ANALISA GAYA IMPAK YANG TERJADI PADA BADAN PESAWAT

Jurnal e-Dinamis, Volume I, No.1 Juni 2012
ISSN
ANALISA GAYA IMPAK YANG TERJADI PADA BADAN
PESAWAT AEROMODELLING TIPE GLIDER SAAT LANDING
DENGAN VARIASI SUDUT PENDARATAN YANG
DISIMULASIKAN DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE
SOLIDWORK
Arifin Fauzi Lubis 1, Ikhwansyah Isranuri
1
Mahasiswa Teknik Mesin USU.
2
Staf Pengajar Teknik Mesin USU
2
Abstrak
Komponen utama dari sebuah pesawat terbang adalah badan pesawat. Badan pesawat ini
sendiri merupakan tempat melekatnya bagian-bagian pesawat seperti wing, elevator
maupun roda pendaratan. Pada pesawat aeromodelling terdapat 2 jenis pendaratan yaitu
dengan menggunakan roda pendaratan dan tanpa menggunakan roda pendaratan.
Pesawat aeromodelling yang tidak menggunakan roda pendaratan melakukan pendaratan
dengan badan pesawat itu sendiri. Akibatnya terjadi impak antara badan pesawat dengan
daratan. Untuk itulah dilakukan perhitungan gaya impak yang terjadi terhadap kekuatan
badan pesawat itu sendiri. Crash akan terjadi jika gaya impak yang terjadi lebih besar dari
pada energi serap impak material dari pada badan pesawat. Tujuan dari penelitian ini
adalah untuk mengetahui sudut pendaratan yang aman dari crash. Material yang
digunakan pada pesawat aeromodelling adalah Expanded Polyolefin (EPO) yang memiliki
-3
energi serap impak sebesar 1,7 x 10 J/mm, sedangkan sudut pendaratan yang dipilih
0
0
0
0
0
0
pada penelitian ini adalah 5 , 10 , 15 , 20 , 25 dan 30 . Hasil analisa menunjukkan bahwa
semakin besar sudut pendaratan pesawat aeromodelling maka akan semakin besar pula
gaya impak yang terjadi pada badan pesawat itu sendiri. Hal ini menyebabkan terjadinya
crash pada sudut 260 dengan kondisi kecepatan normal dan 240 dengan kondisi kecepatan
penuh. Crash dapat dihindarkan apabila landing dengan sudut pendaratan yang lebih kecil
dari sudut tersebut. Hasil analisa kemudian dibandingkan dengan hasil simulasi yang
menggunakan software solidworks.
Kata kunci : Aeromodelling, badan pesawat, crash, impak, sudut pendaratan
1.
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Komponen utama dari sebuah
pesawat
terbang
adalah
badan
pesawat. Badan pesawat ini sendiri
merupakan tempat melekatnya bagianbagian pesawat seperti wing, elevator
maupun roda pendaratan. Selain itu
juga, badan pesawat ini juga dapat
membawa penumpang atau barang.
Berbagai jenis pergerakan pesawat
seperti roll, yaw, pitch yang dihasilkan
oleh wing maupun elevator adalah
untuk mengontrol pergerakan dari
badan pesawat tersebut. Untuk itulah
badan
pesawat
harus
di-design
aerodinamis agar tidak menghambat
fluida serta dapat bergerak sesuai
dengan yang diinginkan.
Pada pesawat aeromodelling, badan
pesawat
tidak
berfungsi
untuk
membawa penumpang. Badan pesawat
aeromodelling berfungsi untuk tempat
melekatnya motor penggerak, wing dan
elevator. Tetapi pada sebagian badan
pesawat aeromodelling juga berfungsi
sebagai
tempat
melekat
roda
pendaratan.
Pada
pesawat
aeromodelling yang menggunakan
motor penggerak elektrik, badan
pesawat berfungsi untuk tempat baterai
serta
receiver,
sedangkan
pada
pesawat
aeromodelling
yang
menggunakan
motor
penggerak
engine,
bagian
badan
pesawat
berfungsi sebagai tempat bahan bakar
62
serta receiver. Karena itulah penting
kiranya untuk menjaga keamanan
badan pesawat terhadap gaya-gaya
yang terjadi yang dapat menyebabkan
kerusakan (crash) pada badan pesawat
tersebut.
Pesawat aeromodelling, terdapat
dua jenis pendaratan yaitu dengan
menggunakan roda pendaratan dan
tanpa menggunakan roda pendaratan.
