Mengapa Pesawat Memiliki Winglet?

Pesawat modern saat ini kebanyakan memiliki ujung sayap melengkung atau winglet. Apa itu?

Jika melihat ke luar jendela pesawat, mungkin Anda akan melihat winglet, embel-embel di ujung setiap sayap. Titik ini sering digunakan oleh maskapai penerbangan untuk menampilkan logo.

Tapi winglet tidak hanya untuk pemasaran saja karena keberadaannya benar-benar menghemat bahan bakar. Rata-rata, sebuah pesawat yang dilengkapi dengan winglet dapat menghemat BBM hingga 5%.

Dan untuk pesawat komuter Boeing 737, berarti berhemat 100.000 galon bahan bakar per tahun, menurut NASA. Penghematan kolektif untuk maskapai penerbangan mencapai miliaran dolar.

Mereka melakukannya dengan mengurangi pusaran alami yang terbentuk di ujung sayap, yang bisa begitu kuat sehingga pesawat yang lebih kecil bahkan bisa terbalik di udara saat melintasi pesawat yang sangat besar.

Winglet dan sharklet pesawat (Foto: CNN)

Desain winglet lebih baik

Saat udara mengalir di sekitar sayap pesawat, itu menghasilkan tekanan tinggi di permukaan bawah dan tekanan rendah di atas, yang menciptakan daya angkat. Tapi begitu udara yang mengalir di bagian bawah mencapai ujung sayap, ia cenderung melengkung ke atas dan bertemu dengan udara bertekanan lebih rendah di bagian atas, menghasilkan tornado kecil.

Tornado ini memanjang di belakang pesawat yang menghasilkan hambatan, yang sama dengan kehilangan energi.

"Energi yang tertinggal di udara itu berasal dari pesawat," kata Al Bowers, mantan kepala ilmuwan di Pusat Penelitian Penerbangan Neil Armstrong NASA.

"Jika ada cara untuk menangkap lebih banyak energi itu dan menyimpannya di pesawat, itu akan membuat lebih sedikit energi terbuang setelahnya," imbuh dia.

Pada tahun 1897, ahli aerodinamika Inggris Frederick W. Lancaster mematenkan "pelat ujung sayap". Permukaan vertikal ini ditempatkan di ujung sayap untuk menghentikan aliran udara dari bawah dan atas agar tidak bertemu, mengurangi hambatan.

"Endplate bertindak seperti winglet tetapi daya angkatnya agak buruk, karena pelat datar itu bukanlah permukaan aerodinamis yang baik," jelas Bowers.

Ide itu disempurnakan untuk pesawat modern pada 1970-an oleh insinyur NASA Richard Whitcomb. Ia membayangkan penambahan sayap vertikal yang terinspirasi oleh cara burung meringkuk di ujung sayapnya saat membutuhkan daya angkat.

"Whitcomb-lah yang mengembangkan gagasan bahwa ini seharusnya menjadi permukaan yang jauh lebih aerodinamis, sebenarnya berbentuk sayap itu sendiri," kata Bowers.

"Dia menyadari bahwa pengaturan sudut yang benar akan menghasilkan pengurangan hambatan yang dramatis." Nama winglet, yang berarti sayap kecil, secara alami mengikuti.

Whitcomb menguji gagasan itu di terowongan angin dan menemukan bahwa winglet bisa mencapai pengurangan tarik sekitar 5%. Pada saat yang sama, penelitian winglet terjadi secara independen dari NASA, dan produsen jet bisnis LearJet adalah yang pertama memasang winglet pada pesawat yang sebenarnya, pada tahun 1977.

Dua tahun kemudian, NASA pertama kali menerbangkan pesawat uji KC-135 Angkatan Udara dilengkapi dengan sayap setinggi sembilan kaki. Lebih dari 47 penerbangan uji NASA mengkonfirmasi temuan terowongan angin Whitcomb.

Winglet pesawat (Foto: CNN)

Sayap campuran

Terlepas dari hasil yang menggembirakan, winglet tidak segera menarik minat maskapai, karena masih menambah bobot ekstra pada pesawat dan mahal untuk dipasang.

Segalanya berubah ketika sebuah perusahaan bernama Aviation Partners merancang sayap campuran. Didirikan pada tahun 1991, ia mempekerjakan mantan ahli aerodinamika Boeing Louis Gratzer.

Pada tahun 1994, ia menerima paten untuk jenis desain sayap baru yang mengalir dengan lancar dari ujung sayap, menawarkan peningkatan efisiensi yang signifikan dibandingkan dengan versi sebelumnya yang lebih kaku sudutnya.

Pesawat pertama yang menggunakan blended winglet adalah Gulfstream II, sebuah jet bisnis bermesin ganda dengan kapasitas maksimum 19 penumpang.

Segera setelah itu, Aviation Partners berusaha untuk mengaplikasikannya ke pesawat yang lebih besar dan mulai bekerja dengan Boeing, yang telah menunjukkan minat pada winglet dengan menempatkannya di 747 untuk pertama kalinya pada tahun 1988.

Titik masuk dengan Boeing adalah Boeing Business Jet dengan hasil 737, perusahaan patungan antara Boeing dan Aviation Partners. Itu dibentuk pada tahun 1999 dan merancang sayap yang dipasang Boeing langsung di pabrik pada pesawat baru, dan juga memperbaiki pesawat Boeing yang ada dengan sayap campuran (pemasangan untuk 737 biasanya berharga USD 750.000).

Menurut Stowell, beberapa daya tarik dari blended winglet didasarkan pada penampilannya yang ramping, bukan hanya untuk penghematan bahan bakar.

Aviation Partners mengatakan telah memasang sayap mereka ke 10.000 pesawat dalam keluarga 737, 757 dan 767, serta jet bisnis yang mereka perkirakan telah menghemat total 13 miliar galon bahan bakar.

Sejak itu mereka telah membuat desain yang diperbarui, termasuk "split scimitar", yang dirancang untuk 737, dan winglet "spiroid", yang digunakan pada beberapa jet bisnis. Semua desain dimaksudkan untuk lebih meningkatkan efisiensi dan mengurangi pembakaran bahan bakar.

Winglet pesawat (Foto: CNN)