Helikopter

Helikopter adalah pesawat udara yang lebih berat dari udara, bersayap putar yang rotornya digerakkan oleh mesin. Helikopter merupakan pesawat udara yang mengangkat dan terdorong oleh satu atau lebih rotor (propeller) horizontal besar. Helikopter diklasifikasikan sebagai pesawat bersayap putar untuk membedakannya dari pesawat bersayap tetap biasa lainnya. Kata helikopter berasal dari bahasa Yunani helix (spiral) dan pteron (sayap). Helikopter yang dijalankan oleh mesin diciptakan oleh penemu Slowakia Jan Bahyl.
Dibandingkan dengan pesawat bersayap tetap, helikopter lebih kompleks dan lebih mahal untuk dibeli dan dioperasikan, lumayan lambat, memiliki jarak jelajah dekat dan muatan yang terbatas. Sedangkan keuntungannya adalah gerakannya; helikopter mampu terbang di tempat, mundur, dan lepas landas dan mendarat secara vertikal. Terbatas dalam fasilitas penambahan bahan bakar dan beban/ketinggian, helikopter dapat terbang ke lokasi mana pun, dan darat di mana pun dengan lapangan sebesar rotor dan setengah diameter. Landasan helikopter disebut helipad.

Prinsip kerja Helikopter

Helikopter bisa terbang karena gaya angkat yang dihasilkan oleh aliran udara yang dihasilkan dari bilah-bilah baling-baling rotornya. Baling-baling itu yang mengalirkan aliran udara dari atas ke bawah. Aliran udara tersebut sedemikian deras sehingga mampu mengangkat benda seberat belasan ton. Teorinya sebenarnya cukup sederhana namun praktiknya rumit.