Pesawat aeromodelling yang mendarat
menggunakan
roda
pendaratan
memiliki tingkat keamanan yang lebih
tinggi
pada
badan
pesawat
dibandingkan
dengan
pesawat
aeromodelling yang mendarat tanpa
menggunakan roda pendaratan. Akan
tetapi penambahan roda pendaratan
pada pesawat aeromodelling dapat
menambah berat dari pada pesawat
sehingga
dalam
penerbangan
dibutuhkan gaya dorong dan gaya
angkat yang lebih besar dari pada
pesawat yang tidak menggunakan roda
pendaratan. Selain itu juga, dengan
adanya roda pendaratan, jenis area
pendaratan menjadi terbatas menjadi
sebuah
area
dengan
kondisi
pendaratan
yang
rata.
Pesawat
aeromodelling
yang
tidak
menggunakan
roda
pendaratan
melakukan pendaratan dengan badan
pesawat itu sendiri. Akibatnya terjadi
benturan antara badan pesawat
dengan daratan. Untuk itulah dilakukan
perhitungan gaya impak yang terjadi
terhadap kekuatan daripada badan
pesawat pesawat itu sendiri. Crash
akan terjadi jika gaya impak yang
terjadi lebih besar dari pada kekuatan
material dari pada badan pesawat.
Tetapi crash juga dapat dihindari jika
posisi pendaratan benar dengan sudut
pendaratan dan kecepatan tertentu.
Keuntungan peasawat aeromodelling
tanpa roda pendaratan yaitu dapat
mengurangi bobot pesawat serta
memiliki jenis area pendaratan yang
lebih bayak dibandingkan dengan
pesawat aeromodelling dengan roda
pendaratan.
Perumusan Masalah
Penyebab terjadinya crash pada
pesawat aeromodelling tanpa roda
pendaratan adalah gaya impak yang
terjadi pada badan pesawat lebih besar
dari pada kekuatan material dari pada
badan pesawat itu sendiri. Material
badan pesawat aeromodelling yang
digunakan adalah EPO (expanded
polyolefin).
Untuk
menghindari
terjadinya crash pada badan pesawat
tersebut,
penulis
melakukan
perhitungan gaya impak yang terjadi
pada
badan
pesawat
terhadap
beberapa sudut pendaratan dan
kecepatan tertentu untuk mengetahui
posisi pendaratan badan pesawat yang
aman.
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1 Tujuan Umum Penelitian
Tujuan umum pada penelitian ini
adalah untuk menganalisa gaya impak
yang terjadi pada badan pesawat
pesawat aeromodelling tipe glider saat
landing
dengan
variasi
sudut
pendaratan yang disimulasikan dengan
menggunakan software solidwork.
1.3.2 Tujuan Khusus Penelitian
Tujuan khusus dalam penelitian
ini adalah untuk:
1. Mengetahui besar gaya impak
yang terjadi dengan variasi sudut
pendaratan.
2. Mengetahui sudut pendaratan yang
aman dari crash pada badan
pesawat.
3. Mengetahui
perbandingan
keamanan landing dengan kondisi
kecepatan normal dan kecepatan
penuh.
4. Membandingkan hasil perhitungan
dengan hasil simulasi dengan
menggunakan software solidworks
1.4
1.
1.2
2.
Batasan masalah
Batasan masalah penelitian ini:
Pesawat aeromdelling yang diteliti
adalah tipe glider dengan airfoil
NACA 2412 yang mempunyai
panjang sayap 1200 mm, lebar
sayap 180 mm, panjang badan
pesawat 800 mm, diameter badan
pesawat 80 mm dan berat pesawat
630 gr.
Motor penggerak yang digunakan
adalah motor elektrik dengan
63
3.
4.
5.
putaran 3000 rpm dan memiliki 2
sudu.
Variasi sudut pendaratan yang
dipilih adalah 50, 100, 150, 200, 250
dan 300.
Fluktuasi
suhu
dan
udara
diabaikan.
Area landing yang dipilih adalah
permukaan tanah rata.
1.5
Ruang Lingkup Penelitian
Sistematika penulisan ini disajikan
dalam tulisan yang terdiri dari 5 bab.
Dimana pada bab pertama memberikan
gambaran menyeluruh mengenai tugas
akhir yang meliputi pembahasan
tentang latar belakang, perumusan dan
batasan masalah, tujuan, manfaat dan
sistematika penulisan.
Pada bab
kedua
berisikan
landasan teori dan studi literatur yang
berkaitan dengan pokok permasalahan
serta
metode
pendekatan
yang
digunakan
untuk
menganalisa
persoalan.
Pada bab ketiga memuat metode
dari pengerjaan meliputi langkah
langkah pengolahan dan analisa data
serta
mensimulasikannya
dengan
bantuan software.
