Kanard (aeronautik)

RAF Typhoon F2

Dalam aeronautika , kanard adalah konfigurasi sayap di mana sayap depan atau pesawat depan kecil ditempatkan di depan sayap utama pesawat atau senjata bersayap tetap . Istilah "kanard" dapat digunakan untuk menggambarkan pesawat itu sendiri, konfigurasi sayap , atau bagian bidang depan. Sayap kanard juga banyak digunakan dalam peluru kendali dan bom pintar

Istilah "kanard" muncul dari kemunculan Santos-Dumont 14-bis tahun 1906, yang konon mengingatkan pada seekor bebek ( canard dalam bahasa Perancis) dengan leher terentang saat terbang.

Meskipun penggunaan permukaan kanard pada pesawat bertenaga pertama, Wright Flyer tahun 1903, desain kanard tidak dibuat dalam jumlah banyak sampai munculnya jet tempur Saab Viggen pada tahun 1967. Aerodinamika konfigurasi kanard rumit dan memerlukan analisis yang cermat. .

Daripada menggunakan konfigurasi bidang ekor konvensional yang terdapat pada kebanyakan pesawat, perancang pesawat dapat mengadopsi konfigurasi canard untuk mengurangi beban sayap utama, untuk nengendalikan aliran udara sayap utama dengan lebih baik, atau untuk meningkatkan kemampuan manuver pesawat, terutama pada sudut serang tinggi atau selama gerak anggul. Pesawat depan kanard, baik digunakan dalam konfigurasi kanard atau tiga bidang , memiliki konsekuensi penting terhadap keseimbangan longitudinal, karakteristik stabilitas statis dan dinamis pesawat.

Prinsip dasar

Gaya angkat

Jika permukaan kanard menyumbang gaya angkat, maka berat pesawat dibagi antara sayap dan kanard. Pesawat ini digambarkan sebagai konfigurasi konvensional yang ekstrim tetapi dengan sayap kecil yang memuat banyak muatan dan ekor pengangkat yang sangat besar yang memungkinkan pusat massa berada sangat jauh di belakang dibandingkan dengan bidang depan.

Sebuah kanard pengangkat menghasilkan sebuah unggahan, berbeda dengan sistem ekor buritan konvensional yang kadang-kadang menghasilkan gaya angkat negatif yang harus diatasi dengan gaya angkat ekstra pada sayap utama. Karena kanard menambah kemampuan gaya angkat pesawat secara keseluruhan, hal ini mungkin tampak mendukung tata letak kanard. Khususnya, saat lepas landas, sayap mendapat beban paling berat dan jika ekor konvensional memberikan gaya ke bawah yang memperburuk beban, kanard memberikan gaya ke atas untuk menghilangkan beban. Hal ini memungkinkan sayap utama yang lebih kecil.

Namun, bidang depan juga menciptakan bilas bawah , yang dapat mempengaruhi distribusi gaya angkat sayap, baik atau buruk, sehingga perbedaan gaya angkat keseluruhan dan gaya hambat induksi tidak terlihat jelas dan bergantung pada rincian rancangan.

Dengan kanard pengangkat, sayap utama harus ditempatkan lebih jauh ke belakang dari pusat gravitasi dibandingkan sayap konvensional, sehingga meningkatkan momen anggulan ke bawah yang disebabkan oleh defleksi sayap belakangnya .

Kendali

Pengendalian gaya anggul dalam tipe kanard dapat dicapai baik melalui permukaan kanard, seperti pada kanard kendali atau dengan cara yang sama seperti pesawat tak berekor , dengan permukaan kendali di bagian belakang sayap utama, seperti pada Saab Viggen.

Dalam desain kanard kendali, sebagian besar bobot pesawat dipikul oleh sayap dan kanard digunakan terutama untuk mengendalikan anggulan selama bermanuver. Kanard kendali murni hanya beroperasi sebagai permukaan kendali dan secara nominal berada pada sudut serang nol dan tidak membawa beban dalam penerbangan normal. Pesawat tempur modern dengan konfigurasi kanard biasanya memiliki kanard pendali yang digerakkan oleh sistem kendali penerbangan yang terkomputerisasi.

