS (EA)

Standar Kompetensi   : ELECTRONIC INSTRUMENT SYSTEM (EIS)

Kompetensi Dasar      : 1. MENJELASKAN PRINSIP KERJA INSTRUMEN PESAWAT UDARA

Prinsip Dasar Instrumen Pesawat Udara

Ada 2 (jenis) penerbangan yaitu Visual Flight Rules (VFR) dan Instrument Flight Rules (IFR). VFR yaitu penerbangan yang bergantung pada kemampuan Pilot dengan melihat dan menghindari prosedur atau melakukan Dead Reckoning. Sedangkan, IFR yaitu penerbangan yang bergantung pada Pilot dan Air Traffic Controller (ATC), dengan menggunakan instrumen penerbangan untuk membantu Pilot mengetahui kondisi, rute pesawat, atau kondisi cuaca.

Pesawat terbang mula-mula menggunakan instrument penerbangan yang sedikit atau bahkan tidak ada sama sekali. Sehingga penerbangan tidak dapat dilakukan pada saat cuaca buruk, jika dipaksakan untuk melakukan penerbangan maka itu sangat beresiko dan berbahaya. Penentuan arah, ketinggian pesawat, dan kemiringan pesawat berbelok ke arah mana ditentukan pada kemampuan penginderaan dan perkiraan Pilot menggunakan penandaan dan Dead Reckoning.

Tahun 1920 baru dikembangkan Instrumen baru untuk pesawat terbang. Instrumen baru tersebut dibuat untuk menampilkan informasi dan mengontrol orientasi pesawat selama penerbangan. Tanggal 24 September 1929, penerbangan buta pertama dilakukan oleh Jimmy Doolittle menggunakan instrument penerbangan yang ada tanpa lagi melakukan Dead Reckoning dan melihat keluar kokpit.

Dead Reckoning adalah proses memperkirakan posisi pesawat terbang dengan menempatkan posisi berdasarkan kecepatan, waktu, dan jarak yang harus ditempuh. Istilah ini digunakan pada Navigasi Maritim dan mengacu pada mengitung posisi yang relatif terhadap suatu bidang yang diam/statis didalam air. Seperti yang dilakukan oleh Pilot Pesawat Terbang yang digunakan untuk mengantar surat melalui udara pada malam hari dan dalam segala cuaca. Pilot tersebut melakukan Dead Reckoning hingga harus melihat keluar kokpit melalui Windshield.

Instrumen penerbangan pertama yang digunakan oleh Jimmy Doolittle adalah : (1) Visual Radio Direction Finder, instrument ini menggunakan sistem getaran untuk mengarahkan Pesawat, semakin dekat Pesawat dengan penanda Beacon maka semakin intens/sering getaran yang timbul; (2) Altitute Indicator atau Artificial Horizon, instrumen ini menunjukkan orientasi pesawat terbang dalam kaitannya dengan permukaan tanah, bagaimana sayap pada posisi miring, apakah posisi hidung pesawat nampak ke atas (nose up), bawah (nose down), dan rata atau setingkat (nose level); dan (3) Barometrik Altimeter, menunjukkan seberapa jauh pesawat di atas permukaan tanah, dengan sensitifitas mencatat waktu dan jarak.

Instrumen awal dirancang sangat sederhana dan dapat diandalkan. Kemudian, ketika terbang menjadi lebih populer dan komersial karena adanya kebutuhan yang lebih tinggi untuk instrumentasi sebagai persyaratan keselamatan dan navigasi. Jika kita menggambarkan instrumen dengan melihat teknologi kita bisa membagi sebagai berikut:
1. Instrumen mekanik dan pneumatik Analog seperti altimeter sederhana ini

Gambar 1. Altimeter Sederhana

2. Instrumen listrik atau elektromekanis analog yang terbagi menjadi dua sub-kategori, yaitu:

a) Instrumen pembacaan langsung

b) Instrumen pembacaan jarak jauh

Remote Instrumen memiliki sensor yang terletak di bagian tempat yang cocok di pesawat pesawat. Sensor terhubung dengan indikator kokpit secara seri dengan amplifier. Instrumen ini lebih akurat dari instrumen mekanik tetapi memerlukan kalibrasi yang tepat dan penyesuaian. Misalnya sistem Remote kompas memiliki instrumen, sensor, amplifier dan kontrol panel.

Gambar 2. Instrumen Listrik

3. Instrumen remote digital adalah generasi terbaru dari instrumen yang ada. Instrumen ini memiliki bagian berikut:

a) Sensor analog atau digital

b) Komputer Digital

c) Sistem Tampilan dan panel kontrol di kokpit

Gambar 3. Instrumen Remote Digital

Penggunaan instrumen sebagai bantuan didalam penerbangan ini memungkinkan pilot untuk mengoperasikan pesawat dengan lebih tepat, sehingga performa maksimal dan keamanan dapat ditingkatkan. Hal ini terutama berlaku ketika terbang dengan jarak yang lebih besar/jauh. Meskipun Produsen Instrumen Penerbangan telah membuat dan mengembangkan instrumen penerbangan yang diperlukan dengan baik, namun pilot tetap bertanggung jawab untuk mengetahui bagaimana instrumen penerbangan tersebut beroperasi sehingga mereka dapat digunakan secara efektif.