Pada bab keempat berisikan
tentang hasil pengolahan data yang
diperoleh dari hasil penelitian kemudian
dilakukan pembahasan terhadap hasil
pengujian dan pada bab terakhir
berisikan
jawaban
dari
tujuan
penelitian.
2.
dari adanya udara, atau dapat diartikan
pesawat dapat terbang di udara karena
adanya udara.
Prinsip tentang benda-benda
yang dapat bergerak atau gaya-gaya
yang timbul akibat pergerakkan antara
suatu benda dengan udara dipelajari di
dalam aerodinamika. Tekanan dan
kecepatan adalah besaran dasar dalam
konsep ilmu aerodinamika. Kedua
parameter tersebut menjadi landasan
konsep serta aplikasi aerodinamika.
Fenomena
gerakan
fluida
yang
melewati sebuah benda kerapkali
menimbulkan suatu masalah dalam
perancangan pada industri yang
bergerak dalam bidang aerodinamika
2.1.1 Mekanisme
Pesawat
untuk
Terbang
Ada beberapa macam gaya yang
bekerja pada benda-benda yang
terbang
di
udara.
Gaya-gaya
aerodinamika ini meliputi gaya angkat
(lift), gaya dorong (thrust), gaya berat
(weight), dan gaya hambat udara
(drag).
Gaya-gaya
inilah
yang
mempengaruhi profil terbang semua
benda-benda di udara, mulai dari
burung-burung yang bisa terbang
mulus secara alami sampai pesawat
terbang yang paling besar sekalipun.
Jadi gaya-gaya yang sama bekerja juga
pada pesawat model yang ukurannya
mini
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pesawat
Pesawat terbang adalah sebuah
alat
yang
dibuat
dan
dalam
penggunaannya menggunakan media
udara. Pengertian pesawat terbang
juga dapat diartikan sebagai bendabenda yang dapat terbang, baik benda
tersebut lebih ringan daripada udara
(lighter than air) ataupun yang lebih
berat
daripada
udara.
Tentang
bagaimana
benda-benda
tersebut
dapat terbang tentunya ada suatu sifat
tersendiri dari benda tersebut, sehingga
dapat diterbangkan. Biasanya sifat
tersebut dapat timbul sebagai akibat
Gambar 2.1. Gaya-gaya yang bekerja
pada pesawat
2.1.2 Airfoil
Airfoil atau aerofoil adalah suatu
bentuk
geometri
yang
apabila
ditempatkan di suatu aliran fluida akan
memproduksi gaya angkat (lift) lebih
besar dari gaya hambat (drag). Pada
airfoil terdapat bagian-bagian seperti
berikut:
64
a) Leading Edge adalah bagian
yang paling depan dari sebuah
airfoil
b) Trailing Edge adalah bagian
yang paling belakang dari
sebuah airfoil
c) Chamber line adalah garis yang
membagi sama besar antara
permukaan atas dan permukaan
bawah dari airfoilmean chamber
line
d) Chord line adalah garis lurus
yang menghubungkan leading
edge dengantrailing edge
e) Chord (c) adalah jarak antara
leading edge dengan trailling
edge
f) Maksimum chamber (zc) adalah
jarak maksimum antara mean
chamber linedan chord line.
Posisi
maksimum
chamber
diukur dari leading edge dalam
bentuk persentase chord
g) Maksimum thickness (tmax)
adalah jarak maksimum antara
permukaan atas dan permukaan
bawah airfoil yang juga diukur
tegak lurus terhadap chord line.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada
gambar.
Gambar 2.2. Bagian-bagian sebuah
airfoil
2.1.3 Pergerakan Pesawat di Udara
Pada dasarnya pesawat terbang
mempunyai 3 sumbu pergerakan (x/y/z
axis) yang disebut dengan roll, yaw,
pitch :
a. Roll yaitu pergerakan pesawat
terhadap sumbu horisontal depan
belakang
yang
mengakibatkan
pesawat berguling kiri kanan
(badan pesawat diam, sayap kiri
kanan yg turun naik).
b. Yaw yaitu pergerakan pesawat
terhadap sumbu vertikal yang
menyebabkan
hidung
pesawat
berubah arah kiri kanan (pesawat
akan berbelok kiri kanan)
c. Pitch (heading) yaitu pergerakan
pesawat terhadap sumbu horizontal
yang tegak lurus terhadap sumbu
roll yang menyebabkan hidung
pesawat akan turun atau naik
Gambar 2.3. Arah pergerakan pesawat
2.1.4 Landing
Mendarat (landing) adalah bagian
terakhir dari suatu penerbangan, di
mana suatu penerbangan pesawat
terbang kembali ke landasan. Pesawat
terbang pada umumnya mendarat di
suatu bandar udara di atas landasan
pacu atau helikopter yang mendarat di
helipad.
