DESAIN DAN ANALISIS PERHITUNGAN RODA PENDARATAN PESAWAT TANPA AWAK
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
T MUHAMMAD RINALDI AULIA NIM. 090401052
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
Universitas Sumatera Utara
DESAIN DAN ANALISIS PERHITUNGAN RODA PENDARATAN PESAWAT TANPA AWAK
T. MUHAMMAD RINALDI AULIA NIM. 090401052
Diketahui/Disyahkan:
Disetujui oleh:
Depertemen Teknik Mesin
Dosen Pembimbing
Fakultas Teknik USU Ketua
Dr.-Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri
Dr.-Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri
NIP.196412241992111001
NIP.196412241992111001
Universitas Sumatera Utara
DESAIN DAN ANALISIS PERHITUNGAN RODA PENDARATAN PESAWAT TANPA AWAK
T MUHAMMAD RINALDI AULIA NIM. 09 0401 052
Telah diperiksa dan disetujui dari hasil seminar Tugas Skripsi Periode Ke-685, pada tanggal 10 Mei 2014
Telah Disetujui Oleh: Pembimbing
Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. 196412241992111001
Universitas Sumatera Utara
DESAIN DAN ANALISIS PERHITUNGAN RODA PENDARATAN PESAWAT TANPA AWAK
T MUHAMMAD RINALDI AULIA NIM. 09 0401 052
Telah diperiksa dan disetujui dari hasil seminar Tugas Skripsi Periode Ke-685, pada tanggal 10 Mei 2014
Pembanding I,
Pembanding II,
Dr. Ir. M. Sabri, MT
Ir. Tugiman, MT
NIP.196306231989021001
NIP. 195704121985031004
Universitas Sumatera Utara
AGENDA DITERIMA TGL PARAF
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN
: 2146/TS/2013 : 12/12/2013 :
TUGAS SARJANA NAMA
: T. MUHAMMAD RINALDI AULIA
NIM
: 090401052
MATA PELAJARAN
: TEKNOLOGI PEMBENTUKAN
SPESIFIKASI
: Mendesain roda pendaratan pesawat tanpa awak dan melakukan analisis perhitungan untuk menentukan: 1. 2. 3. 4. 5.
Pemilihan jenis landing gear. Pusat gravitasi pesawat. Tinggi Pesawat. Jarak wheel base. Jarak wheel track dan besar sudut overturn yang digunakan. 6. Ukuran roda yang digunakan.
DIBERIKAN TANGGAL SELESAI TANGGAL
: 12/12/2013 : 24/04/2014 MEDAN, 12 Desember 2013
KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN,
DR.ING IR.IKHWANSYAH ISRANURI NIP. 196412241992111001
DOSEN PEMBIMBING,
DR.ING IR.IKHWANSYAH ISRANURI NIP. 196412241992111001
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN KARTU BIMBINGAN
TUGAS SARJANA MAHASISWA No. : 2146 / TS / 2013 Sub. Program Studi : Teknik Produksi Bidang Studi : Teknologi Pembentukan Judul Tugas : Desain dan Analisis Perhitungan Roda Pendaratan Pesawat Tanpa Awak (UAV) Diberikan Tgl. : 12 / 12 /2013 Dosen Pembimbing : Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri NIP.196412241992111001
NO
Tanggal
Selesai Tgl : 23/04/2012 Nama Mhs : T. M. Rinaldi A N.I.M : 090401052
KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN
Tanda Tangan Dosen Pemb.
12-12-2013 Pemberian Spesifikasi Tugas Akhir Perbaikan BAB I (Latar Belakang, Tujuan dan 2. 02-01-2014 Spesifikasi) 3. 11-01-2014 Perbaikan BAB II (Tambahkan Tinjauan Pustaka) 4. 15-01-2014 Perbaikan BAB II (Tambahkan Foto dan Tabel) Pebaikan BAB III (Tambahkan Foto Proses 5. 22-02-2014 Pembuatan) Perbaikan BAB IV (Tambahkan Proses 6. 27-03-2014 Pengambilan data) 7. 02-04-2014 Perbaikan BAB IV (Perbaiki Hitungan) Perbaikan BAB IV (Tambahkan Distribusi Beban 8. 04-04-2014 Roda Depan) 9. 10-04-2014 Perbaikan BAB IV (Kesimpulan dan Saran) 10. 15-04-2014 ACC Seminar 1.
CATATAN : 1. 2. 3.
Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing setiap Asistensi Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi. Kartu ini harus dikembalikan ke Jurusan, bila kegiatan Asistensi telah selesai.
Diketahui, Ketua Departemen TeknikMesin FT USU
Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri NIP.196412241992111001
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Landing gear merupakan struktur pesawat yang berfungsi menahan beban statis pesawat dan juga beban dinamis ketika pesawat melakukan pendaratan. Dalam mendesain landing gear dilakukan pemilihan jenis landing gear dan dilakukan analisis perhitungan pada tiap komponen landing gear yang meliputi pusat gravitasi, tinggi pesawat, wheel base, wheel track, dan roda. Desain dan analisis perhitungan dilakukan dengan metode studi pustaka dimana setiap desain dan perhitungan didasarkan pada literatur pustaka. Jenis landing gear yang digunakan adalah Tail-gear landing gear dengan tinggi badan pesawat dari tanah adalah sebesar 40 cm, pusat gravitasi pesawat berada pada titik X = 94,6 mm, Y = 11,3 mm dari titik paling depan pesawat, jarak wheel base adalah sebesar 128.934 cm, jarak wheel track adalah sebesar 72 cm dengan sudut overturn sebesar 35o, dan ukuran roda depan 10 cm dan belakang 8 cm.
Kata kunci: Desain, Analisis Perhitungan, Roda Pendaratan, Pesawat, Beban.
i Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT Aircraft landing gear is the structure that serves to hold the static load and dynamic load aircraft when the aircraft is landing. In designing the landing gear made the selection of the landing gear and performed analysis on the calculation of each component of the landing gear that covers the center of gravity, a high plane, wheel base, wheel track, and wheels. The design and analysis calculations performed by the method of literature study where each design and calculations based on literature references. Landing gear types used are Tail-gear landing gear with the ground plane height is 40 cm, the center of gravity of the aircraft is at point X = 94,6 mm, Y = 11,2 mm of the most forward point of the plane, wheel base distance is amounted to 128 934 cm, wheel track distance is equal to 72 cm with an angle of 35o overturn, and the size of the front wheels and the rear 10 cm 8 cm. Keywords: Design, Analysis Calculation, Wheel Landing, Plane, Load.
ii Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala berkat, rahmat dan karunia-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul dari skripsi ini adalah “ Desain dan Analisis Perhitungan Roda Pendaratan Pesawat Tanpa Awak (UAV)”. Selama penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda T. Dahlan Tia ,SE, M,AP dan Ibunda Dra. Rosmiaty serta Adinda T Muhammad Rizki Mulia atas doa, kasih sayang, pengorbanan, tanggu jawab yang selalu menyrtai penulis, dan memberikan penulis semangat yang luar biasa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansya Isranuri sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang banyak memberi arahan, bimbingan, motivasi, nasehat dan pelajaran yang sangat berharga selama proses penyelesaian Skripsi ini. 3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansya Isranuri dan Ir. Syahril Gultom, MT selaku Ketua dan Sekertaris Departemen Teknik Mesn. Fakultas Teknik. Universitas Sumatera Utara. Bapak Ir. Tugiman, MT selaku Koordinator Skripsi. 4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin. Fakultas Teknik. Universitas Sumatera Utara. 5. Teman satu tim (Fauzi Kharisma Putra, Juliono Susanto, Rahmad Hidayat) yang telah bersama-sama menyelesaikan seluruh penelitian dengan kerja tim yang baik. 6. Abangda Fadly A. Kurniawan, ST , Ade Irawan, ST dan Sajana, ST yang telah membantu penulis dalam penyelesaian tugas sarjana. 7. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin stambuk 2009, khususnya (Chabib Muhammad, Zuhdi Mahendra, Indro Pramono, Pradipta Sigit, Tri Septian M, Andri Setiawan, Cevi Octora, Guruh Andryan, Harri Rusadi, Vincensius Ginting, Frans Dinata, Irvin, Adi Surya, Eky A. Pinem, Randy Bryan, Raflintar) yang telah memberi banyak dukungan kepada penulis dalam menyusun skripsi ini baik berupa tenaga, waktu, pikiran maupun motivasi.
iii Universitas Sumatera Utara
8. Kerabat dekat (Jihan Meutia Fauzen, Dea Dara Dafika S dan Nelly Wahyuni) yang telah banyak mendukung dan memotivasi penulis. 9. Adik-adik stambuk 2011 yang sedikit banyak ikut membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua dan dapat digunakan sebagai pengembangan ilmu yang didapat selama dibangku kuliah. Apabila terdapat kesalahan dalam penyusunan serta bahasa yang tidak tepat dalam skripsi ini sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi seluruh kalangan yang membacanya.
Medan,
April 2014
Penulis,
T MUHAMMAD RINALDI AULIA NIM : 090401052
iv Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI ABSTRAK ............................................................................................................i KATA PENGANTAR .........................................................................................iii DAFTAR ISI ........................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................viii DAFTAR TABEL ................................................................................................xi DAFTAR NOTASI ..............................................................................................xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ............................................................................ 1 1.3 Tujuan Penilitian ................................................................................ 2 1.3.1 Tujuan Umum ............................................................................... 2 1.3.2 Tujuan Khusus .............................................................................. 2 1.4 Batasan Masalah ................................................................................. 2 1.5 Manfaat Penelitian .............................................................................. 2 1.6 Sistematika Penulisan ..........................................................................3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Landing Gear ................................................................................... 4 2.2 Konfigurasi Landing Gear ............................................................... 6 2.3 Landing Gear dan Pusat Gravitasi Pesawat ..................................... 15 2.4 Tinggi Landing Gear ....................................................................... 16 2.5 Persyaratan Umum Jarak Tanah ...................................................... 17
v Universitas Sumatera Utara
2.5.1 Persyaratan Jarak Tanah Rotasi Take-off .................................. 18 2.6 Wheel Base ....................................................................................... 20 2.7 Wheel Track ..................................................................................... 22 2.8 Roda ................................................................................................. 24
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Bahan dan Alat Peneilitian ............................................................ 25 3.1.1 Alat ...................................................................................... 25 3.1.2 Bahan ................................................................................... 28 3.2 Waktu dan Tempat ......................................................................... 29 3.3 Pengaturan ..................................................................................... 29 3.4 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 30 3.5 Proses Penelitian ............................................................................ 31 3.5.1 Analisis Perhitungan ............................................................ 31 3.5.2 Proses Pembuatan ................................................................ 32
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Berat Pesawat ................................................................................. 37 4.2 Pusat Gravitasi Pesawat ................................................................. 37 4.3 Pemilihan Tipe Landing Gear ........................................................ 46 4.4 Tinggi Pesawat .............................................................................. 47
vi Universitas Sumatera Utara
4.5 Wheel Track .................................................................................... 49 4.6 Beban Pesawat ............................................................................... 51 4.7 Roda .............................................................................................. 61 4.8 Bahan ............................................................................................. 62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 63 5.2 Saran ................................................................................................ 63
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
vii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Jenis Landing Gear .................................................................. 7
Gambar 2.2
Glider PZL-Bliesko SZD-48 Jantar Standar 3 dengan single gear landing gear ..................................................................... 8
Gambar 2.3
Douglas C-47A Skytrain dengan tailgear landing gear .......... 9
Gambar 2.4
Transport aircraftMcDonnell Douglas MD-88 dengan tricycle landing gear ................................................................. 10
Gambar 2.5
Bomber aircraft B-52 Stratofortress dengan quadricycle landing gear ............................................................................. 11
Gambar 2.6
Transport aircraft Boeing 747 dengan multi-bogey landing gear .......................................................................................... 12
Gambar 2.7
Ketentuan goemetri pendaratan pesawat laut .......................... 14
Gambar 2.8
Landing Gear ........................................................................... 15
Gambar 2.9
Tinggi Landing Gear pada berbagai konfigurasi ..................... 15
Gambar 2.10
Geometri jarak tanah rotasi take-off ........................................ 18
Gambar 2.11
Pemeriksaan jarak tanah belakang badan pesawat selama take-off .................................................................................... 19
Gambar 2.12
Geometri Landing Gear ........................................................... 20
Gambar 2.13
Geometri beban pesawat .......................................................... 20
Gambar 2.14
Wheel Track ............................................................................. 22
Gambar 2.14 (a) Sudut Overturn (Tampak Atas) ............................................... 22 Gambar 2.14 (b) Sudut Overturn (Tampak Depan) ............................................ 22 Gambar 3.1
Mesin Gerinda ......................................................................... 24
Gambar 3.2
Mesin Frais .............................................................................. 25
Gambar 3.3
Mesin Las ................................................................................. 25
Gambar 3.4
Meteran .................................................................................... 26
Gambar 3.5
Laptop ...................................................................................... 26
Gambar 3.6
Kalkulator ................................................................................ 27
Gambar 3.7
Besi hollow .............................................................................. 27
Gambar 3.8
Roda ......................................................................................... 28
viii Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9
Diagram Alir Penelitian ........................................................... 29
Gambar 3.10
Pemotongan besi ...................................................................... 31
Gambar 3.11
Besi yang telah dipotong sesuai ukuran yang dibutuhkan ....... 31
Gambar 3.12
Besi yang telah dilas ................................................................ 32
Gambar 3.13
Pembuatan lubang dengan menggunakan mesin frais ............. 32
Gambar 3.14
Roda dipasang pada plat besi ...................................................33
Gambar 3.15
Besi pengikat roda dilas pada besi Landing Gear ................... 33
Gambar 3.16
Pengelasan kedua roda pada besi tiang .................................... 34
Gambar 3.17
Roda ......................................................................................... 34
Gambar 4.1
Pembagian bidang pada badan pesawat ................................... 38
Gambar 4.2
Bidang 1 persegi panjang ......................................................... 38
Gambar 4.3
Bidang 2 segitiga sama kaki .................................................... 39
Gambar 4.4
Bidang 3 dan 4 setengah lingkaran .......................................... 39
Gambar 4.5
Bidang 5 persegi panjang.......................................................... 40
Gambar 4.6
Bidang 6 dan 7 segitiga siku-siku ............................................ 40
Gambar 4.7
Bidang 8 dan 10 segitiga siku-siku .......................................... 41
Gambar 4.8
Bidang 9 dan 11 persegi panjang ........................................... 41
Gambar 4.9
Bidang 12 dan 13 setengah lingkaran ...................................... 42
Gambar 4.10
Bidang 14 persegi panjang ....................................................... 42
Gambar 4.11
Bidang 15 dan 16 segitiga siku-siku ........................................ 42
Gambar 4.12
Bidang 17 dan 18 persegi panjang ........................................... 43
Gambar 4.13
Bidang 19 setengah lingkaran ................................................... 43
Gambar 4.14
Geometri Tail-gear Landing Gear ........................................... 46
Gambar 4.15
Posisi roda depan dan roda belakang berdasarkan literatur ..... 47
Gambar 4.16
Tinggi pesawat ......................................................................... 48
Gambar 4.17
Posisi sudut overturn dengan kemiringan 35o ........................ 50
Gambar 4.18
Pemeriksaan sudut overturn ................................................... 51
Gambar 4.19
Geometri beban roda ................................................................ 51
Gambar 4.20
Beban pada roda depan ............................................................ 53
Gambar 4.21
Gaya yang terjadi pada roda depan .......................................... 53
Gambar 4.22
Batang 1 ................................................................................... 54
Gambar 4.23
Batang 2 ................................................................................... 55
ix Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.24
Batang 3 ................................................................................... 56
Gambar 4.25
Roda depan .............................................................................. 59
Gambar 4.26
Mechanical Properties besi hollow ......................................... 62
x Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1
Spesifikasi Pesawat .................................................................. 1
Tabel 2.1
Hubungan
antara
parameternya Tabel 2.2
Jarak
berbagai
syarat
desain
landing
gear
dan
....................................................................... 5 komponen
terhadap
tanah
yang
direkomendasikan .................................................................... 16 Tabel 2.3
Rotasi take-off pada pesawat ................................................... 18
Tabel 2.4
Statistik ukuran roda ................................................................ 23
xi Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Simbol
Arti
Satuan
F
Gaya
N
P
Beban
kgf
D
Diameter
mm dan cm
σ
Tegangan
MPa
ε
Regangan
%
E
Modulus Elastisitas
MPa dan Pa
A
Luas Penampang
cm,mm,mm2
xii Universitas Sumatera Utara
