[ Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur (B2TKS-BPPT)] 2012

[ F1.134] [ Aplikasi Material Komposit Untuk Peningkatan Kehandalan Struktur Landing Gear Pesawat Udara Nir Awak (PUNA)] [ Ir. Andi Muhdiar Kadir,MT]

[ Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur (B2TKS-BPPT)] 2012

LATAR BELAKANG

•

Kebutuhan di bidang pertahanan negara, survei, pengintaian, pemantauan kerusakan lingkungan (kebakaran hutan, gunung api dll), inspeksi tower PLN, inspeksi / foto udara, pencurian ikan di laut, hujan buatan dan lain-lain maka dibutuhkan alat yang aman dan murah yaitu Pesawat Udara Nir Awak (PUNA/MTOW 120 kg). • Target PUNA ke depan adalah PUNA Unmanned Combat Aerial Vehicle /UCAV (untuk militer/perang). • Dibutuhkan kemandirian teknologi di bidang PUNA • PUNA yang sedang dikembangkan masih butuh penyempurnaan Struktur untuk memenuhi kriteria desain. • Dibutuhkan struktur yang ringan dan kuat sehingga dapat meningkatkan prosentasi payload atau BBM /durasi terbang. 1 Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

PERMASALAHAN

• Load design masih 2,5 g sementara menurut desain kriteria adalah 3,8 g x 2,0 (untuk Wing/ catagori normal) dan 3,0 g X 2 utk struktur landing gear kondisi hard landing. • Struktur landing Gear dengan material fiber glass sudah digunakan tetapi belum pernah diverifikasi/test • Struktur cenderung masih berat sehingga struktur dituntut lebih kuat dan lebih ringan untuk memberikan kontribusi peningkatan payload atau BBM. • Kondisi L/G saat ini masih fix landing gear, rencana ke depan menggunakan retract L/G untuk mengurangi drag. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

2

METODOLOGI • • •

•

•

Ruang Lingkup Kegiatan Desain dan analisis, manufaktur dan testing/verifikasi Fokus Kegiatan Aplikasi material komposit untuk meningkatkan kehandalan struktur landing gear PUNA (untuk aplikasi Teknologi Pertahanan Keamanan) Desain Penelitian Studi tentang material dan beban, Pemodelan, manufaktur, serta Perencanakan dan Pembuatan set up/ sistem pengujian serta pelaksanaan pengujian untuk mengetahui kekuatan aktual dari prototipe struktur landing gear PUNA. Menganalisa hasil FEM dan hasil pengujian untuk mengetahui kekuatan struktur landing gear PUNA memenuhi kriteria desain atau tidak. Tahapan – Metode Pelaksanaan Kegiatan 1.Desain dan Analisis Struktur, outputnya berupa detail drawing 2.Manufaktur Benda uji, outputnya berupa benda uji 3.Testing dan pengukuran, outputnya berupa hasil uji beban dan pengukuran (strain/stess/kekuatan dan defleksi/kekakuan) Perkembangan dan Hasil Kegiatan Proses desain dan analisis, proses manufaktur dan proses pengujian kekuatan aktual sudah dilakukan dan hasilnya utk E-glass kekuatan 3G dan Carbon 6G.

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

3

Progres s/d September 2012

 Sudah dilakukan desain dan analisis (out put: hasil perhitungan dan detail drawing)  Sudah dilakukan pembuatan benda uji (out put : benda uji)  Sudah dilakukan Pengujian (out put : hasil uji)  Sudah dibuat laporan akhir (out put : laporan)

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang 2012

4

Hasil Desain dan Analisis

 Seleksi Material No

Material

0,2 (MPa

ult (MPa)

E (MPa)



 (gr/cm3)