Gambar 2.4. Landing
2.2
Impuls, Momentum dan Gaya
Impak
2.2.1 Impuls
Impuls didefinisikan sebagai gaya
yang bekerja dalam waktu singkat.
Secara matematis ditulis:
I = F.Δt = F (t2-t1)
Dimana :
I
= Impuls (Ns)
F = Gaya (N)
Δt = selang waktu (s)
Ketika terjadi tumbukan, gaya
biasanya melonjak dari nol pada saat
kontak menjadi nilai yang sangat besar
65
dalam waktu yang sangat singkat, dan
kemudian dengan drastis kembali ke
nol lagi. Selang waktu Δt biasanya
terjadi sangat singkat.
2.2.2 Momentum
Momentum
adalah
ukuran
kecenderungan benda untuk terus
bergerak.Momentum
merupakan
ukuran mudah atau sukarnya suatu
benda mengubah keadaan geraknya
(mengubah kecepatannya, diperlambat
atau dipercepat).
Secara matematis ditulis:
P = m.v
Sesuai dengan Hukum II Newton:
= .
−
= .
−
∆
= .
∆
.∆ = .∆
= . − .
= ∆
Sehingga diperoleh bahwa Impuls
merupakan perubahan momentum.
Dimana:
I = Impuls (kgms-1)
P = Momentum benda (kgms-1)
m = Massa benda yang
bergerak (kg)
v = Kelajuan benda ( ms-1)
F
= Gaya (N)
2.2.3 Gaya Impak
Defenisi dari impak adalah
benturan antara dua benda yang terjadi
dalam waktu yang sangat singkat dan
dengan gaya yang besar sekali.
Sedangkan line of impact adalah garis
yang tegak lurus permukaan tumbukan.
Gaya impak dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan impuls:
F = I /Δt
F = ∆ /Δt
F = . − . /Δt
Dimana:
F = Gaya (N)
I = Impuls (N.s)
∆P = Perubahan momentum (kg
m/s)
M = Massa benda yang
bergerak (kg)
V = Kelajuan benda ( ms-1)
2.3
Gaya Angkat dan Gaya Hambat
Airfoil dapat menghasilkan gaya
angkat (lift) yang dibutuhkan untuk
mempertahankan pesawat terbang
tetap di udara. Untuk menghasilkan
gaya angkat ini maka airfoil tersebut
perlu terus bergerak di udara. Harus
diingat pula bahwa kita tidak mungkin
hanya mendapatkan lift saja, tanpa
menghasilkan gaya hambat pula.
Drag ini harus diperkecil agar
tenaga
pendorong
airfoil
tidak
mengalami hambatan yang besar. Lift
dan drag dipengaruhi oleh:
 Bentuk airfoil
 Luas permukaan airfoil
 Pangkat dua dari kecepatan
aliran udara
 Kerapatan (densitas) udara
Rumus untuk menghitung lift
dan drag sebagai berikut:
=
=
Dimana :
L
D
CL
CD
=
=
2
2
= Gaya angkat (N/s)
= Gaya hambat (N/s)
= Coefficient of lift
= Coefficient of drag
= Densitas udara (kg/m3)
V
= Kecepatan udara (m/s)
A
= Luas penampang
sayap (m2)
2.4 Azas Bernaulli
Azas Bernoulli membicarakan
pengaruh kecepatan fluida di dalam
fluida tersebut. Bahwa di dalam fluida
yang mengalir dengan kecepatan lebih
tinggi akan diperoleh tekanan yang
lebih kecil.
Bagian atas sayap melengkung,
sehingga kecepatan udara di atas
sayap (v 1) lebih besar daripada
kecepatan udara di bawah sayap (v2).
Hal ini menyebabkan tekanan udara
dari atas sayap (P1) lebih kecil daripada
tekanan udara dari bawah sayap (P2),
sehingga gaya dari bawah (F2) lebih
besar daripada gaya dari atas (F1)
maka timbulah gaya angkat pesawat.
> berarti <
Karena tekanan diatas lebih kecil
daripada tekanan di bawah sayap,
66
maka akan timbul gaya dorong yang
lebih besar di bawah sayap. Gaya
angkat memenuhi:
F = P.A
F = ( − )A
maka akan diperoleh:
=
(
)
−
1
+ .
+ ℎ
2
1
=
+
.
+ ℎ
2
Sayap pesawat tipis, maka h1 = h2
sehingga tekananpadapesawat:
+ .
=
+ .
= konstan
(
)
− =
−
Dengan:
F : gaya angkat pesawat (N)
P1: tekanan dari bawah pesawat (Pa)
P2 : tekanan dari atas pesawat (Pa)
v1 : kecepatan udara di bawah pesawat
(m/s)
v2 : kecepatan udara di atas pesawat
(m/s)
ρ: massa jenis udara (kg/m3)
A : luas penampang (m2)
2.5
Hukum III Newton
Secara matematis, hukum ketiga
ini berupa persamaan vektor satu
dimensi, yang bisa dituliskan sebagai
berikut. Asumsikan benda A dan benda
B memberikan gaya terhadap satu
sama lain.
Dimana:
Fa,b adalah gaya-gaya yang
bekerja pada A oleh B, dan
Fb,a adalah gaya-gaya yang
bekerja pada B oleh A.
2.6 Stabilitas Terbang
Pengertian dasar dari stabilitas
adalah kecenderungan atau tendency
dari pesawat untuk kembali dalam
keadaan imbang (equilibrium) setelah
mengalami gangguan.
Stabilitas telah disebutkan bahwa
berkaitan
erat
dengan
kondisi
seimbang atau equilibrium. Untuk itu
perlu didefiniskan dahulu mengenai apa
yang
dimaksud
dengan
kondisi
seimbang. Kondisi seimbang dikatakan
dimana pesawat dalam keadaan
penerbangan yang steady dan uniform
artinya terbang dengan kecepatan tetap
dan lurus sehingga gaya-gaya yang
bekerja pada pesawat serta momenmomen terjadi keseimbangan atau bila
dijumlahkan secara vector sama
dengan nol.
Tetapi bila gaya dan momen
tersebut tidak sama dengan nol maka
peswat akan mengalami penambahan
kecepatan translasi atau pun rotasi.
Stabilitas pesawat pada umumnya
dibagi menjadi dua bagian yauitu
diantaranya
stabilitas
statik dan
stabilitas dinamik
3.
METODE PENELITIAN
3.1
Pendahuluan
Metode yang digunakan untuk
menghitung gaya impak yang terjadi
pada pesawat aeromodelling tipe glider
pada penelitian ini adalah metode
analisis serta simulasi. Pada metode
analisis, perhitungan gaya-gaya yang
terjadi pada pesawat aeromodelling
dapat diketahui dengan teori yang
tercantum pada bab sebelumnya.
Sedangakan pada metode simulasi
dilakukan
dengan
menggunakan
bantuan software Solidworks.
Secara umum metode simulasi
yang digunakan dalam penelitian ini
dibagi dalam dua tahapan yaitu
pemodelan geometri dengan mendesign
bentuk
pesawat
dengan
Autocad 2005 dan yang kedua simulasi
model pesawat dengan meng-input
kecepatan dan sudut yang telah
terintegrasi pada software Solidworks.
Metode simulasi ini dilakukan untuk
mengetahui besar gaya-gaya yang
terjadi di berbagai titik pada model
badan pesawat yang telah di-design
serta melihat perbandingan hasil
simulasi impak dengan hasil yang
diperoleh dari perhitungan teori.
Hasil akhir diharapkan dapat
mengetahui posisi landing yang aman
terhadap badan pesawat aeromodelling
tipe glider tanpa roda pendaratan akibat
gaya impak yang terjadi karena
benturan di permukaan landasan yang
dapat menyebabkan kerusakan pada
badan pesawat itu sendiri.
67
3.2 Variabel Penelitian
3.2.1 Variabel Terikat
Untuk membatasi permasalahan
dalam yang dikaji dalam penelitian ini,
maka ditetapkan variabel terikat yaitu:
1. Pesawat aeromodelling tipe
glider dengan NACA 2412
dengan panjang sayap 1200
mm dan lebar 180 mm.
2. Panjang badan pesawat 800
mm dan diameter badan
pesawat 80 mm dengan berat
630 gr.
3. Motor
penggerak
yang
digunakan adalah motor elektrik
dengan putaran 3000 rpm
dengan diameter sudu sebesar
130 mm.
