Kenapa Pesawat Tempur Justru Lebih Sering Hancur Karena Kecelakaan?

Fenomena kecelakaan pesawat tempur yang seringkali terjadi ketika lepas landas dibahas tuntas dengan penjelasan dari segi Fisika dan Biologi.

Halo pembaca setia Zenius Blog. Pasti sebagian besar dari kalian lagi harap-harap cemas karena dalam waktu dekat akan menghadapi Ujian Nasional. Tapi, buat kalian yang selama ini udah mempersiapkan diri dengan cukup baik secara materi, sekarang di H-2 udah bukan saatnya lagi belajar, tapi justru mempersiapkan fisik dan mental dengan baik. Di hari menjelang UN, hal yang jauh lebih penting adalah menjaga kesehatan dengan baik dan juga istirahat yang cukup. Nah, pada Zenius Blogkali ini, gue mau bahas hal yang ringan-ringan aja buat nambah pengetahuan lo tentang sedikit dunia militer, Fisika, Biologi. Wah, apaan tuh? Yak, bahasan gue udah bisa lo tebak dari judul di atas. Gue mau bahas sebuah fenomena unik dalam dunia militer, yaitu tentang tingkat kerusakan/kehancuran pesawat tempur ternyata lebih besar diakibatkan oleh kecelakaan daripada akibat konfrontasi militer dalam pertempuran.

Sebelum gue bahas lebih detail, gue coba bahas dari hal yang familiar sama kehidupan sehari-hari yah. Di antara kalian ada yang suka nonton film bertema militer atau perang ngga, khususnya yang ada pesawat tempurnya? Kalo ada yang suka, pasti ngga asing lagi dong sama adegan ketika pesawat tempur lepas landas dari kapal induk, seperti gambar di bawah ini.

jet flying

 

Keren ya keliatannya. Tapiii.. kenyataan ga semulus seperti di film-film. Ada tantangan yang berbeda untuk menerbangkan pesawat tempur dari sebuah kapal induk dibandingkan dari lintasan bandara pada umumnya. Dan faktanya, lumayan banyak kecelakaan terjadi hanya pada saat pesawat tempur ingin lepas landas dari kapal induk. Yang seharusnya menjalankan misi penyerangan atau pengintaian, pas mau pergi aja, udah nyemplung ke laut.

Oiya, kita kenalan dulu ya. Nama gue Januar Gumelar. Panggil aja Januar. Gua adalah tutor Fisika dan Matematika kelas Alumni dan SMA di bimbel Zenius-X. Selain itu, gue juga aktif mengajar Kalkulus, Matematika Teknik, Fisika Dasar, dan Aljabar Linear untuk mahasiswa MIPA dan Teknik. Gue mengambil gelar Sarjana di Fakultas MIPA, Jurusan Fisika, Institut Teknologi Bandung. Sedari dulu, gue udah gemar mengamati perkembangan teknologi militer.

Nah, pada kesempatan kali ini, gue pengen sharing salah satu fenomena di dunia militer yang jarang didengar oleh masyarakat awam. Ya seperti yang gue mention sebelumnya, fenomena itu adalah kecelakaan pesawat tempur ketika hendak lepas landas dari kapal induk. Fenomena kecelakaan ini ternyata bisa dikupas dari segi Fisika dan Biologi dasar. Bagi kalian yang tertarik dengan dunia militer atau kepengen jadi pilot, sepertinya ini akan jadi bahasan yang menarik buat kalian.  langsung aja.

Kenapa bisa terjadi kecelakaan ketika lepas landas?

Ketika terjadi invasi militer yang dilakukan oleh suatu negara berkekuatan militer besar terhadap negara tujuan yang letaknya cukup jauh, kapal induk akan dilibatkan demi efisiensi bahan bakar dan waktu. Kapal induk adalah sebuah kapal besar yang dapat mengangkut puluhan pesawat jet tempur dan peralatan militer lainnya. Kenapa dibutuhkan kapal induk? Misalnya nih, Amerika Serikat mau nyerang Jepang. Dari pangkalan militer Amrik di Hawaii, mereka mengerahkan puluhan/ratusan pesawat tempur. Begitu mereka nembakin roketnya sampai habis, pesawat itu mesti balik lagi kan ke markasnya, buat ngisi tambahan roket dan bahan bakar? Kalo mesti balik lagi ke Hawai, itu kejauhan. Jadi, mending pake kapal induk. Ketika ekspedisi militer dilakukan, kapal induk akan berada di atau di dekat negara yang akan diserang. Di situ, kapal induk akan berperan sebagai base dan sistem ketapel bagi pesawat-pesawat jet tempur tersebut.

USS Nimitz
USS Nimitz, kapal induk super milik Angkatan Laut Amerika Serikat

Kita tentu tahu bagaimana sebuah pesawat komersil dan pesawat lain pada umumnya dapat terbang di suatu bandara. Pesawat melaju dipercepat sehingga mencapai kecepatan yang diperlukan agar bisa terbang atau tinggal landas. Karena kecepatan tinggal landas yang dibutuhkan cukup tinggi, maka landasan di bandara dibuat cukup panjang. Lalu bagaimana dengan pesawat tempur yang take off dari sebuah kapal induk?

