MATERIALS

Aircraft Materials

Jenis material: komposit

Jenis komposite: fiberglass 

Kelebihan: 

• Ulet 
• Tahan korosi 
• Mudah dibentuk 
• Mudah didapat 
• Ringan 
• Lebih murah dibanding kevlar 

Kekuranganan: lebih mahal di banding karbon

Perpaduan: honeycomb

Structure	Material	Comparison
Fuselage	Fiberglass      Carbon	60% 40%
Wing	Alumunium Fiberglass Titanium	20% 60% 20%
tail	Alumunium Fiberglass Carbon Titanium	20% 40% 30% 10%

Gambar 1. Structure vs material vs comparison

                     

Gambar 2. E - Boat Aircraft compiration material

Dalam perancangan pesawat kami adapun berikut ini adalah kriteria pemilihan bahan untuk pesawat terbang :

• Efisiensi kekuatan statis (perbandingan kekuatan terhadap berat)
• Sifat fatigue (Kelelahan)
• Ketangguhan dan perambatan retak
• Sifat korosi dan penggetasan
• Kestabilan terhadap lingkungan

Kemudian, diperlukan juga kriteria yang tidak kalah pentingnya terkait produksi dan biaya :

• Kemudahan mendapatkannya serta mudah dikerjakan
• Harga material
• Karakteristik fabrikasi (pembuatan)

Berkut adalah beberapa material yang kami gunakan dalam konstruksi pesawat terbang:

a)   Aluminium alloy (Paduan)

    Pada penerbangan komersial, aluminium digunakan hampir 80% dari keseluruhan penggunaan material struktur. Material aluminium disini tentu berbeda dengan aluminium yang kita temui pada kehidupan sehari-hari pada peralatan dapur maupun dekorasi, aluminium untuk struktur pesawat terbang dipadu dengan beberapa bahan campuran (seperti tembaga, magnesium, seng dan mangan) yang dapat meningkatkan kekuatan, kekakuan serta ketangguhanya.

Adapun aluminium alloy yang sering digunakan pada pesawat terbang antara lain:

• Aluminium 2224-T3, 2324-T3 : memiliki kekuatan 8% lebih dari 2024-T3, ketangguhan dan ketahanan kelelahan lebih baik dari 2024-T3
• Aluminium 7075-T6, T651, T7351 : Memiliki kekuatan lebih tinggi dari 2024, ketangguhan lebih rendah, digunakan untuk tegangan tarik yang tidak memerlukan ketangguhan tinggi. Memiliki karakteristik korosi yang baik
• Aluminium 7150-T6 : 11% lebih kuat dari 7075-T6, karakteristik kelelahan dan ketangguhan lebih baik dari 7075-T6
• Aluminium 7178-T6, T651 : Digunakan untuk beban tekan. Lebih kuat dari 7075, tapi tidak lebih tangguh.
• PM aluminium : Lebih kuat, tangguh, tahan suhu tinggi serta tahan korosi dari aluminium alloy konvensional

b)   Titanium

    Material titanium belum diketahui pada awal perkembangan teknologi dirgantara karena reaktivitas kimianya yang ekstrim dan kesulitanya dalam memurnikanya dari tambang serta kesulitan dalam membentuknya dengan cetakan serta penempaan. Titanium juga memiliki biaya machining (pengerjaan dengan alat) yang mahal, namun titanium memiliki nilai kekuatan per berat yang lebih tinggi dari material aluminium dan baja. selain itu, bahan ini juga memiliki karakteristik tahan korosi yang sangat baik serta tahan panas yang sangat baik. Mahalnya biaya manufaktur titanium membuatnya jarang dipakai dalam jumlah yang besar, sehingga hanya digunakan pada komponen-komponen tertentu saja.

     Titanium yang biasa dipakai dalam dunia dirgantara antara lain Ti-6Al-4V serta Ti-4Al-4Mo-2Sn-0.5Si.

c)   Steel alloy (Baja paduan)

    Untuk kebutuhan tegangan tarik yang tinggi, baja paduan masih dapat digunakan dibandingkan dengan titanium dan tentunya memiliki biaya yang lebih rendah. Berikut adalah baja paduan yang digunakan pada struktur pesawat terbang :

• Austenitic Stainless Steel

    Mengandung 18% atau lebih kromium dan 3,5 hingga 22% nikel. stainless steel 321 dan 347 mengandung titanium dan columbium sebagai paduan penstabil terhadap korosi. Bahan ini sangat tahan terhadap korosi bahkan pada air laut.