4. Jenis sayap adalah straight
wing
5. Area landing yang dipilih adalah
permukaan tanah
6. Fluktuasi suhu dan udara
diabaikan
7. Material bahan badan pesawat
adalah Expanded Polyolefin
(EPO)
3.2.2 Variabel Bebas
Variabel bebas pada penelitian ini
merupakan variasi sudut pendaratan
badan pesawat aeromodelling yang
membentur area landing. Variasi sudut
ini dapat disimpulkan sebagai variasi
posisi pesawat aeromodelling saat
mendarat. Dengan demikian variasi
sudut pendaratan inilah yang nantinya
akan menjadi dasar pemilihan posisi
landing pesawat aeromodelling yang
terbaik agar terhindar dari kerusakan
fatal terhadap kekuatan material badan
pesawat itu sendiri.Variasi sudut
pendaratan itu sendiri adalah sebesar
50, 100, 150, 200, 250 dan 300 terhadap
permukaan landasan
3.3
Pembuatan Model
Pesawat aeromodelling yang
akan disimulasikan terhadap gaya
impak adalah jenis pesawat tipe glider
dengan spesifikasi sebagai berikut:
1. Motor
penggerak
yang
digunakan
motor
elektrik
tunggal tipe pusher dengan 2
sudu.
2. Tipe airfoil sayap utama adalah
NACA 2014 dengan panjang
sayap (span) 1200 mm, lebar
sayap (chord) 180 mm.
3. Tipe badan pesawat yang dipilih
adalah tipe I tanpa roda
pendaratan dengan panjang
badan pesawat 800 mm,
diameter badan pesawat 80 mm
4. Tipe airfoil sayap belakang
adalah Eppler 168 dengan
panjang sayap belakang 450
mm, lebar sayap belakang 100
mm, panjang sirip 150 mm dan
tinggi sirip 140 mm
Pembuatan
model
pesawat
aeromodelling
dilakukan
dengan
menggunakan
bantuan
software
Autocad. Hasil pemodelan tersebut
kemudian
di-export
ke
software
solidwork dengan ,emgubah terlebih
dahulu format penggambaran dari .dwg
menjadi .dfx yang kemudian akan
dilakukan untuk pensimulasian. Untuk
lebih
jelasnya
gambar
pesawat
aeromodelling tipe glider seperti yang
ditunjukkan pada gambar 3.1 dan 3.2.
Gambar 3.1 Hasil permodelan pesawat
aeromodelling dengan software
Autocad
Gambar 3.2 Dimensi pesawat
aeromodelliing
3.4 Proses Simulasi
Langkah-langkah
proses
simulasi
impak pada solidwork adalah sebagai
berikut:
1. Open file
Solidwork
memberikan
kemudahan untuk membuka beberapa
68
format penggambaran dengan bantuan
software lain. Format penggambaran
tersebut diantaranya adalah format
.dwg, .dxf, .dws, .sat, .cgr dan masih
banyak format penggambaran lainnya.
Hasil import penggambaran dengan
software autocad yang dibuka dengan
software solidwork seperti yang terlihat
pada gambar 3.3.
Gambar 3.5 Pemberian jenis material
pada solidwork
Gambar 3.3 Hasil input file
penggambaran pada solidwork
File yang telah terbuka, selanjutnya
dilakukan langkah simulasi dengan
memilih simulation
pada toolbar
solidwork kemudian pilih new study dan
pilih drop test untuk melakukan simulasi
impak.
2. Rotasi model dengan variasi
sudut jatuh
Langkah selanjutnya adalah
merotasi model pada solidwork dengan
variasi sudut pendaratan. Variasi sudut
inilah yang akan menjadi salah satu
acuan untuk melihat energi impak yang
terjadi. Untuk lebih jelasnya, dapat
dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Rotasi model pada
solidwork
3. Pemberian jenis material
Pada tahap ini merupakan
langkah awal memasuki fase simulasi.
Hal hal yang perlu dipertimbangkan
adalah menentukan jenis material
seperti pada gambar 3.5.
4. Meshing
Pada tahap ini, model pesawat
dibuat menjadi bagian-bagian yang
sangat kecil dengan tujuan untuk
melihat arah aliran simulasi serta
mengetahui titik kritis yang terjadi pada
saat simulasi. Semakin besar jumlah
mesh yang dipilih, maka akan semakin
baik hasil simulasinya serta semakin
akurat titik kritisnya. Hasil meshing
dapat dilihat melalui gambar 3.6.
Gambar 3.6 Hasil meshing model pada
solidwork
5. Set up simulasi
Tahap terakhir sebelum nge-run
simulasi adalah mengisi set up
simulasi. Pengisian set up ini
diantaranya adalah pengisian nilai
kecepatan, penentuan bidang impak
dan face velocity impak, nilai grafitasi
dan lainnya. Untuk lebih jelasnya dapat
dilihat pada gambar 3.7.
