Desain Ekor (empennage) Pesawat Aeromodelling

 Ekor atau empennage pada pesawat aeromodelling memiliki fungsi yang sama dengan pesawat skala penuh, yaitu untuk memberikan stabilitas baik longitudinal (pitch) maupun direksional (yaw).

Pemilihan geometri ekor didasarkan pada kebutuhan misi, misalkan kondisi take-off dan landing, manuver, peletakan payload, konfigurasi propeller, sistem penggerak (servo) hingga aspek estetika. Berikut ini adalah beberapa tipe ekor yang umum digunakan pada konfigurasi desain pesawat aeromodelling maupun konvensional :

http://www.pawsplay.talktalk.net/uniweb/images/empen4.jpg

Pertimbangan yang sering digunakan dalam pemilihan ekor adalah desain yang seringan dan sekuat mungkin, tidak mengganggu aliran udara dari propeller serta kebutuhan jenis maneuver. Ekor juga didesain sekecil mungkin agar ringan.

Adapun pesawat tanpa ekor disebut juga dengan flying wing, dan pesawat dengan “ekor” di depan disebut juga dengan konfigurasi canard.

-       Horizontal stabilizer

Persamaan yang digunakan untuk perhitungan pada artikel ini didasarkan pada gambar berikut ini :

Untuk mendapatkan kondisi trim longitudinal didapatkan hubungan

Dengan substitusi :

Yang mana 

Sedangkan cara untuk mengestimasi nilai Cmowf adalah sebagai berikut :

Dengan

C_mowf = Wing-fuselage moment coefficient

C_L = Lift coefficient sayap

h = Jarak garis referensi ke Center of gravity (CG) dalam satuan chord

h₀ = Jarak garis referensi ke Aerodynamic Center (AC) sayap dalam satuan chord

V_H = Horizontal tail volume coefficient

C_LH = Horizontal stabilizer Lift coefficient

l = jarak AC sayap ke AC ekor (m)

A_h = Luas planform horizontal stabilizer (m²)

C = Chord sayap (m)

A_W = Luas planform sayap (m²)

C_maf = Wing moment coefficient dari airfoil sayap

AR = Aspect ratio sayap

Λ = Sweep angle (⁰)

αt = Twist angle (⁰)

Nilai V_H adalah horizontal tail volume coefficient yang mana merupakan parameter penting yang harus dipahami dalam menentukan ukuran horizontal stabilizer, baik luasan maupun jarak dari sayap. Nilai tersebut mempengaruhi handling dan stabilitias, semakin tinggi maka akan semakin stabil, namun mempersulit maneuver, sedangkan semakin rendah akan semakin lincah bermanuver tetapi tidak stabil. Adapun nilai V_H untuk beberapa jenis pesawat adalah sebagai berikut :

      Glider : 0,6

Cessna 172 : 0,76

Piper PA-46-350P : 0,66

Fokker 100 : 1,07

Boeing 747 : 0,81

Airbus 340 : 1,11

F-18 : 0,49

Eurofighter 2000 : 0,063

-Vertical Stabilizer

     Seperti pada desain horizontal stabilizer, dalam desain vertical stabilizer juga digunakan parameter serupa yaitu vertical tail volume coefficient :

Dengan,

V_V = Vertical tail volume coefficient

lv = jarak antara AC vertical stabilizer terhadap AC sayap (m)

Av = Luas planform vertical stabilizer (m²)

b = Wing span sayap (m)

A_W = Luas Permukaan sayap (m²)

     Berikut ini adalah nilai vertical tail volume coefficient dari beberapa contoh pesawat :

                 
                 Glider : 0,03
                 Cessna 172 : 0,14

                 Airbus 300 : 0,102

                 Boeing 737 : 0,11

                 Eurofighter 2000 : 0,035

                 F-15 Eagle : 0,06

Kemudian fungsi lain dari vertical stabilizer adalah untuk spin recovery. Adapun menurut penelitian, syarat agar efektif dalam spin recovery adalah luasan planform dari vertical stabilizer harus lebih dari 50% diluar horizontal stabilizer wake region yang di definisikan oleh gambar berikut :

Salah satu cara agar syarat diatas terpenuhi adalah digunakanya dorsal fin, yaitu bentuk vertical stabilizer yang bagian dasarnya memanjang ke depan.