LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING
Skripsi dengan judul :
PERANCANGAN PESAWAT MODEL FLYING SAUCER 4 MOTOR DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA V5R16 DAN PEMBUATAN PROTOTYPE
Yang dipersiapkan oleh : Nama
: Aziz Nurhusna
Nomor Mahasiswa
: 05050012
Jurusan
: Teknik Penerbangan
Telah memenuhi persyaratan dan siap untuk diujikan
Disetujui pada Tanggal 12 Juli 2010
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Djarot Wahyu Santoso, MT
Ir. Heru Yudanarsa ii
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN PESAWAT MODEL FLYING SAUCER 4 MOTOR DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA V5R16 DAN PEMBUATAN PROTOTYPE
Yang dipersiapkan dan disusun oleh : Aziz Nurhusna NIM : 05050012 Telah dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada tanggal 16 Juli 2010 dan dinyatakan telah memenuhi syarat guna memperoleh Gelar Sarjana Teknik Susunan Tim Penguji Nama lengkap
Tanda tangan
Ketua Penguji : M. Ardi Cahyono,ST, MT.
.........................
Penguji I
: M. Ardi Cahyono,ST, MT.
.........................
Penguji II
: Rully Medianto, ST
.........................
Penguji III
: Karseno KS, INZ, SE, MM
........................ Yogyakarta, 16 Juli 2010
Jurusan Teknik Penerbangan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Ketua Jurusan
Ir. Djarot Wahyu Santoso, MT. iii
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini saya : Nama
: Aziz Nurhusna
Nomor Mahasiswa
: 05050012
Jurusan
: Teknik Penerbangan
Judul Skrips
: Perancangan pesawat model flying saucer 4 motor dengan menggunakan software CATIA V5R16 dan
pembuatan
prototype
Menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil pekerjaan saya sendiri dan sepanjang pengetahuan saya tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau telah dipergunakan dan diterima sebagai persyaratan penyelesaian studi pada universitas atau instansi lain, kecuali pada bagianbagian tertentu yang telah dinyatakan dalam teks.
Yogyakarta, 12 Juli 2010 Yang Menyatakan
Aziz Nurhusna NIM. 05050012
iv
LEMBAR PERSEMBAHAN
Skripsi ini kupersembahkan kepada : ALLAH SWT beserta Nabi Muhammad SAW Atas segenap limpahan rahmat dan karunia-NYA Shalawat salam teruntuk kekasih-NYA Atas syafaatnya di akhirat kelak Terima kasih teramat sangat bagi kedua orang tuaku Bapak dan Ibu atas segala cinta kasih Pengorbanan serta do’anya buatku Kupersembahkan karya ini untuk mereka Yang telah menjadi dorongan kuatbuatku Untuk menyelesaikan karya ini Adikku sayang Jalanmu masih panjang Buatlah Bapak dan ibu bangga Seluruh keluarga besarku Dosen – dosen STTA Yogyakarta Teman – teman terbaikku komunitas aeromodelling semua dan Teman – teman terbaikku Teknik Penerbangan angkatan 2005.
v
KATA PENGANTAR
Tiada kata yang paling indah selain ungkapan puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Perancangan pesawat model flying saucer 4
motor dengan menggunakan software CATIA dan pembuatan
prototype”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik (ST) Jurusan Teknik Penerbangan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta. Bantuan serta dukungan dari berbagai pihak sangat membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu dalam memberikan dorongan dan motivasi demi kelancaran penulisan skripsi ini. Untuk itu dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.
Kedua orang tua saya bapak dan ibu tercinta atas kasih sayang, doa, motivasi, dan dukungan baik berupa moral dan material sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi ini dengan baik.
2.
Adikku tersayang, Kakek dan Nenek serta Keluarga tercinta kami yang telah memberikan doa dan dukungan terhadap penulis.
3.
Bapak Marsma TNI (Purn) Ir. Sutjianto S., MT, selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta.
4.
Bapak Ir. Djarot Wahyu Santoso, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Penerbangan STTA Yogyakarta.
5.
Bapak Ir. Djarot Wahyu Santoso, MT, selaku Dosen Pembimbing Utama yang telah banyak membantu memberikan koreksi, bimbingan dan masukan dengan penuh kesabaran dan keikhlasan.
vi
6.
Bapak Ir. Heru Yudanarsa, selaku Dosen Pembimbing Pendamping, yang telah banyak membantu memberikan koreksi, bimbingan, dan masukan dengan penuh kesabaran dan keikhlasan.
7.
Bapak M. Ardi Cahyono,ST, MT selaku dosen penguji 1 pada skripsi saya.
8.
Bapak Rully Medianto, ST selaku dosen penguji 2 pada skripsi saya.
9.
Bapak Karseno KS, INZ, SE, MM selaku dosen penguji 3 pada skripsi saya.