Gambar 3.7 Set up model pada
solidwork
69
4.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Perhitungan Teori
Perhitungan
pertama
yang
dilkukan dalam penelitian ini adalah
untuk membuktikan gaya-gaya yang
terjadi dapat membuktikan suatu
pesawat itu untuk dapat terbang,
dimana syarat suatu pesawat itu agar
dapat terbang adalah gaya dorong
yang lebih besar dari gaya hambat, dan
gaya angkat yang lebih besar darim
pada berat pesawat. Hasil perhitungan
tentang gaya-gaya yang terjadi adalah
sebagai berikut:
T
= 31,683 N
T > D
D
= 17,371 N
L
= 32,259 N
L > W
W
= 6,174 N
300
0,284
4.1
Setelah itu dihitung gaya impak yang
terjadi pada badan pesawat dengan
dua kondisi kecepatan, yaitu kecepatan
normal dang kecepatan penuh. Hasil
gaya impak yang terjadi dapat
ditunjukkan pada tabel 4.1 dan 4.2:
Tabel 4.1 Tabel gaya impak pada
kondisi kecepatan normal
Gaya
Sudut (0)
impak (N)
50
0,00021
100
0,0033
0
0,0163
15
200
0,050
0
0,120
300
0.238
25
Tabel 4.2 Tabel gaya impak pada
kondisi kecepatan penuh
Gaya impak
Sudut (0)
(N)
50
0,00027
100
0,0039
150
0,019
200
0,060
250
0,142
Gambar 4.1 Grafik gaya impak
Maka besarnya energi yang terjadi
pada badan pesawat pada saat landing
dapat di lihat pada tabel 4.3 dan tabel
4.4.
Tabel 4.3 Kondisi landing dengan
kecepatan normal
Sudut
(0)
50
100
150
200
250
300
Gaya
impak
(N)
0,00021
0,0033
0,0163
0,050
0,120
0,238
Lintasan
(m)
Energi
(J)
344,21
172,76
115,91
87,71
70,98
60
0,0722
0,570
1,889
4,385
8,517
14,28
Tabel 4.4 Kondisi landing dengan
kecepatan penuh
Sudut
(0)
50
100
150
200
250
300
Gaya
impak
(N)
0,00027
0,0039
0,019
0,060
0,142
0,284
Lintasan
(m)
Energi
(J)
344,21
172,76
115,91
87,71
70,98
60
0,0929
0,6737
2,202
5,262
10,079
17.04
Gambar 4.2 Grafik energy
70
Jenis material yang digunakan
pesawat aeromodelling tipe glider ini
adalah Expanded Polyolefin (EPO)
yang memiliki energi serap impak
sebesar:
Eallow = 1.7 x10-3 J/mm2
Maka tabel energi serap impak yang
terjadi ditunjukkan pada table 4.5
Tabel 4.5 Kekuatan impak
Energy
Energy
Sudut
impak
impak
(0)
normal
penuh
(J/mm2)
(J/mm2)
0
-5
5
1,4 x 10
1,8 x 10 -5
0
-4
10
1,13 x 10
1,35 x 10 -4
0
-4
15
3,37 x 10
4,38 x 10 -4
0
-4
20
8,72 x 10
1,04 x 10 -3
-3
1,69 x 10
2,006 x 10 250
3
300
2,84 x 10 -3
3,39 x 10 -3
Gambar 4.3 Grafik batas aman landing
4.2 Hasil Simulasi
Simulasi pesawat aeromodelling
dilakukan pada sudut batas aman yang
diperoleh dari hasil perhitungan. Batas
impak pada kecepatan normal terjadi
pada sudut 250. Dimana pada sudut
pendaratan ini, besar energy impak
yang terjadi hampir mendekati dari
batas energi serap material (1,69 x 10 -3
J/mm2≈ 1,7 x 10 -3 J/mm2 ). Untuk lebih
jelasnya dapat di lihat pada gambar
4.4.
Gambar 4.4 Hasil simulasi impak pada
pesawat aeromodelling dengan sudut
pendaratan 250 pada kecepatan normal
Simulasi
aeromodelling
kedua
dilakukan pada sudut batas aman yang
diperoleh dari hasil perhitungan pada
kecepatan penuh yaitu sebesar 200 .
Pada sudut pendaratan ini energy
impak yang terjadi masih jauh lebih
kecil dari pada energi sereap material
bahan (1,04 x 10 -3 J/mm2 < 1,7 x 10 -3
J/mm2 ) sehingga permukaan badan
pesawat tidak terjadi crash. Untuk
melihat berapa besar sudut pendaratan
yang hampir mendekati nilai serap
energi impak material bahan, maka
dilakukan perhitungan gaya impak yang
terjadi anatara sudut pndaratan 200
sampai 250 (lampiran). Sedangkan hasil
simulasi pada sudut pendaratan 200
dengan kecepatan penuh dapat dilihat
pada gambar 4.5.