Prinsipnya sebenarnya sama. Hanya saja, landasan pada kapal induk tentu jauh lebih pendek dibanding landasan di bandara konvensional. Panjang lintasan pesawat di kapal induk cuma sekitar 90 meter (300 feet), bandingkan dengan panjang lintasan bandara yang mencapai 700 meter (2330 feet). Kenapa ngga dibikin panjang aja? Namanya juga kapal. Segede-gedenya kapal, tetep aja space-nya terbatas. Oleh karena itu, dengan landasan yang pendek ini, dibutuhkan akselerasi (percepatan) yang jauh lebih tinggi agar kecepatan minimum yang dibutuhkan untuk terbang dapat tercapai. Pada kenyataannya, akselerasi yang sangat tinggi ini tidak dapat dipenuhi hanya oleh daya mesinnya. Maka dirancanglah sistem ketapel pada dek kapal induk untuk melontarkan pesawat ke depan hingga 320 km/jam.

sistem-katapel-pesawat tempur
sistem ketapel pesawat tempur

Oke, sekarang kita paham bagaimana daya mesin pesawat tempur dan lontaran dari sistem katapel memungkinkan pesawat mencapai laju yang dibutuhkan untuk tinggal landas dari atas dek. Akan tetapi, percepatan yang sangat tinggi ini menimbulkan masalah baru yang sangat serius dan fatal. Percepatan yang tinggi akan membuat pilot terpaksa untuk menurunkan hidung pesawat secara tajam saat pesawat tinggal landas. Meski pilotnya cukup berpengalaman dan terlatih untuk mengendalikan keadaan kritis tersebut, kadang-kadang itu membuat pesawat seketika jatuh ke dalam laut. Bagaimana hal ini bisa terjadi?

Manusia memiliki sensor ketinggian. Sensor ketinggian ini bekerja berdasarkan petunjuk visual dari mata dan sistem vestibular yang ada di dalam telinga kita. Coba ingat-ingat pelajaran Biologi kelas 9 SMP dan 11 SMA tentang organ telinga. Selain dilengkapi dengan struktur untuk mendengar, di dalam telinga juga ada struktur yang berfungsi untuk mendeteksi keseimbangan, postur, dan orientasi tubuh terhadap lingkungan, yaitu sistem vestibular. Sistem ini terdiri dari 3 saluran setengah lingkaran (mendeteksi gerakan rotasi tubuh) dan organ otolit yang terdiri dari utricle dan saccule (mendeteksi akselerasi linear).

sistem-vestibular-telinga
sistem vestibular telinga

Di dalam sistem vestibular, terdapat sel-sel rambut halus yang dilingkupi suatu cairan (endolimfa). Saat kepala dipertahankan dalam posisi tegak, rambut-rambut halus tersebut berada dalam satu garis vertikal dengan gaya gravitasi yang bekerja pada kita dan sistem akan menginformasikan otak kita bahwa kepala kita tegak. Jika kita memiringkan kepala kita ke belakang dengan sudut $$\phi$$, rambut-rambut halus tersebut akan membengkok dan sistem akan menginformasikan otak kita tentang kemiringan.

Rambut-rambut halus juga dapat membengkok jika seseorang mengalami percepatan ke depan oleh suatu gaya horizontal. Sinyal yang disampaikan ke otak orang tersebut menunjukkan, secara salah, bahwa kepalanya miring ke belakang, agar berada di garis yang sama dengan perpanjangan garis jumlah vektor gaya (resultan gaya gravitasi dan gaya horizontal ke depan, penjelasan resultan gaya ini ada di bagian Analisis Kuantifikasi di bawah, ya). Namun, kesalahan sinyal ini diabaikan saat petunjuk visual menunjukkan dengan jelas bahwa tidak ada kemiringan, contohnya adalah saat seseorang berada di dalam sebuah mobil yang sedang mengalami percepatan.

keseimbangan manusia

Namun, seorang pilot yang lepas landas dari dek sebuah kapal induk di malam hari nyaris tidak memiliki petunjuk visual sama sekali karena gelap. Kenapa malam hari? Karena seringnya (tidak selalu) invasi militer dilakukan pada malam hari ketika target lagi lengah. Di sini, ilusi kemiringan bermain dengan “sangat baik”, meyakinkan pilot dengan sangat kuat seolah-olah pesawat meninggalkan dek dengan mengarah tajam ke atas. Jika kurang cukup terlatih, pilot akan berusaha keras untuk mempertahankan ketinggiannya dengan cara menurunkan hidung pesawat ke bawah secara tajam sehingga pesawat terbenam ke laut. Ilusi kemiringan ini punya istilah sendiri di industri penerbangan, yaitu somatogravic illusion atau spatial disorientation.

Analisis kuantitatif kecelakaan pesawat tempur

Nah, yuk sekarang kita coba analisis kuantitatif fenomena kecelakan pesawat tempur ini dengan bantuan Fisika sederhana.

Fp yang berarah horizontal ke depan dialami oleh pilot saat pesawat lepas dari landasan. Di saat yang sama, bekerja gaya gravitasi Fg pada arah vertikal ke bawah. Sehingga gaya resultan terjadi ke arah kanan bawah, sama seperti arah tenggara pada peta jika arah pesawat dianalogikan ke arah timur dan gaya gravitasi dianalogikan ke arah selatan. Resultan gaya yang terjadi ini membentuk suatu sudut $$\phi$$ terhadap sumbu-y negatif (kuadran 4 pada sistem koordinat Cartesian). Ini kita pandang sebagai reaksi. Sebagaimana dijelaskan oleh Newton melalui hukum ketiganya tentang gerak, akan ada gaya reaksi yang sama besar, bekerja pada garis yang sama, berlawanan arah, dan dialami oleh objek yang melakukan gaya aksi. Di situ, pilot akan merasa seolah-olah kepalanya terdorong ke belakang-atas, membentuk sudut $$\phi$$ terhadap sumbu-y positif (kuadran 2 pada sistem koordinat Cartesian).

sudut-kemiringan-pesawat

 

Misalkan, dengan kecepatan awal nol, seorang pilot mengalami percepatan yang tetap saat berada di atas landasan sepanjang 80 m untuk mencapai laju lepas landas 90 m/s. Berapakah sudut kemiringan ilusi $$\phi$$ yang dialami oleh pilot?

percepatan

Dengan demikian dapat kita tentukan sudut kemiringan ilusi $$\phi$$ sebesar:

susut kemiringan

Jadi, saat pesawat mengalami percepatan sepanjang dek kapal induk, pilot merasa seakan-akan kepalanya miring ke belakang sebesar $$79^\circ$$, dan mengira hidung pesawat mengalami kemiringan ke atas sebesar $$79^\circ$$. Ilusi ini dapat mendorong pilot untuk menurunkan kemiringan hidung pesawat ke bawah sebesar $$79^\circ$$ segera setelah pesawat lepas landas. Dan akhirnya malah membuatnya jatuh ke dalam laut.

Kecelakaan karena somatogravic illution bisa juga kejadian pada penerbangan komersil, tapi jarang. Intinya sih terjadi ketika petunjuk visual buat pilot kurang, bisa karena penerbangan di malam hari atau cuaca jelek.

 

tilt-illusion-edit

Angka kecelakan pesawat tempur di kapal induk

Fenomena kecelakaan somatogravic illusion ini adalah salah satu dari banyak alasan mengapa kapal induk itu memiliki banyak potensi bahaya dan pilot pesawat tempur punya risiko level stres yang tinggi.

Jumlah pelaut dan marinir AS yang tewas di dalam dan sekitar kapal induk mencapai 8.500 jiwa pada periode1948-1988. Lebih dari 12.000 pesawat tempur hilang (sumber angka: buku One Hundred Years of U.S. Navy Air Power yang dirilis oleh Institut Angkatan Laut AS). Angka tersebut termasuk pesawat dan awak yang mengalami kecelakaan saat pertempuran. Tapi, angka kecelakaan karena pertempuran jauh lebih kecil daripada angka kecelakaan pesawat saat hendak lepas landas atau mendarat ke kapal induk.

Sebagai gambaran aja nih tentang bahayanya mendaratkan pesawat tempur ke kapal induk. Walaupun kapal induk itu besar, tetap jauh lebih kecil dari lautan yang luaas banget. Jadi, kapal tetap akan goyang-goyang karena gelombang laut. Di sisi lain, pilot pesawat tempur yang mau landing ke lintasan kapal induk yang ngga nyampe 100m, harus mengontrol pesawatnya dari kecepatan 200an km/jam ke 0 km/jam hanya dalam beberapa detik. Hampir sama kayak mau mendaratkan pesawat ke atas gedung pencakar langit ketika lagi gempa.

Sebagai penutup, ini gue kasih beberapa video kecelakaan pesawat tempur di sekitar kapal induk.


 

Referensi
sumber animasi pesawat tinggal landas: http://defence.pk/threads/chinese-navy-plan-news-discussions.84213/page-29
sumber gambar sistem katapel: wikipedia dan sajjacob.blogspot.com
https://astumd.files.wordpress.com/2011/12/semi-circular-canals.jpg
sumber gambar gerakan kepala: http://aviationknowledge.wikidot.com/aviation:somatogravic-illusion
sumber gambar struktur telinga: http://galleryhip.com/ear-diagram-unlabelled.html
sumber gambar clip art jet: http://www.clipartlord.com/category/military-clip-art/military-aircraft-clip-art/
http://www.popsci.com/blog-network/shipshape/several-reasons-why-aircraft-carriers-are-super-dangerous

 

==========CATATAN EDITOR===========

Kalo ada yang mau ngobrol lebih lanjut sama Januar tentang fenomena kecelakaan pesawat tempur di atas, tinggalin aja komen di bawah ini. Jangan lupa juga untuk terus main dan belajar di zenius.net.

Tertarik belajar dengan zenius.net? Kamu bisa pesan membership zenius.net di sini.