10. Bapak dan ibu dosen di jurusan teknik penerbangan STTA Yogyakarta yang telah memberikan bekal ilmu dan pengetahuan kepada penulis. 11. Bapak Ishadi, saya ucapkan terima kasih untuk dukungan yang telah membantu saya mencari sparepart untuk perancangan dan pembuatan pesawat saya. 12. Teman-teman jurusan Teknik Penerbangan angkatan 2005 saya ucapkan terima kasih untuk dukungan, kebersamaan, dan semuanya selama ini. 13. Teman-teman komunitas aeromodelling terima kasih untuk dukungan, semangat, kebersamaannya selama ini serta ilmu tentang pesawat model. 14. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu baik moril maupun materil. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca sekalian terutama bagi penulis itu sendiri.
Yogyakarta, 12 Juli 2010
Penulis
vii
PERANCANGAN PESAWAT MODEL FLYING SAUCER 4 MOTOR DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA V5R16 DAN PEMBUATAN PROTOTYPE Oleh : Aziz Nurhusna
ABSTRAK
Flying Saucer 4 motor merupakan teknologi terbaru dalam dunia pesawat model.
Dikemudikan
system
control
4
chanel
yang
dilengkapi
gyro
terkomputerisasi 3 dimensi yang dapat menstabilkan posisi pesawat model dan accelerometer. Flying Saucer 4 motor termasuk pesawat fixed-wing VTOL (Vertical Take-Off and Landing) dengan tujuan awal sebagai indoor flyer atau pun outdoor flyer. Agar pesawat model yang akan dibuat dapat terbang dengan baik maka kita harus memperhatikan beberapa aspek yaitu dari segi kontruksi struktur, control system, engine elektrik system dan cara pembuatan yang baik dan benar. Hasil dari pengukuran saya mendapatkan 0.008 kg untuk berat motor dan 0.0105 kg untuk berat dari pesawat keseluruhan. Dan hasil dari analisis pengukuran masing-masing motor,dudukan motor dan propeller 800 dan 1100 berlawanan jarum jam. Dalam perancangan pesawat model flying saucer 4 motor
ini
menggunakan software CATIA V5R16. Setelah itu diaplikasikan ke dalam pembuatan prototype kemudian di analisis hasil performance dan kestabilan pesawat saat dilakukan uji terbang.
Kata Kunci: Gyro, Accelerometer, VTOL, Control system, dan Engine elektrik system, CATIA V5R16. viii
MOTTO
Βαρανγ σιαπα µεριντισ ϕαλαν µενχαρι ιλµυ µακα Αλλαη ακαν µεµυδαηκαν βαγινψα ϕαλαν κε συργα. ( ΗΡ. Μυσλιµ )
Ορανγ ψανγ βερπενγεταηυαν τιδακ ακαν µερασα ασινγ διµαναπυν ια βερ αδα δαν Ορανγ ψανγ τιδακ βερπενγεταηυααν ακαν µερασα ασινγ διµαναπυν ια βε ραδα. Παντανγ υχαπκαν κατα ∀ τερλαµβατ ∀ υντυκ σεβυαη Κεσυκσεσσαν. Βιλα µασιη αδα ∀ ΚΕΨΑΚΙΝΑΝ ∀ δι δαδα. Βαλυτ δενγαν Σεµανγατ δαν Κεµαυαν. Παστικαν µελαλυι κεβερανιαν υντυκ µενχαπαι χιτα−χιτα συκσεσ παστι κιτα ραιη. Χοβα δαν τερυσ µενχοβα λαγι τακ αδα ψανγ συλιτ δι δυνια ινι µασα δεπα ν αδα δι τανγαν κιτα.
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL....................................................................................... i LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING..................……………........... ii LEMBAR PENGESAHAN………………...……………………………….
iii
LEMBAR PERNYATAAN…………………………………………………
iv
LEMBAR PERSEMBAHAN….....................................................................
v
KATA PENGANTAR....................................................................................
vi
ABSTRAK......................................................................................................
viii
MOTTO..........................................................................................................
ix
DAFTAR ISI................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiv DAFTAR TABEL …….................................................................................. xvi DAFTAR SIMBOL ……............................................................................... xvii BAB I
PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang Masalah...............…....................................
1
1.2 Rumusan Masalah………………...…..................................
3
1.3 Tujuan Penulisan……………………..…............................. 3 1.4 Manfaat Penulisan................................................................. 3
BAB II
1.5 Batasan Masalah…………………………………………...
4
1.6 Metode Penelitian………………………………………….
4
1.7 Sistematika Penulisan……………………………………..
5
LANDASAN TEORI
7
2.1 Kajian Pustaka....................................................................... 7 2.1.1 Teori Dasar Pesawat Model………………………… 7 2.2 Bagian-bagian Pesawat Model……………………………. x
8
2.2.1 Fuselage…………………………………………………..
9
2.2.2 Tail Boom………………………………………………… 9 2.2.3 Motor……………………………………………………… 9 2.2.4 Landing Skid …………………………………………….. 2.3 Jenis-jenis …………..…………….…………………………