Gambar 4.5 Hasil simulasi impak pada
pesawat aeromodelling dengan sudut
pendaratan 200 pada kecepatan penuh
Simulasi ketiga dilakukan pada
sudut 300 dengan kecepatan penuh.
Pada gambar 4.9 terlihat badan
pesawat mengalami crash karena
energy impak yang terjadi melebihi
kekuatan material bahan (3,39 x 10 -3
J/mm2 >1,7 x 10-3 J/mm2 )
71
5.2
Gambar 4.6 Hasil simulasi impak pada
pesawat aeromodelling dengan sudut
pendaratan 300 pada kecepatan penuh
5.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari hasil penelitian ini
yaitu:
1. Semakin besar sudut jatuh
pesawat aeromodelling maka
akan semakin besar pula gaya
impak yang dialami pada badan
pesawat pesawat tersebut.
2. Pada kondisi landing dengan
kecepatan
normal
dan
kecepatan
penuh,
semakin
besar
sudut
pendaratan
pesawat aeromodelling, maka
akan semakin besar pula energi
serap impak yang terjadi.
3. Gaya impak terbesar terjadi
pada sudut pendaratan 300
dengan
kondisi
kecepatan
penuh sebesar 2,84 x 10-1 N
dan gaya impak terkecil terjadi
pada sudut pendaratan 50
dengan
kondisi
kecepatan
normal sebesar 2,1 x 10-4 N.
4. Pesawat
aeromodelling
mengalami crash pada sudut
jatuh lebih besar dari 250 pada
kecepatan
normal
dan
mengalami crash pada sudut
jatuh lebih besar 230 pada
kecepatan penuh.
5. Dari hasi penelitian disimpulkan
bahwa pesawat aeromodeling
tipe gider tidak akan mengalami
crash jika landing dengan sudut
pendaratan di bawah 260 pada
kecepatan normal dan di bawah
240 pada kecepatan penuh
Saran
1. Untuk penelitian selanjutnya,
sebaiknya
variabel
terikat
diperluas untuk mendapat kan
hasil
analisa
yang
lebih
mendekati dengan keadaan
yang sebenarnya.
2. Sebaiknya
dilakukan
studi
experimental
yang
menguji
secara
langsung
tentang
keamanan landing dari pesawat
aeromodelling.
3. Hasil perhitungan gaya-gaya
yang terjadi agar kiranya
menjadi acuan para pengendali
pesawat aeromodelling tanpa
roda
pendaratan
dalam
melakukan landing agar tidak
terjadi crash.
4. Penelitian terhadap gaya impak
pada
badan
pesawat
ini
diharapkan
dapat
menjadi
acuan
dalam
penelitian
penelitian sehubungan dengan
aerodinamika selanjutnya
DAFTAR PUSTAKA
[1] Anderson, Jhon D., Jr. 2001 :
Fundamentals of aerodinamics,
McGraw-Hill
Book
Company,
Boston.
[2] Bird, R. Byron. 2007 : Transport
phenomena, John Wiley and Sons,
Inc., United State of America.
[3[ Callister Jr, W.D. 2004. Material
Science and Engineering: An
Introduction. New York: John
Wiley&Sons.
[4]
Gere, M.J., & Timoshenko, P.S.
1987.
Mekanika
Bahan.
Terjemahan
oleh
Hans
J.
Wospakri. Jakarta: Erlangga.
[5] Hosford, William.F. 2005.
Mechanical Behaviour of Materials.
University of Michigan, New York:
Cambridge University Press.
[6] Jiancoli. 1998 : Fisika Jilid I edisi
ke-5, Frencisehall, Inc.
72
[7]
Johnson, W. 1972. Impact
Strength of Material. London:
Edward Arnold Press.
[8] Katz, Joseph. 2010 : Introductory
Fluid
Mechanics,
Cambridge
University Press, United State of
America.
[9] Lennon, Andy. 2005 : RC Model
Aircraft Design, Air Age Media Inc.,
United State of America.
[10]
Munson, Bruce R. 2004 :
Mekanika Fluida Edisi Keempat,
Erlangga, Jakarta.
[11] Nash, William. 1998. Strength of
Materials. Schaum’s Outlines.
[12] Van Vlack, Lawrence H. Djaprie,
Sriati dan Array. 1989. Ilmu dan
Teknologi Bahan. 5th ed. Jakarta.
[13]
http://gaero.org/forum/portal.php
73