Kanard dengan sedikit atau tanpa muatan (yaitu kanard kendali) dapat digunakan untuk secara sengaja mengganggu kestabilan beberapa pesawat tempur agar lebih mudah bermanuver. Sistem kendali penerbangan elektronik menggunakan fungsi kendali anggulan dari bidang depan kanard untuk menciptakan stabilitas statis dan dinamis buatan.

Manfaat yang diperoleh dari kanard kendali adalah pemindaan anggul-naik saat ujung sayap terhenti. Kanard yang dapat bergerak dan mampu melakukan defleksi hidung ke bawah secara signifikan dapat digunakan untuk melawan anggul-naik yang disebabkan oleh anjlok pinggir. Hasilnya, rasio aspek dan sapuan sayap dapat dioptimalkan tanpa harus menjaga terhadap anggul-naik. Kanard pengangkat dengan muatan tinggi tidak memiliki kapasitas angkat cadangan yang cukup untuk memberikan perlindungan ini.

Stabilitas

Bidang depan kanard dapat digunakan sebagai penstabil horizontal , baik stabilitas dicapai secara statis atau secara artifisial (fly-by-wire). Ditempatkan di depan pusat gravitasi, bidang depan kanard bertindak langsung untuk mengurangi stabilitas statis longitudinal (stabilitas dalam anggulan).

Pesawat pertama yang mencapai penerbangan terkendali dan bertenaga, Wright Flyer , dirancang sebagai kanard kendali namun sebenarnya juga merupakan kanard pengangkat yang tidak stabil. Saat itu Wright bersaudara percaya bahwa ketidakstabilan merupakan persyaratan untuk membuat pesawat dapat dikendalikan. Mereka tidak tahu cara membuat bidang pesawat tidak stabil, jadi mereka memilih bidang kendali kanard karena alasan ini.

Namun demikian, penstabil kanard dapat ditambahkan ke rancangan yang tidak stabil untuk mendapatkan stabilitas nada statis secara keseluruhan. Untuk mencapai stabilitas ini, perubahan koefisien gaya angkat c kanard dengan sudut serang (koefisien kemiringan) harus lebih kecil dibandingkan dengan bidang utama. Sejumlah faktor mempengaruhi karakteristik ini. Misalnya, tujuh tahun setelah penerbangan pertama Wrights, ASL Valkyrie mengadopsi posisi kanard untuk membuat pesawat stabil dan aman.

Untuk sebagian besar penampang udara , kemiringan angkat menurun pada koefisien angkat yang tinggi. Oleh karena itu, cara paling umum untuk mencapai stabilitas gaya anggul adalah dengan meningkatkan koefisien angkat (jadi beban sayap) kanard. Hal ini cenderung meningkatkan gaya hambat yang disebabkan oleh gaya angkat pada bidang depan, yang mungkin diberikan rasio aspek yang tinggi untuk membatasi gaya hambat. Penampang udara kanard seperti itu memiliki kamber penampang udara yang lebih besar daripada sayap.

Kemungkinan lainnya adalah dengan menurunkan rasio aspek kanard, dengan gaya hambat yang lebih besar lagi yang disebabkan oleh gaya angkat dan kemungkinan sudut anjlokan yang lebih tinggi daripada sayap.

Pendekatan reka rancang yang digunakan oleh Burt Rutan adalah kanard dengan rasio aspek tinggi dengan koefisien angkat lebih tinggi (pembebanan sayap kanard antara 1,6 dan 2 kali lipat sayap) dan airfoil canard yang kemiringan koefisien angkatnya non-linier (hampir datar) antara 14° dan 24°.

Parameter stabilisasi lainnya adalah efek daya. Dalam kasus baling-baling pendorong canard : "pembersihan aliran yang disebabkan oleh daya pada tepi belakang sayap" meningkatkan kemiringan koefisien pengangkatan sayap (lihat di atas). Sebaliknya, baling-baling yang terletak di depan canard (meningkatkan kemiringan angkat kanard) memiliki efek destabilisasi yang kuat

Pemangkasan

Bidang depan kanard dapat digunakan untuk memangkas gaya anggul pesawat, seperti halnya bidang ekor. Gaya pemangkasan dalam gaya anggul juga merupakan gaya angkat, dan semakin besar gaya tersebut, semakin besar pula gaya tarik induksi yang terkait , yang dikenal sebagai gaya tarik pangkas . Namun, ketika ekor konvensional biasanya didorong ke bawah dengan gaya pemangkasan negatif yang membuat sayap bekerja lebih keras, kanard mendorong ke atas sehingga sayap bekerja lebih sedikit. Hal ini sebenarnya mengurangi hambatan bersih, sehingga menghasilkan hambatan pangkas negatif.

