BAB I Pendahuluan

BAB I Pendahuluan
I.1 Latar Belakang
Proses desain pesawat udara merupakan proses yang panjang dan sangat
kompleks. Berbagai cabang ilmu yang berkaitan dengan struktur, aerodinamika,
mekanika terbang, astronautika, sistem propulsi dan avionik, hingga hukum dan
manajemen, semua dirancang untuk membuat pesawat yang aman, nyaman, dan
ekonomis. Banyaknya aspek yang terlibat dan banyaknya proses yang saling
berkaitan membuat teknologi pesawat udara nampak kompleks namun
terintegrasi.
Dengan berkembangnya ilmu dan teknologi komputasi, berbagai perangkat lunak
dikembangkan untuk mempermudah proses desain, analisis, produksi dan proses
lain yang terkait. Tingkat akurasi yang tinggi dan efisiensi masih merupakan
tantangan utama yang terus dikejar bagi developer perangkat lunak untuk
memenuhi permintaan industri pada umumnya.
Pada awal perkembangannya, aplikasi – aplikasi penunjang seperti CAD
(Computer Aidded Design), CFD (Computational Fluid Dynamics) dan FEA
(Finite Element Analysis) berkembang pada jalurnya masing – masing, tingkat
keakurasian menjadi tujuan utama dalam pengembangan perangkat lunak tersebut.
Integrasi masih kurang diperhatikan sehingga mengakibatkan efisiensi masih
belum di penuhi.
Berkembangnya metoda – metoda parametric-associative pada CAD yang
dikaitkan dengan berbagai proses analisis sepertihalnya metoda elemen hingga,
mengarah pada peningkatan efisiensi dalam proses desain. Dengan adanya
parameter, dimensi maupun konfigurasi dari model dapat dirubah dengan sangat
cepat, sedangkan asosiasi menjelaskan keterkaitan antar elemen – elemen desain.
Dengan metoda ini ketika terjadi perubahan dari model maka dengan seketika
elemen – elemen lain yang terkait ikut berubah seperti halnya perubahan model
1
elemen hingga untuk analisis struktur. Ketika model elemen hingga telah berubah
maka proses analisis dapat dilakukan kembali untuk kasus yang berbeda sehingga
hasilnya pun dapat dengan segera diketahui.
Dalam berbagai hal khusus, metoda parametric-associative dilakukan dengan
melalui proses automasi untuk memperoleh tingkat efisiensi yang lebih tingggi.
Hal ini sangat dimungkinkan dalam proses desain pesawat udara. Pesawat udara
yang memiliki bentuk dan konfigurasi yang sangat terstruktur ditambah dengan
adanya standarisasi maka outomasi dapat dilakukan.
Untuk membuat suatu sayap pesawat terbang secara manual, seorang perancang
akan sangat membutuhkan waktu yang lama pada saat memasukkan tipe airfoil
disetiap sekmennya. Data airfoil berupa koordinat yang berjumlah sangat banyak,
kemudian data tersebut dimasukkan dalam gambar secara manual sebagai point
dan kemudian point tersebut saling dihubungkan dengan menggunakan objek
spline. Dapat dibayangkan berapa lama proses ini dilakukan, terlebih jika selalu
terjadi perubahan dalam penentuan airfoil maka perancang akan memulai
menggambar dari awal lagi. Untuk mendapatkan model sayap yang baik dalam
segi aerodimik maupun kekuatan strukturnya sudah tentu akan melalui proses
iterasi yang sangat lama. Orang yang telah lama berkecimpung dalam hal desain
sayap dan penguasaan CATIA V5 akan berfikir untuk membuat template sayap
dengan tools yang tersedia pada CATIA V5.
Walaupun template jauh lebih baik dibandingkan dengan melakukan secara
manual, sebuah template akan memiliki kelemahan utama yaitu template yang
dibuat hanya terbatas pada satu tipe saja atau lebih khusus lagi, sebagai contoh
hanya untuk tipe sayap tanpa kink dengan orientasi pemasangan airfoil yang
tertentu. Akan sangat banyak template yang akan dibuat untuk tipe yang berbeda,
sedangkan untuk membuat sebuah template tidak membutuhkan waktu yang
singkat juga.
Dalam hal pembuatan model elemen hingga di ELFINI (solver elemen hingga
pada CATIA V5), Point to point connection dibangun dengan mengambil empat
2
buah referensi, yaitu sepasang vertex dan sepasang elemen yang berhubungan atau
berdekatan. Jika proses tersebut dilakukan secara manual untuk satu model wingbox dapat dibayangkan membutuhkan waktu yang sangat lama dan tingkat
ketelitian yang tinggi. Hal ini yang mungkin mengakibatkan ELFINI kalah
bersaing dengan solver finite element yang lain.
Masalah utama jika diterapkan dengan VBA (Visual basic for Aplication) murni
untuk melakukan automasi yaitu menejemen data yang sangat buruk. Proses
automasi dalam sekala besar dipastikan akan menggunakan file – file pendukung
sepertihalnya material library, dan database airfoil. File tersebut akan dipanggil
oleh aplikasi automasi, jika alamat dari file tersebut berubah maka akan terjedi
error. Hal ini menjadi masalah ketika aplikasi automasi harus berpindah ke
komputer lain, sehingga pengkodean pun perlu dilakukan ulang. Masalah
menejemen data yang buruk juga mengakibatkan pada VBA manfaat untuk
dilakukan pemprograman berorientasi objek tidak bisa diambil secara optimal.
Ketidak mampuan VBA untuk menjadi aplikasi yang mampu berdiri sendiri
mengakibatkan tidak seluruh fungsi dari objek CATIA V5 dapat di gunakan.
Denagan latar brlakang tersebut timbul keinginan untuk membuat tools yang
bermanfaat dan handal dalam proses perancangan konseptual sayap dan
preliminary design dari struktur sayap.
I.2 Tujuan
Untuk mencapai automasi dalam pembuatan model elemen hingga dan analisanya,
dibangun tiga buah aplikasi automasi yang bekerja secara berkesinambungan,
LSurface, LayoutStructure, dan StructureProperties. Secara singkat proses
automasi dapat dijelaskan sebagai berikut;
1.
Dengan input berupa database airfoil yang telah disediakan dan data
standar untuk desain sayap yang dimasukkan melalui form aplikasi
LSurface maka akan dihasilkan model sayap.
2.
Model sayap yang telah dihasilkan ditambah dengan input data struktur
wing box melalui form aplikasi LayoutStructure maka akan terbentuk
3
layout dari struktur sayap dan model sayap yang siap digunakan sebagai
model untuk analisis aerodinamik.
3.
Model struktur wing box yang telah terbangun melalui aplikasi Layout
Structure ditambah dengan database material isotropic yang ada dan
pendefinisian property melalui form aplikasi StructureProperties dibangun
model elemen hingga yang siap dianalisis.
Untuk mencapai keuntungan tingkat automasi yang lebih tinggi diterapkan object
oriented approach di lingkungan Visual Studio.Net yang kemudian di –link
dengan component object modeling dari CATIA V5. Dengan mengintegrasikan
CATIA V5 dan Visual Studio .NET proses automasi berjalan dengan lebih baik
dibandingkan menggunakan VBA (Visual Basic for Application).
I.3 Batasan masalah
Model permukaan sayap dibangun dengan batasan leading edge dan trailing edge
di setip arena berupa garis lurus.
Batasan pada penerapan model struktur wing box yaitu jumlah sparnya ada dua,
yaitu front dan rear, akan tetapi tidak ada batasan dalam jumlah rib maupun
stringer.
Model struktur wingbox diterjemahkan menjadi model struktur semi monocoque
yaitu elemen 1D dan 2D dengan tipe koneksi Point to point connection. Material
yang dipakai ialah isotropic.
I.4 Sistematika
Tesis ini terdiri dari enam bab pokok bahasan yaitu:
Bab 1 sebagai pendahuluan yang berisi latar belakang penulisan tugas akhir ini,
tujuan, manfaat dan gambaran awal mengenai isi tugas akhir ini.
4
Bab 2 berisi penjelasan mengenai aplikasi penunjang automasi yang telah tersedia
di CATIA V5.
Bab 3 berisi penjelasan mengenai konsep pemprograman pada Visual studio .NET
dan koneksinya dengan CATIA V5.
Bab
4
berisi
detail
penjelasan
dalam
pembuatan
aplikasi
LSurface,
LayoutStructure, dan StructureProperties.
Dalam Bab 5 berisi studi kasus yang dilakukan untuk mengevaluasi dan
mendemontrasikan kemampuan dari ketiga aplikasi automasi.
Bab 6 berisi kesimpulan dari hasil pelaksanaan tesis ini. Pada bagian akhir
diberikan saran-saran yang bermanfaat untuk pengembangan selanjutnya.
5