BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Umunya pesawat diklasifikasikan menjadi dua kategori yaitu sayap tetap
(fix wing) dan sayap putar (rotary wing). Pada sayap putar pesawat tersebut dirancang memiliki Vertical Takeoff and Landing (VTOL), pada pesawat ini juga
dirancang untuk dapat terbang horizontal seperti pesawat bersayap tetap namun
pada pesawat bersayap putar memiliki keunggulan yaitu kebutuhan landasan (run
way) yang pendek. Jika suatu pesawat memiliki kemampuan VTOL maka pesawat
tersebut memiliki keunggulan untuk mengemban misi tertentu seperti mengambil video atau gambar pada daerah yang sulit dijangkau oleh pesawat sayap tetap. Sampai saat ini industri penerbangan dan pusat penelitian di berbagai universitasuniversitas telah bekerja untuk merancang pesawat terbang dengan kemampuan VTOL dan melayang-layang seperti helikopter tanpa harus terbang berkeliling. Oleh karena itu, jenis pesawat rotary wing memiliki kemampuan yang lebih baik dari pada fix wing untuk menjalankan misi pengambilan gambar dari udara. Menurut Stepniewski dan Keys (1909: 36-42) [1] pesawat rotary wing terbagi atas empat jenis, yaitu single rotor, tandem, coaxial, dan tilt rotor. Berikut gambar 1.1 yang menjelaskan mengenai kontrol helikopter.
Gambar 1.1 Skema kontrol helikopter (Sumber: Stepniewski dan Keys (1909: 36)) I-1
I-2
Single
rotor
adalah helikopter yang memiliki satu rotor yang
menghasilkan gaya angkat dan gaya dorong serta memiliki satu rotor sebagai anti
torsi dengan sumbu yang berbeda.
Tandem rotor adalah helikopter yang memiliki dua buah rotor utama
sebagai penghasil gaya angkat, gaya dorong dan juga sebagai anti torsi dengan sumbu yang sama hanya saja berbeda poros. Coaxial rotor pada umumnya memiliki keuntungan, membuat agar
penerbangan lebih stabil. Ketika merancang sebuah helikopter rotor tunggal, perancang harus memastikan bahwa torsi yang dihasilkan oleh rotor utama
diimbangi oleh rotor ekor. Jika tidak, tubuh pesawat akan berputar berlawanan dengan arah rotasi dari situasi rotor hal ini sangat penting dan berbahaya. Dalam desain coaxial, rotor ditumpuk berubah dalam arah yang berlawanan, menghilangkan torsi satu sama lain untuk menghasilkan kondisi penerbangan stabil. Keuntungan lain desain adalah keamanan pada saat di ground. Karena helikopter coaxial tidak memerlukan rotor ekor, mereka lebih aman untuk didekati walaupun rotor masih bergerak. Ini adalah keuntungan sangat penting untuk aplikasi militer, di mana situasi mungkin tidak memungkinkan waktu untuk berhenti rotor sebelum pendekatan personil atau keluar dari pesawat. Helikopter coaxial juga umumnya mampu kecepatan yang lebih tinggi atau mampu menanggung berat yang lebih besar dibandingkan helikopter single rotor . Tilt rotor adalah sebuah pesawat yang menggunakan sepasang atau lebih
rotor bertenaga dipasang pada poros berputar pada ujung sayap untuk menghasilkan gaya angkat dan gaya dorong, dan memiliki kemampuan gabungan antara fix wing dan rotary wing. Pesawat ini memiliki kemampuan VTOL pada saat pesawat terbang vertikal maka rotor pesawat akan tegak lurus dengan fuselage akan tetapi pada saat terbang jelajah dan membutuhkan kecepatan yang
tinggi maka rotor akan sejajar dengan fuselage. Dalam mode ini sayap menyediakan lift, dan rotor menyediakan gaya dorong sebagai baling-baling.
I-3
Berdasarkan penjelasan di atas, maka dalam penyelesaian Tugas Akhir ini
penulis tertarik untuk merancang, membangun, dan menerbangkan sebuah
helikopter dengan kemampuan VTOL yaitu jenis helikopter coaxial yang memiliki kemampuan pemantauan udara. Adapun judul dari Tugas Akhir ini
adalah: Rancang Bangun Helikopter Coaxial BASTER B-3119 Untuk Unmanned Aerial Vehicle (UAV)
(Kaji Kinerja Aerodinamika)
1.2 Perumusan Masalah Permasalahan yang timbul dalam tugas akhir ini adalah belum banyaknya pengembangan pada helikopter coaxial sebagai helikopter pemantau, serta keunikan karakteristik aerodinamika yang dimiliki oleh helikopter coaxial. Dalam pembuatan tugas akhir ini dilakukan oleh tiga orang mahasiswa dengan lingkup: a. Perancangan dan pembuatan struktur dari helikopter coaxial BASTER B3119 yang dilakukan oleh Reza Septiana. b. Kaji kinerja aerodinamika pada helikopter coaxial BASTER B-3119 meliputi bentuk fuselage yang akan digunakan dan pemilihan rotor blades. c. Sistem kendali terbang pada helikopter coaxial BASTER B-3119 yang dibahas oleh Dicko Ramadhan A.U. Pada penulisan laporan tugas akhir ini, penulis mengambil permasalahan mengenai aspek aerodinamika.
1.3 Tujuan Tujuan dari kegiatan Tugas Akhir ini secara garis besar yaitu sebagai berikut: a. Merancang, membangun, dan menerbangkan helikopter coaxial dengan kemampuan pemantauan udara.
I-4
b. Mengetahui kinerja aerodinamika pada helikopter coaxial BASTER B3119.
1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Lingkup pekerjaan yang dilakukan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: a. Studi parametrik helikopter pembanding.
b. Perancangan helikopter coaxial BASTER B-3119.
c. Pengujian numerik untuk rotor dalam 2 dimensi.
d. Pengujian numerik untuk helikopter coaxial BASTER B-3119 dalam 3 dimensi. e. Pengujian Penerbangan helikopter coaxial BASTER B-3119 Adapun batasan masalah yang ditentukan dalam perancangan dan kaji kinerja aerodinamika helikopter coaxial BASTER B-3119 ini adalah sebagai berikut: a. Kaji kinerja aerodinamika didasarkan pada koefisien dan gaya aerodinamika yang didapatkan dari hasil pengujian FLUENT. b. Kaji kinerja aerodinamika hanya dilakukan dengan simulasi 2D, sedangkan simulasi 3D hanya untuk menyimulasikan pola aliran dan gayagaya aerodinamika helikopter. c. Simulasi 3D dikondisikan helikopter dalam keadaan hover .
1.5 Metodologi Metodologi kerja yang penulis gunakan dalam pembuatan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: a. Studi Literatur (Studi Kepustakaan) Melalui langkah ini penulis berusaha untuk mendapatkan teori-teori penunjang guna membantu dalam merancang suatu helikopter serta menganalisis karakteristik aerodinamika helikopter.
I-5
b. Studi Numerik
Pengujian numerik 2D pada rotor blades untuk mengetahui , , dan pengujian numerik 3D pada model helikopter coaxial BASTER B-3119 untuk mengetahui pola aliran yang terjadi.
c. Studi Eksperimental Pengujian penerbangan pada helikopter coaxial BASTER B-3119 untuk
mengetahui kestabilan, kinerja helikopter dan kinerja kamera yang
digunakan.
d. Studi Lapangan (Observasi)
Penulis mengadakan pengamatan langsung ke Persatuan Aeromodelling
Bandung (PAB) serta ke Toko Hobby Aeromodelling Plasa Semanggi yang merupakan toko aeromodelling di Jakarta. e. Konsultasi Penulis berkonsultasi kepada dosen pembimbing Tugas Akhir yang mempunyai pengalaman di bidang aeronautika serta kepada pihak-pihak yang memiliki hobby di bidang aeromdelling.
1.6 Sistematika Penulisan Penulisan Tugas Akhir ini dijabarkan lebih jelas dalam bab-bab yang disusun secara sistematis untuk memudahkan pemahaman para pembaca. Adapun sistematika pembahasannya adalah sebagai berikut: BAB I
Pendahuluan Membahas mengenai latar belakang masalah, tujuan, batasan masalah, metode kerja, sistematika penulisan Tugas Akhir.
BAB II
Landasan Teori Bab ini terdiri atas tiga sub bab. Sub bab pertama membahas dasar teori aerodinamika. Sub bab kedua membahas dasar perancangan helikopter yaitu membahas mengenai sistem rotor dan helikopter coaxial itu sendiri. Dan sub bab ketiga membahas dasar teori CFD Fluent.
I-6
BAB III
Metode Penyelesaian Menguraikan konfigurasi pembanding helikopter coaxial yang diikuti
IV BAB
menganalisis aerodinamika, serta membahas pengujian helikopter.
BAB V
Pengujian Numerik dan Penerbangan Membahas mengenai pengujian numerik 2D dan 3D untuk
dengan proses perancangan awal helikopter coaxial BASTER B-3119.
Penutup Bagian ini berisi semua kesimpulan yang dihasilkan dari serangkaian proses penulisan dan juga saran-saran sebagai tuntunan perbaikan dan pengembangan berikutnya.