Airfoil

Pada dasarnya, prinsip dasar terbang dari pesawat bersayap tetap (fixed wing) dengan helikopter yang dikenal juga pesawat bersayap putar adalah sama. Kunci pembedanya ada pada dua kekuatan besar yang bekerja terpadu secara vertikal untuk menghasilkan gaya angkat dan daya dorong yang besar.
Pada pesawat bersayap tetap Kekuatan pertama dihasilkan oleh aliran udara di permukaan sayapnya yang membentuk sudut datang tertentu dengan flap yakni sayap kecil di belakang sayap yang posisinya ditegakkan. Sehingga aliran udara mengalir deras ke belakang bisa diarahkan balik ke atas. Udara yang mengalir di permukaan sayap bagian bawah menekan permukaan sayap yang relatif datar itu ikut menekan ke atas menimbulkan gaya angkat dan menyebabkan pesawat terangkat ke atas. Paling kurang 15 persen dari seluruh gaya yang dihasilkan, dipergunakan untuk mengangkat badan pesawat ke atas.
Kekuatan besar lainnya adalah gaya dorong yang dihasilkan aliran udara yang ada di permukaan sayap bagian atas yang bentuknya relatif lengkung. Ketika aliran udara yang dihasilkan oleh mesin mengalir ke belakang dan melalui sayap utama maka aliran udara itu terpecah. Aliran udara yang mengalir di atas permukaan sayap bagian atas lebih deras dari aliran udara yang menerpa di permukaan sayap bagian bawah. Tetapi tekanan udara yang mengalir deras di atas permukaan sayap atas, relatif lebih kecil dibanding dengan tekanan udara di permukaan sayap bagian bawah yang justru alirannya kurang deras. Perbedaan tekanan udara ini yang menyebabkan sayap pesawat terangkat ke atas. Untuk membayangkan seberapa besar gaya angkat itu, secara teori menyebutkan bahwa perbedaan tekanan udara sebesar 2.5 ounce per inci persegi dapat menghasilkan gaya angkat 20 pound per kaki persegi ( 1 kaki = 20 cm). Bisa dihitung, kalau luas sayap pesawat 1000 kaki persegi maka gaya angkat yang dihasilkan akan mencapai 10 ton.
Pada helikopter, fungsi sayap digantikan oleh baling-baling yang setiap baling-balingnya meski berukuran lebih kecil dari sayap pesawat biasa, tetapi ketika diputar, curvanya relatif sama dengan sayap pesawat. Untuk mendapatkan gaya angkat, baling-baling rotor harus diarahkan pada posisi tertentu sehingga dapat membentuk sudut datang yang besar. Prinsipnya sama dengan pesawat bersayap tetap, pada helikopter ada dua gaya besar yang saling memberi pengaruh. Aliran udara yang bergerak ke depan baling-baling menekan baling-baling sehingga bilah baling-baling terdorong balik ke belakang menghasilkan suatu gaya angkat kecil. Tetapi ketika ketika aliran udara bergerak cepat melewati bagian atas dan bawah bilah-bilah baling-baling, tekanan udara yang besar di antara baling-baling otomatis akan mengembang ke seluruh permukaan yang bertekanan lebih rendah, menyebabkan baling-baling terdorong ke atas dan helikopter pun terangkat. Yang perlu diingat, meski bilah-bilah baling-baling itu hanya beberapa lembar, tetapi dalam keadaan berputar cepat, ia akan membentuk suatu permukaan yang rata dan udara yang menekannya ke atas menimbukan tekanan besar yang akhirnya menghasilkan gaya angkat yang besar pula. Prinsip ini sama dengan fungsi propeler pada pesawat bermesin turboprop dan sama pula dengan "kitiran" mainan anak-anak itu.
Beberapa helikopter yang digunakan dalam perang, seperti Mi-26 Hind misalnya dilengkapi dengan sayap kecil yang disebut canard, fungsi pertamanya untuk meringankan beban rotor utama dan yang kedua untuk meningkatkan laju kecepatan dan memperpanjang jangkauan jelajah. Fungsi lain adalah sebagai gantungan senjata, rudal dan lain-lainnya. Dengan menambahkan sayap pendek ini, maka perbedaan fungsional antara pesawat tetap dengan helikopter menjadi samar. Pesawat bersayap tetap juga ada yang mampu terbang-mendarat secara vertikal (Vertical Take-off Landing/VTOL). Contonya, Harrier dari jenis Sea Harrier atau AV-8 Harrier.
Kelebihan pesawat bersayap tetap, terutama soal terbangnya karena pesawat berjenis ini memiliki platform yang lebar sehingga relatif lebih stabil saat melakukan penerbangan. Soal menerbangkannya, itu persoalan mengatur kemudi guling pada sayap dan stabilizer tegak dan datar yang ada pada ekornya. Tetapi pada Helikopter tidaklah demikian. Ketika bilah-bilah baling-baling rotornya menghasilkan gaya angkat rotornya sendiri sendiri bekerja memindahkan udara di atasnya ke bawah sebanyak banyaknya. Disaat itu berat udara yang dipindahkan mengurangi berat helikopter sehingga helikopter itu terangkat. Dan bila helikopter itu terangkat, berarti terjadi keseimbangan berat antara udara yang dipindahkan dari atas ke bawah dengan bobot helikopternya. Untuk mengoperasikan helikopter itu ada alat kemudi yang biasa disebutcollective pitch dan cyclic pitch masing-masing berfungsi sebagai pengatur gaya angkat dan pendorong helikopter untuk melaju ke depan. Begitu sederhana cara kerjanya, tetapi mentransformasikannya dalam sebuah teknologi sungguh pekerjaan yang sangat rumit.

Tail rotor

Begitu pula halnya dengan konfigurasi rotor, bukan hanya sekadar bisa berputar lalu terbang dan mengambang. Sebab setap baling-baling diputar akan selalu menimbulkan tenaga putaran yang disebut dengan istilah umum torque. Untuk menghilangkan atau menangkal tenaga putar yang bisa menyebabkan badan helikopter itu berputar, maka perlu dipasang antitorque.
Antitorque ini dapat berupa tail rotor atau rotor ekor yang dipasang pada ekor pesawat yang juga berfungsi sebagai rudder. Konfigurasi ini dapat dilihat pada helikopter umumnya seperti Bell-412, Bell-205 atau UH-1 Huey, atau NBO-105, dan AS-330 Puma atau AS-335 Super Puma, AH-64 APACHE atau Mi-24 HIND. Selin menggunakan tail rotor, masih ada beberapa desai yang lain. Misalnya yang menggunakan sistem tandem seperti yang digunakan pada helikopter Boeing CH-47 Chinook atau CH-46 Sea Knight. Kedua rotor tersebut yang bersama-sama berukuran besar masing-masing ditempatkan di depan dan di belakang badan helikopter. Keduanya simetris namun memiliki putaran yang berlawanan arah . Maksudnya untuk saling meniadakan efek putaran yang ditimbulkan satu sama lain, intermesh dalam bahasa populernya. Cara lain adalah dengan konfigurasi egg-beater. Konfigurasi rancang bangun seperti ini digunakan pada helikopter Ka-25 Kamov buatan Rusia atau Kaman HH-43 Husky. Kedua baling-baling yang sama besarnya itu diletakkan dalam satu poros, terpisah satu sama lain di mana yang satu diletakkan di atas rotor lainnya. Keduanya berputar berlawanan arah. Maksudnya untuk menghilangkan efek putaran atau torque.
Selain ketiga cara di atas, dibuat juga konfigurasi tanpa rotor ekor. Helikopter ini desebut NOTAR (No Tail Rotor) ini memiliki sistem yang sedikit berbeda dengan sistem yang ada di mana memanfaatkan semburan gas panas dari mesin utama yang disalurkan melalui tabung ekor. Contohnya adalah helikopter MD-902 Explorer.

Rotor Aktif atau Tilt Rotor dan Sayap Aktif atau Tilt Wing

Tinggal landas dan mendarat ala helikopter tetapi berkarakter terbang macam pesawat bersayap tetap merupakan konsep yang dianut oleh helikopter jenis ini. Cara paling mudah adalah menggabungkan konsep kerja pesawat helikopter dengan pesawat bersayap tetap dalam satu wujud.
Prinsip kerjanya secara teknis bila rotor utama diarahkan ke atas maka gerakan vertikal yang dilakukan helikoter dapat dilakukan sedangkan saat rotor diarahkan ke depan atau ke belakang (sebagai pursher atau pendorong) maka karakter terbang seperti pesawat tetap dapat diperoleh. Gerakan rotor seperti ini tidak perlu melibatkan sayap.
Sebenarnya pengembangan rotor aktif ini masih diliputi kegamangan, masalahnya adalah sistem tadi bisa saja disebut pesawat bersayap tetap karena memiliki sayap yang berlumayan besar, sekaligus memiliki ekor pesawat yang berkonfigurasi dengan pesawat bersayap tetap biasa. Akhirnya konsep ini disebut dengan konsep hybrid. Contoh helikopter ini adalah V-22 Osprey. Selain konsep rotor aktif, ada pula konsep sayap aktif, di mana yang digerakkan bukanlah rotor seperti pada rotor aktif melainkan sayap pesawatnya. Sementara mesin tetap pada kedudukannya. Contoh helikopter ini adalah TW-68 yang dirancang oleh Ishida Corporation, Jepang, Rancangan ini disebut-sebut sebut sebagai memiliki rancangan yang lebih ringkas dibandingkan dengan rotor aktif hanya sayangnya keberlanjutannya tidak begitu terdengar.

Kursi Lontar pada Helikopter

Dibandingkan pada pesawat biasa khususnya pesawat tempur, pesawat helikopter umumnya tidak dilengkapi dengan kursi lontar. Hal ini disebabkan karena masalah menghadapi rotor helikopter saat meluncurkan kursi lontar sekaligus umumnya helikopter terbang lebih rendah sehingga lebih rentan. Namun demikian pada helikopter Rusia, Kamov Ka-50 Hokum yang menggunakan kursi lontar yang dirancang khusus seperti Zvesda K-37-800. Langkah kerjanya adalah ketika kursi lontar diaktifkan, maka rotor diledakkan dan lepas dari kedudukannya, kemudian kedua sisi atas kaca kokpit membuka dan roket penarik aktif yang menarik pilot dan kursinya keluar dari badan heli. Meski dirasa rumit, Helikopter masa depan akan dilengkapi dengan kursi lontar

Penemuan Helikopter

Sebenarnya, perjalanan helikopter menjadi bentuk yang dikenal pada saat ini memakan kurun waktu yang cukup panjang. Dalam perjalanannya, juga melibatkan perkembangan teknologi dan juga para penemu serta pengembang helikoter.
Helikopter pertama yang menerbangkan manusia adalah Helikopter Breguet-Richet, tahun 1907. Heli ini terbang di Douai, Prancis pada 29 September 1907. Helikopter ini masih memperoleh bantuan dari empat orang yang memegangi keempat kakinya. Upaya ini tidak memperoleh catatan baik sebagai helikopter pertama yang terbang bebas. Walaupun demikian, helikopter ini membuktikan keberhasilan teori terbang vertikal yang saat itu masih dianggap sebagai teori. Ini merupakan mesin pertama yang bisa terbang dengan sendirinya membawa seorang pilot secara vertikal sebagai akibat daya angkat sayap putarnya. Heli ini menggunakan mesin Antoinette berkekuatan 50 hp.
Terbang heli sesungguhnya dilakukan oleh Paul Cornu menggunakan heli bermesin ganda Antoinette 24 hp di Lisieux, Prancis pada 13 November 1907. Penerbangan berlangsung 20 detik hingga ketinggian 0,3 Meter. Sedangkan Helikopter berjenis Gyroplane pertama diraih oleh C4 Autogiro buatan Juan de la Cierva. Autogiro terbang pertama pada 9 Januari 1923. Rahasia sukses pada pengadopsian sistem flapping hinges joint the blades to the rotor head. Sementara helikopter yang sukses terbang pertama dilakukan oleh jenis Fock Wulf FW-61 berotor ganda yang didesain oleh Professor Heinrich Focke pada tahun 1933-1934. Helikopter ini melakukan terbang perdananya pada 26 Juni 1936 dan ditenagai oleh mesin Siemens-Halske Sh 14A bertenaga 160 hp. Heli ini diterbangkan oleh Ewald Rohlfs. Heli ini mencatat rekor terbang sejauh 122,35 km dan lama terbang satu jam 20 menit 49 detik. Pada waktu lain ia terbang hingga ketinggian 3427 meter dan rekor kecepatan 122 km/jam.

Leonardo da Vinci (1452-1519)

Leonardo da Vinci sebenarnya mengembangkan konsep terbang vertikal yang sebelumnya merupakan mainan anak-anak dari dataran Cina, tidak jelas sebenarnya sejak kapan mainan anak-anak ini dikembangkan disana dan siapa inisiatornya atau penemunya. Pada tahun 1483 Leonardo da Vinci mengembangkan konsep sekrup terbang.

Sir George Cayley (1773-1857)

Sir George Cayley dikenal sebagai insinyur dan inovator dalam navigasi udara dan aerodinamika. Salah satu yang dikenalkannya adalah istilah angle of attack dalam dunia penerbangan. Dalam sejarah, dia merupakan sosok yang mengembangkan pesawat sayap tetap dan pesawat layang atau glider namun demikian dia mengembangkan sayap putar atau helikopter. Helikopter yang diperkenalkannya merupakan kompilasi dari bahan kayu, bulu, gabus dan kawat.
Pada 1842, Cayley mendesain helikopter lebih baik, khususnya ketika mengetahui bahwa putaran baling-baling dapat menimbulkan petaka sehingga memerlukan penangkalnya. Teori penangkal ini juga dikemukakan olehnya. Agar bisa terbang, helikpter ini menempatkan dua rotor yang bergerak berlawanan arah. Meski helikopter rancangannya belum berwujud dengan helikopter yang mengudara, konsep helikopternya dipakai oleh Kamov dari Rusia dan Focke dari Jerman.

Nikolai Egorovich Zhukovsky (1847-1921)

Zhukovsky mengawali karier di dunia penerbangan dengan menekuni matematika, hidrodinamika dan
aerodinamika. Zhukovsky kemudian menemukan terowongan angin pertama di dunia untuk menguji teknologi aerodinamika. Terjun dalam pengembangan helikopter pada tahun 1910 dan pada Perang Dunia I mengembangkan banyak pesawat terbang dan helikopter

Juan de la Cierva (1895-1936)

Cierva mengembangkan helikopter setelah pesawat pembom bersayap ganda buatannya jatuh pada tahun 1919, alasannya adalah kestabilan helikopter dianggapnya lebih tinggi. Dalam membangun rancangan helikopternya, Cierva mengabaikan berbagai teori yang berkembang sebelumnya, dengan menggunakan rancangan-rancangan baru buatannya yang didasarkan pada teori yang dikembangkannya lewat berbagai eksperimen. Hasinya adalah Autogiro yang merupakan konsep pesawat gado-gado antara pesawat terbang umumnya sehingga bisa melakukan terbang landas secara vertikal, yang setengah pesawat terbang dan setengah helikopter. Autogiro Cierva terbang pada 1923. Lima tahun kemudian Cierva melakukan penerbangan keliling Eropa dengan Autogiro sejauh lebih dari 5000 km seraya berpromosi. Upayanya tidak sia-sia karena Autogiro rancangannya banyak diminati sejumlah industri di Eropa. Cierva meninggal dalam kecelakaan Autogiro di Croydon pada tahun 1936.

Igor Ivanovich Sikorsky (1889-1972)

Sikorsky menaruh minat pada penerbangan dengan merancang berbagai pesawat model di antaranya berupa helikopter sejak usia dini. Pada awalnya dia masuk Naval Academy di St. Petersburg yang kemudian mengundurkan diri dan pergi ke Paris untuk mendalami ilmu teknik dan penerbangan. Setelah dari Paris, dia kembali ke Kiev, Ukraina dan mengembangkan helikopter namun gagal. Revolusi Bolshevik memaksa Sikorsky hijrah ke Paris dan selanjutnya menetap di Amerika Serikat.
Pada tahun 1939 dia menerbangkan helikopter pertamanya VS-300 dan selama pengembangannya,
helikopternya mencatat berbagai rekor penerbangan. Sampai memasuki abad ke-21 ada sekitar 40.000 helikopter buatan Sikorsky terbang diberbagai belahan dunia ini.

Mikhail Mil (1909-1970)

Seperti halnya Sikorsky, Mil menaruh minat pada penerbangan diusia dini. Dia memenangkan kompetisi pesawat model pada usia 12 tahun. Ia kemudian masuk ke Insitut Aviasi di Novocherkassk, Uni Soviet dan mengembangkan autogiro pertamanya dengan pengawasan dan bimbingan Kamov dan Skrzhinsky. Setelah lulus pada 1931, dia masuk ke pusat aerodinamika Rusia TsAGI, dan disinilah melakukan penelitian pada aerodinamika helikopter dengan penekanan pada stabilitas dan desain rotor.
Pada tahun 1947, Mil diangkat menjadi kepala desain helikopter yang baru dan memunculkan helikopter GM-1 yang dikenal menjadi Mi-1 Hare. Sukses Hare menuntun pengembangan helikopter selanjutnya yang sangat terkenal seperti Mi-4, Mil Mi-6 Hook, hingga Mi-8 dan Mi-17 yang terkenal, serta heli serang-angkut Mi-24

Yum Soemarsono (1916-1999)

Yum Soemarsono dikenal sebagai bapak helikopter Indonesia. Berbeda dengan penemu dan pengembang helikopter lainnya, dia mengembangkan helikopter sendiri berdasarkan pengalaman dan intuisi serta keterampilannya yang tidak diperoleh dari pendidikan tinggi. Rancangannya berupa Rotor Stabilizer dibuatnya hanya berdasarkan intuisi.
Helikopter pertama rancangannya adalah RI-H yang selesai pada tahun 1948 namun tidak sempat diterbangkannya karena lokasi pembuatannya di Gunung Lawu dibom Belanda pada saat Revolusi Kemerdekaan Indonesia. Heli kedua adalah YSH yang dirancang bersama Soeharto dan Hatmidji, selesai pada tahun 1950 dan melayang setinggi 10 cm di lapangan Sekip Yogyakarta. Sementara Helikopter ketiga adalah Seomarcopter yang berhasil terbang ketinggian 3 meter sejauh 50 meter dengan mesin berdaya 60 hp pada 1954. Helikopter kepik yang ironisnya mengalami kecelakaan dan menyebabkan kehilangan tangan kirinya dan sekaligus menewaskan asistennya, Dali. Nama kepik sendiri adalah nama pemberian
presiden Republik Indonesia pertama Soekarno.
Kehilangan tangan kirinya membuatnya menemukan suatu alat yang dinamakan throttle collective device untuk mengganti tangan kirinya yang putus, sehingga penerbang cacat masih mampu menerbangkan helikopter. Alat ini digunakan untuk mengangkat dan memutar collective, salah satu kemudi yang terletak pada sisi kiri penerbang. Semula hanya didesain untuk helikopter jenis Hiller, tetapi kemudian dikembangkannya untuk dipakai pada helikopter Bell 47G dan Bell 47J2A, hadiah dari Solichin GP. Meski alat ini kemudian diminati oleh pabrik helikopter Bell di Amerika Serikat, tidak ada kejelasan selanjutnya mengenai pengembangan alat ini dan sekaligus juga hak patennya. Dia meninggal pada 5 Maret 1999.