1

Carbon

116

586

58062

0,24

1,141

2

UniEglass

54

303

21057

0,34

1,518

3

45Eglass UniSglass

31

174

15382

-

1,330

57

536

27905

0,32

1,360

45Sglass

33

232

16290

-

1,421

4 5


Ket

5

Data Analitis

1

35 mm

1

500

1560 F1/2

1/2 L= L’ MTOW/ 1G LF SF F F/2 L

780 120 3.0 2 720 360 1560

F1/2

1

85 mm

55 1 1560

d b

POT 1-1

= M/(b.d.t) dimana M : momen bending, b: lebar, t : tebal dan d : jarak antara sumbu dari ketebalan.

t h

85

mm Kg G Kg Kg mm

Hasil Analitik dan FEM V1 L1 C1

28.24

Carbon,t=4 mm

26.53 24.81 23.1 21.39 19.68 17.96

Material Komposit

Tebal (mm)

Metode Analitis Tegangan (kg/mm2)

16.25 14.54 12.83 11.11 9.401

E-Glass

7.689 5.976

Z

4.264

Y

2.552

X Output Set: 720 kg atau 6G Carbon 4mm Contour: Plate Top VonMises Stress V1 L1 C1

0.839

S-Glass

20.06 18.85

E-glass, t = 6 mm

17.64 16.44 15.23 14.03 12.82 11.61 10.41

Carbon Fiber

6 5 4 3 6 5 4 3 6 5 4 3

19.20 22.27 26.94 34.79 19.20 22.27 26.94 34.79 19.20 22.27 26.94 34.79

FEM Tegang an Von (kg/mm 2) 20.06 23.07 28.24 38.13 19.99 23.02 28.29 38.59 19.69 22.74 28.24 39.49

9.201 7.995 6.789 5.583 4.377

Z Y X Output Set: 6G EGlass 6mm Contour: Plate Top VonMises Stress


3.171 1.965 0.759

7

Detail drawing


8

Lokasi SG dan test sistem


9

Hasil Test L/Gear E-glass

Ket.: Setelah pengujian 3G dan saat pengujian menuju 4G, Benda uji rusak pada beban 3,35 kN Strain Maksimum pada SG 1 dan 2 (-4295 µЄ dan 4079 µЄ) atau stress max = 9,04 kg/mm2)

Hasil Test L/Gear Carbon

Ket.: Pada beban 720 kg/6G, Benda uji tidak rusak dan kembali ke posisi awal

Strain Maksimum pada SG 1 dan 2 (-3327 µЄ dan 3059 µЄ) atau stress max = 19,2 kg/mm2)

Test Load Maksimum

L/Gear E-Glass/ 3G

L/Gear Carbon/ 6G

Evaluasi Kekuatan

Struktur Landing gear PUNA (MTOW 120 kg) dengan Material Komposit

Tebal mm)

Teoritis Metode FEM Analitis

Test

Tegangan Tegangan Tegangan Kekakuan Von 2 (kg/mm ) (kg/mm2) (kg/mm) 2 (kg/mm )

Keterangan

E-Glass (m= 4,1 kg)

6

19.20

20.06

9,04

5,8

Test 3 G, benda uji rusak

Carbon (m= 3,8 kg)

4

26.94

28.24

19,2

12,7

Test 6 G, benda uji tidak rusak

0,2 (MPa Carbon 116 Uni-Eglass 54 Material

ult (MPa) 586 303

E (MPa) 58062 21057

Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis dan testing disimpulkan :  Kekuatan aktual struktur landing gear dengan aplikasi material E-glass (massa 4,1 kg) yang sedang dipakai pada PUNA (wulung, pelatuk dan gagak/ MTOW = 120kg) adalah 360 kg (3G).  Kekuatan aktual struktur landing gear dengan aplikasi material Carbon (massa 3,8 kg) yang rencana ke depan akan dipakai pada PUNA (wulung, pelatuk dan gagak / MTOW = 120kg) adalah 720 kg (6G = load factor 3g dan Safety factor 2).  Hasil penelitian menunjukkan bahwa kriteria desain struktur pesawat terbang (PUNA) yg ringan dan kuat (high strength to weight ratio) dapat dipenuhi.