      Biasa digunakan pada industri dirgantara, pabrik kimia, perpipaan serta penggunaan pada air laut.

• Precipitation Hardened stainless steel

     Mengandung karbon yang sangat sedikit, 15-17% kromium, 4-7% nikel dan beberapa bagian kecil logam paduan lain. Sangat tahan korosi, bahkan untuk kebutuhan pada air laut.

    Biasa digunakan pada pesawat terbang dimana kekuatan, ketahanan terhadap korosi serta suhu tinggi dibutuhkan. 

d)    Komposit

Gambar 3. lembaran permukaan komposit

       Material komposit saat ini telah banyak digunakan dalam dunia dirgantara karena kekuatan serta kekakuanya terhadap beratnya yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja dan aluminium, serta arah serat nya dapat diatur sedemikian rupa sesuai dengan pembebanan sehingga penggunaanya efisien. Selain itu, material komposit dapat dibentuk kontur yang aerodinamis dengan lebih fleksibel dibandingkan bahan lainya karena dibentuk menggunakan cetakan.

     Material komposit yang sering digunakan pada industri dirgantara adalah carbon fiber, boron, fiberglass serta kevlar. Tidak hanya bahan dasar tersebut pada struktur pesawat terbang untuk memperoleh paduan karakteristik yang sempurna, dapat pula dipadukan bahan-bahan fiber tersebut dengan aluminium baik dalam bentuk lembaran ataupun honeycomb yang biasa dikenal dengan istilah sandwitch.

Gambar 4. honeycomb structure

       Penggunaan material komposit masih terkendala oleh biaya investasi awal yang lebih mahal dari bahan aluminium maupun baja. 

e)   fiberglass

   Seperti telah dijelaskan sebelumnya, material komposit terdiri dari dua buah komponen yaitu komponen penguat (reinforcement) dan komponen pengikat (matrix). Komponen penguat dari komposit fiber berwujud serat atau fiber yang secara umum berbahan dasar serat kaca, kevlar atau karbon. Serat atau fiber ini memiliki bentuk fisik berupa kain jahitan, bulu-bulu atau benang yang panjang.

Gambar 5. Serat kaca (fiberglass)

     Serat kaca atau fiberglass ini adalah material yang paling umum digunakan, selain karena harganya yang ekonomis, komposit dengan penguat fiberglass ini relatif mudah pengerjaanya dan kekuatanya relatif tinggi. Mungkin anda bertanya-tanya, bagaimana mungkin kaca memiliki kekuatan yang tinggi? bukankah kaca mudah pecah? Kaca yang kita ketahui dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya memiliki kekuatan dan kekakuan yang sangat tinggi, justru karena kekuatanya yang sangat tinggi tersebut, menjadikan kaca memiliki permukaan yang sangat keras. Sifatnya yang sangat keras tersebut membuat cacat sedikit saja cacat pada bahan kaca dapat menyebabkan retak menjadi menyebar dengan sangat cepat dan menghancurkan seluruh permukaan kaca. Coba bayangkan jika kaca tersebut dibuat sangat kecil dan halus seperti benang yang sangat tipis, hal tersebut membuat tidak ada celah untuk terjadinya cacat yang menyebabkan retak yang merambat pada permukaan kaca. Hal ini yang membuat fiberglass sangat kuat namun tetap ulet. Fiberglass banyak dimanfaatkan untuk dunia dirgantara (untuk komponen-komponen yang tidak terkena beban), sangat intensif digunakan di dunia perkapalan karena kekuatan dan keuletanya yang tinggi serta banyak digunakan pada industri menengah kebawah (pembuatan tong sampah, tangki air, pot bunga hingga perahu fiber) karena relatif unggul dan proses fabrikasinya yang lebih ekonomis dari produk plastik.