Secara keseluruhan dalam dunia penerbangan diperlukan instrumen dasar untuk memantau sebagian parameter penting selama penerbangan. Instrumen dasar tersebut adalah:

1) Airspeed

2) Attitude

3) Altitude

4) Heading

Intruments Pesawat dapat dikategorikan dengan penggunaannya sebagai:
1. Instrumen pemantau progress Penerbangan

2. Aids/Peralatan Tambahan untuk posisi pesawat/lokasi pemantauan

3. Instrumen untuk memantau fungsi semua bagian pesawat dan sistem.

Prinsip dasar Instrumen pada pesawat udara menggunakan prinsip kerja pitot-static dan gyroscopic system. Pitot static system beroperasi dalam menanggapi tekanan udara. Ada dua tekanan udara pada pitot static system, yaitu Tekanan statis dan Tekanan impact (ram). Tekanan statis pada Pitot static merupakan tekanan atmosfer yang diambil dalam melalui ventilasi statis dan disediakan untuk semua instrumen yang menggunakan sistem ini. Tekanan Impact (ram) adalah ram udara yang masuk ke dalam tabung pitot drive.

Komponen Pitot static system terdiri dari: (1). Pitot Tube yang melekat dan terletak di bagian sayap kiri; (2). Static Ports yang terletak di sisi kiri dan kanan empennage; (3). Alternate Static Source dengan kontrol dan sumber terletak di sisi kanan dari tempat kaki pilot dan harus digunakan setiap saat ketika adanya kelainan yang terdeteksi atau dicurigai, serta akan mempengaruhi indikasi instrumen; (4). Pitot Heat yaitu elemen pemanas yang terletak di pitot tube dan harus digunakan saat pesawat tersebut dioperasikan dalam keadaan dengan kelembaban yang terlihat (seperti awan dan hujan); (5). Pitot Heat Annunciator yang menunjukkan indikasi  kesalahan elemen panas pada pitot; (6). Altitude Digitizer yang menyediakan data ketinggian tekanan untuk transponder; (7). Altitude Transducer yang menyediakan data ketinggian tekanan untuk instalasi autopilot (jika dilengkapi); (8). Stall Warning yang menyediakan peringatan yang  terdengar semakin mendekat (5 knot di atas kecepatan stall), Port terletak di sayap kanan yang berdekatan dengan jalur stall, dan adanya tekanan negatif menyebabkan kekosongan dalam port yang menyebabkan switch untuk menutup menyebabkan peringatan stall terdengar;

Gambar 4. Pitot-Static System

Untuk sistem Pitot static akan kembali dibahas pada Kompetensi Dasar: Menjelaskan Cara Kerja Instrument Pesawat Udara Berdasarkan Tekanan Udara. Sedangkan untuk Gyro-Sistem akan dipelajari secara lebih lanjut pada Kompetensi Dasar: Menerapkan Prinsip Kerja Gyroscopic.

Terminology Aircraft Instrument

1.      Accuracy

Adanya suatu kesamaan pengukuran instrument jika di bandingkan dengan instrument Master.

2.      Precision

Suatu hasil pengukuran dengan nilai yang sama pada saat dilakukan pengujian.

3.      Sensitivity

Merupakan perbandingan antara output dengan input.

4.      Calibration

Suatu metode dalam pengukuran instrument dengan mengkonversikan nilai hasil pengukuran dalam suatu bentuk satuan/unit dilakukan dalam jangka waktu satu tahun

5.      Calibrate

Suatu pekerjaan penyesuaian (adjustment) pada suatu instrument untuk mendapatkan suatu hasil yang akurat

6.      Correction

Penambahan atau pengurangan suatu bilangan dari hasil pengukuran instrument  untuk  mendapatkan suatu hasil yg akurat

7.      Error

Perbedaan penunjukan pada suatu instrument jika di bandingkan dengan instrument  master. 

8.      Tolerance

Suatu nilai yang di ijinkan untuk suatu nilai kesalahan penunjukan yang tertentu (permissible error).

9.      Hysteresis

Perbedaan pembacaan dari suatu kondisi maksimum menuju minimum.

Sumber:  Engel, Y.A. (2013). "Perangkat Kerja Guru: Program Pengalaman Lapangan (PPL), Pendidikan Profesi Guru Terintegrasi (PPGT), Universitas Negeri Jakarta". Jakarta: Pendidikan Profesi Guru Terintegrasi, Rintisan Program Pendidikan Profesi Guru SMK Kolaboratif Produktif, Direktorat Pendidik dan Tenaga Kependidikan, Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan, bekerjasama Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta.