Pesawat terbang
(Suseno, 2010). Sebuah tekanan positif dihasilkan karena sifat udara yang mengalir di bawah sayap, terutama pada angle of attack yang tinggi. Tapi ada aspek lain dari aliran udara ini yang harus dipelajari. Pada sebuah titik di dekat leading edge, aliran udara pada hakekatnya sebenarnya berhenti (stagnation point) dan dengan bertahap kecepatannya akan bertambah. Di titik yang sama di
trailing edge, kembali lagi aliran udara itu mencapai kecepatan yang sama dengan kecepatan aliran udara di permukaan atasnya. Sesuai dengan prinsip Bernoulli, ketika aliran udara makin pelan di bawah sayap, sebuah tekanan positif ke atas terjadi menekan sayap, jika kecepatan fluida berkurang, tekanan harus bertambah (Suseno, 2010).
Pada dasarnya, hal ini hanyalah "memperkuat tekanan positif" karena kejadian ini menambah perbedaan tekanan antara permukaan atas dan bawah dari airfoil, sehingga menambah total daya angkat dibandingkan jika tidak ada penambahan tekanan di bagian bawah permukaan. Kedua prinsip Bernoulli dan hukum Newton bekerja jika daya angkat diproduksi oleh sebuah airfoil. Dari percobaan yang
dilakukan pada model di terowongan angin sebenarnya, telah diketahui bahwa pada waktu udara mengalir sepanjang permukaan dari sebuah sayap dengan angle of attack yang berbeda-beda, maka ditemukan bagian-bagian sepanjang permukaan dimana tekanannya adalah negatif atau kurang dari tekanan atmosfer dan juga bagian-bagian dengan tekanan positif atau lebih besar dari tekanan atmosfer (Suseno, 2010).
Tekanan negatif pada permukaan atas sayap membuat gaya yang lebih besar daripada tekanan positif yang mengenai permukaan bawah sayap. Gambar 3 menunjukkan penyebaran tekanan sepanjang airfoil pada 3 angle of attack yang berbeda-beda. Pada umumnya, pada angle of attack yang besar, pusat tekanan (Center of Pressure) pindah ke depan sedangkan pada angle of attack yang kecil pusat tekanan berpindah ke bagian belakang.
Dalam rancangan struktur sayap, pergeseran pusat tekanan ini sangat penting, karena mempengaruhi posisi beban udara yang ditanggung oleh sayap pada keadaan angle of attack yang kecil dan angle of attack yang besar (Suseno, 2010).
Keseimbangan aerodinamis dan kemampuan kendali diatur oleh perbedaan dari pusat tekanan. Pusat tekanan ditentukn oleh perhitungan dan percobaan di terowongan angin dengan cara memberikan angle of attack yang berbeda-beda pada airfoil di sepanjang jangkauan kerja normal. Pada waktu angle of attack diubah, karakteristik penyebaran tekanan juga berubah (Suseno, 2010).
Gaya tekanan positif (+) dan negatif (-) dijumlahkan pada setiap nilai angle of attack dan didapat resultan hasilnya. Total resultan tekanan diperlihatkan oleh vektor resultan gaya.
Airfoil yang saat ini umum digunakan sangat dipengaruhi oleh hasil penelitian yang dilakukan oleh NACA ini. Dan berikut ini adalah klasifikasi jenis-jenis airfoil NACA:
Sekitar tahun 1932, NACA melakukan pengujian beberapa bentuk airfoil yang dikenal dengan NACA seri 4 digit seperti pada gambar 5. Distribusi kelengkungan dan ketebalan NACA seri empat ini diberikan berdasarkan suatu persamaan. Distribusi ini tidak dipilih berdasarkan teori, tetapi diformulasikan berdasarkan pendekatan bentuk sayap yang efektif yang digunakan saat itu, seperti yang dikenal
adalah airfoil Clark Y. Pada airfoil NACA seri empat, digit pertama menyatakan persen maksimum camber terhadap chord. Digit kedua menyatakan persepuluh posisi maksimum camber pada chord dari leading edge. Sedangkan dua digit terakhir menyatakan persen ketebalan airfoil terhadap chord. Contoh: airfoil NACA 2412 memiliki maksimum camber 0.02 terletak pada 0.4c dari leading edge dan memiliki ketebalan maksimum 12% chord
atau 0.12c. Airfoil yang tidak memiliki kelengkungan, dengan camber line dan chord berhimpit disebut airfoil simetrik. Contohnya adalah NACA 0012 yang merupakan airfoil simetrik dengan ketebalan maksimum 0.12c (Mulyadi, 2010).
Pengembangan airfoil NACA 5 digit dilakukan sekitar tahun 1935 dengan menggunakan distribusi ketebalan yang sama dengan seri empat digit. Garis kelengkungan rata-rata (mean camber line) seri ini berbeda dibanding seri empat digit. Perubahan ini dilakukan dalam rangka menggeser maksimum camber kedepan sehingga dapat meningkatkan CL maksimum. Jika dibandingkan ketebalan (thickness) dan camber, seri ini memiliki nilai CL
maksimum 0.1 hingga 0.2 lebih tinggi dibanding seri empat digit. Sistem penomoran seri lima digit ini berbeda dengan seri empat digit. Pada seri ini, digit pertama dikalikan 3/2 kemudian dibagi sepuluh memberikan nilai desain koefisien lift. Setengah dari dua digit berikutnya merupakan persen posisi maksimum camber terhadap chord. Dua digit terakhir merupakan persen ketebalan terhadap chord.
Contohnya, airfoil 23012 memiliki CL desain 0.3, posisi maksimum camber pada 15% chord dari leading edge dan ketebalan sebesar 12% chord (Mulyadi, 2010).
Airfoil NACA seri 1 yang dikembangkan sekitar tahun 1939 merupakan seri pertama yang dikembangkan berdasarkan perhitungan teoretis. Airfoil seri 1 yang paling umum digunakan memiliki lokasi tekanan minimum di 0.6 chord, dan kemudian dikenal sebagai airfoil seri-16. Camber line airfoil ini didesain untuk menghasilkan perbedaan tekanan sepanjang chord yang seragam. Penamaan airfoil seri 1 ini menggunakan
lima angka. Misalnya NACA 16-212. Digit pertama menunjukkan seri 1. Digit kedua menunjukkan persepuluh posisi tekanan minimum terhadap chord. Angka di belakang tanda hubung: angka pertama merupakan persepuluh desain CL dan dua angka terakhir menunjukkan persen maksimum thickness terhadap chord. Jadi NACA 16-212 artinya airfoil seri 1 dengan lokasi tekanan minimum di 0.6 chord dari leading edge, dengan desain CL 0.2 dan thickness maksimum 0.12 (Mulyadi, 2010).
Airfoil NACA seri 6 didesain untuk mendapatkan kombinasi drag, kompresibilitas, dan performa CL maksimum yang sesuai keinginan. Beberapa persyaratan ini saling kontradiktif satu dan lainnya, sehingga tujuan utama desain airfoil ini adalah mendapatkan drag sekecil mungkin. Geometri seri 6 ini diturunkan dengan menggunakan metode teoritik yang telah dikembangkan dengan menggunakan matematika
lanjut guna mendapatkan bentuk geometri yang dapat menghasilkan distribusi tekanan sesuai keinginan. Tujuan pendekatan desain ini adalah memperoleh kombinasi thickness dan camber yang dapat memaksimalkan daerah alirah laminer. Dengan demikian maka drag pada daerah CL rendah dapat dikurangi.
Aturan penamaan seri 6 cukup membingungkan dibanding seri lain, diantaranya karena adanya banyak perbedaan variasi yang ada. Contoh yang 10 umum digunakan misalnya NACA 641-212, a = 0.6. Angka 6 di digit pertama menunjukkan seri 6 dan menyatakan family ini didesain untuk aliran laminer yang lebih besar dibanding seri 4 digit maupun 5 digit. Angka 4 menunjukkan lokasi tekanan minimum dalam
persepuluh terhadap chord (0.4c). Subskrip 1 mengindikasikan bahwa range drag minimum dicapai pada 0.1 di atas dan di bawah CL desain yaitu 2 dilihat angka 2 setelah tanda hubung. Dua angka terakhir merupakan persen thickness terhadap chord, yaitu 12% atau 0.12. Sedangkan a = 0.6 mengindikasikan persen chord airfoil dengan distribusi tekanannya seragam, dalam contoh ini adalah 60% chord (Mulyadi, 2010).
Seri 7 merupakan usaha lebih lanjut untuk memaksimalkan daerah aliran laminer di atas suatu airfoil dengan perbedaan lokasi tekanan minimum dipermukaan atas dan bawah. Contohnya adalah NACA 747A315. Angka 7 menunjukkan seri. Angka 4 menunjukkan lokasi tekanan minimum di permukaan atas dalam persepuluh (yaitu 0.4c) dan angka 7 pada digit ketiga menunjukkan lokasi tekanan minimum