SINERGI KOORDINASI

• Lingkup dan bentuk koordinasi yang dilakukan Menentukan material komposit yang ringan dan kuat serta metode manufaktur yang dapat meningkatkan kualitas. • Nama lembaga yang diajak koordinasi (Rencana UI dan PT.DI) • Strategi pelaksanaan koordinasi (Melakukan kunjungan , survei dan diskusi) • Signifikansi capaian koordinasi yang dilakukan belum ada progres karena disamping anggaran SPPD belum turun, juga proses manufaktur dapat dilakukan oleh pihak UKM yang pengalaman membuat pesawat PUNA dari bahan komposit (pemilihan material komposit dan metode manufakturnya langsung dapat ditentukan). Disisi lain, ada pertimbangan bahwa PT. DI tidak diperkenangkan melakukan riset dan biaya manhour dan pembuatannya sangat mahal (rate perjam 20 dollar). Kalau dipaksakan biaya penelitiannya tidak cukup. Ke depan kalau sudah produksi massal PUNA (utuh), kerja sama dengan PT. DI sangat di rekomendasikan untuk kebutuhan sertifikasi. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

15

PEMANFAATAN HASIL KEGIATAN • Kerangka dan strategi pemanfaatan hasil kegiatan Strategi pemamfaatan hasil litbangyasa ini adalah mengkomunikasikan dengan PTIPK-BPPT (Pusat Teknologi Industri Pertahanan Keamanan) yang sedang mengembangkan pesawat PUNA • Wujud - bentuk pemanfaatan hasil kegiatan Indikatornya adalah bahwa hasil riset ini langsung akan diplikasikan pada PUNA BPPT untuk misi dan tujuan survellence, pengintaian, hujan buatan dll dimana membutuhkan daya angkut yang tinggi dan jarak jelajah yang jauh sehingga sangat dibutuhkan struktur yang kuat dan ringan • Data (jumlah dan demografi) pihak yang memanfaatkan hasil kegiatan : 1 pihak (rencana PTIPK-BPPT) • Signifikansi pemanfaatan yang dirasakan pihak penerima manfaat hasil kegiatan Dapat menurunkan berat struktur (dari 4,1 kg menjadi 3,8 kg) dan kekuatannya meningkat (dari 3gmenjadi 6G) Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

16

POTENSI PENGEMBANGAN KE DEPAN • Rancangan Pengembangan ke depan Penyempurnaan sistem roda dan rem serta rencana aplikasi landing gear PUNA dengan sistem retract untuk mengurangi drag. • Strategi Pengembangan ke depan Strategi pengembangan ke depan akan dilakukan melalui kerja sama pembiayaan dengan pihak-pihak yang berkepentingan seperti TNI/Hankam, dalam rangka meningkatkan kualitas dan performa serta mewujudkan kemandirian teknologi pertahanan keamanan di bidang pesawat udara nir awak (PUNA). • Tahapan Pengembangan ke depan Rencana pengembangan 2013 : memperoleh data kajian sistem roda dan pengereman pada landing gear, melakukan desain, analisis, dan pengujian sistem roda dan pengereman landing gear PUNA serta mengevaluasi. Rencana pengembangan 2014 : Memperoleh data kajian sistem retract landing gear pada pesawat. melakukan desain awal, analisis dan pengujian sistem retract landing gear PUNA serta mengevaluasi untuk mendukung PUNA nasional untuk perang (Unmanned Combat Aerial Vehicle /UCAV) Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

17

FOTO KEGIATAN

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

18

TERIMA KASIH Ir. Andi Muhdiar Kadir, MT Ir. Puguh Triwinanto, APU Ir. Sudarmadi, M.Eng Sc. Ir. Doddy Tjiptono, MM Dr.Ir. Hamir Hamzah, M.Eng

[ Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur (B2TKS-BPPT)] 2012

Recommend Documents