Penggunaan sirip landas pada sayap utama menyebabkan perubahan pemangkasan yang besar, yang harus dikompensasi. Saab Viggen memiliki penutup pada permukaan kanardnya yang dapat dipasang bersamaan dengan penutup utama. Beech Starship menggunakan pesawat depan dengan sapuan variabel untuk memangkas posisi gaya angkat.

Ketika sayap utama memiliki beban paling banyak, saat lepas landas, untuk memutar hidung ke atas, bidang ekor konvensional biasanya menekan ke bawah sementara bidang depan terangkat. Untuk menjaga keseimbangan, sayap utama pada desain kanard harus ditempatkan lebih jauh ke belakang relatif terhadap pusat gravitasi dibandingkan dengan desain konvensional yang setara.

Canards (blue) on the Saab Viggen

Rutan Long-EZ, with lifting-canard ahead of the cockpit.

Contoh dari kanard pesawat

Kanard-angkat

• AEA Silver Dart
• Beech Starship
• Berkut 360
• Chengdu J-9
• Cozy MK IV
• Freedom Aviation Phoenix
• Gyroflug Speed Canard
• Kyūshū J7W1 Shinden
• MacCready Gossamer Albatross
• MacCready Gossamer Condor
• MiG-8 Utka
• Miles Libellula
• North American SM-64 Navaho
• North American X-10
• OMAC Laser 300
• Peterson 260SE (a Cessna 182 with an added canard for STOL operations)
• Piaggio P180 Avanti (3 surfaces aircraft with flapped canard for pitch trim)
• Rutan Defiant
• Rutan Long-EZ
• Rutan VariEze
• Rutan VariViggen
• Rutan Voyager
• Rutan Quickie
• Santos-Dumont 14-bis
• Steve Wright Stagger-Ez
• Sukhoi T-4
• Tupolev Tu-144
• Velocity SE
• Velocity XL
• Wright Flyer
• XB-70 Valkyrie
• XP-55 Ascender

Kanard-kendali

• Atlas Cheetah
• Chengdu J-10
• Dassault Rafale
• Eurofighter Typhoon
• Grumman X-29A
• IAI Lavi
• McDonnell Douglas (sekarang Boeing) F-15 S/MTD
• Pterodactyl Ascender
• Rockwell-MBB X-31
• Saab JAS 39 Gripen
• Sukhoi Su-30 MKI
• Sukhoi Su-33
• Sukhoi Su-34
• Sukhoi Su-35
• Sukhoi Su-37
• Sukhoi Su-47

Kanard tergandeng-tertutup

• Atlas Cheetah
• Dassault Rafale
• IAI Kfir
• IAI Lavi
• Saab Viggen
• Tupolev Tu-144

Peredam getaran aktiv

• B-1 Lancer

Pesawat konsep

Kanard-angkat

• Lockheed L-133

Album

• 
  The first powered airplane, the Wright Flyer, used dual, vertically-stacked canards
• 
  Eurofighter Typhoon of the Royal Air Force displaying at the Farnborough Airshow, 2006
• 
  Dassault Rafale, in service with the French Navy (Marine Nationale) and the French Air Force (Armée de l'Air)
• 
  Grumman X-29, an experimental aircraft for forward swept wing research
• 
  Canards (just behind the flight deck) on the XB-70 Valkyrie experimental bomber aircraft
• 
  Closeup of a Piaggio P180 Avanti's canards
• 
  The Beechcraft Starship Executive Transport
• 
  A Pterodactyl Ascender II 2 showing its canard control surface
• 
  Saab 37 Viggen of the Swedish Air Force
• 
  Miles Libellula (1941)

Referensi

• Daniel P. Raymer (1989). Aircraft Design: A Conceptual Approach. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., Washington, DC. ISBN 0-930403-51-7. 
• R Wilkinson (2001). Aircraft Structures and Systems (edisi ke-2nd edition). MechAero Publishing. Pemeliharaan CS1: Teks tambahan (link)

Pranala luar

• Desktop Aero - A Summary of Canard Advantages and Disadvantages Diarsipkan 2009-05-29 di Wayback Machine.