9
2.3.1 Jumlah Rotor……………………………………………..
10
2.3.2 Penggunaan Alat Pendarat …………………………
10
2.4 Gaya Pada Pesawat …………………………………………
10
2.4.1 Terbang Stasioner (Hovering)…...………………….
10
2.4.2 Terbang Maju ( Forward )……………………………..
11
2.4.3 Terbang Mundur ( Rearward )……………………...
17
2.4.4 Terbang Naik (Ascending)……………………….....
19
2.4.5 Terbang Turun (Descending )………………………….
21
2.4.6 Terbang Kanan ( Right )…………………………….....
22
2.4.7 Terbang Kiri ( Left )………………………………... 24 2.5 Kontrol Gerak……………………………………………...
26
2.5.1 Terbang Stasioner (Hovering)…...………………….
282
2.5.2 Terbang Maju ( Forward )……………………………..
29
2.5.3 Terbang Mundur ( Rearward )……………………...
30
2.5.4 Terbang Naik (Ascending)……………………….....
30
2.5.5 Terbang Turun (Descending )………………………….
31
2.5.6 Terbang Kanan ( Right )………………………………..
32
2.5.7 Terbang Kiri ( Left )………………………………… 32 2.6 Teori Propeller …………………………………………...
33
2.6.1 Pengertian Airfoil.......................................................
33
2.6.2 Gaya Angkat (Lift) dan Gaya Hambat (Drag)...........
34
2.6.3 Center Of Pressure.....................................................
33
2.7 Teori Bahan………...……………………………………… 36 2.8 Control System Pesawat……………………………………
37
2.9 Engine Electric System…………………………………….. 382 2.10Battery System…………………………………………....... 39 xi
2.11Software Catia....................................................................... 39 BAB III
METODE PEMBUATAN
39
3.1 Pembuatan Model Dengan Catia ……….............................
41
3.1.1 Pembuatan Kontruksi Canopy..…...………………..
41
3.1.2 Pembuatan Kontruksi Fuselage……………………….
42
3.1.3 Pembuatan Konstruksi TailBboom dan Dudukan 43 Motor………………………………………………. 3.1.4 Pembuatan Konstruksi Connecting Flange………...
44
3.1.5 Pembuatan Konstruksi Landing Gear System……… 45 3.1.6 Assembly Dari Semua Kontruksi…………………... 46 3.2 Pembuatan Model Prototype.................................................
46
3.2.1 Tahap Pembuatan Pengerjaan Pesawat…………….
47
3.2.1.1 Fase Pengerjaan Canopy.………………...
48
3.2.1.2 Fase Pengerjaan Fuselage………………...
492
3.2.1.3 Fase Pengerjaan Tail Boom dan Dudukan 49 Motor……………………………………... 3.2.1.4 Fase Pengerjaan Connecting Flange……... 50 3.2.1.5 Fase Pembuatan Landing Gear System…...
50
3.2.1.6 Fase Assembly……………………………
51
3.2.1.7 Fase Pemasangan Engine Elektric System..
51
3.2.1.8 Fase Pemasangan Propeller………………
52
3.2.1.9 Fase Pemasangan System Bahan Bakar….. 55 3.2.1.10 Fase Perakitan Control System…………… 56 3.2.1.11 Ground Test Engine……………………… BAB IV
ANALISIS DAN PRESTASI TERBANG
56 59
4.1 Hasil Test Flight Pesawat...................................................... 61 4.1.1 Prestasi Tinggal Landas...........................................
61
4.1.2 Prestasi Terbang Menanjak.......................................
61
4.1.3 Prestasi Terbang Jelajah…………………………… 61 4.1.4 Prestasi Terbang Menurun…………………………
622
4.2 Hasil Kestabilan Pesawat......................................................
622
xii
4.2.1
Kestabilan Pada Saat Terbang Stasioner (Hovering)
63
4.2.2 Kestabilan Pada Saat Terbang Maju (Foreward) dan 63 Mundur (Rearward)……………………………….. 4.2.3 Kestabilan Pada Saat Terbang Naik (Ascending) dan 63 Turun (Descending)………………………………... 4.2.4 Kestabilan Pada Saat Terbang Kekanan dan kekiri..
64
4.3 Hasil Pemasangan Motor, Dudukan Motor dan Propeller...
64
4.4 Hasil Perhitungan dari Gaya-gaya yang bekerja pada 65 TailBoom………………………………………………....... 4.4.1 Terbang stasioner (hovering)………………………. 67 4.4.2 Terbang Maju ( Forward )…………………………
70
4.4.3 Terbang Mundur ( Rearward )……………………..
74
4.4.4 Terbang Naik (Ascending)………………………..... 75
BAB V
4.4.5 Terbang Turun (Descending )……………………...
76
4.4.6 Terbang Kanan ( Right )……………………………
77
4.4.7 Terbang Kiri ( Left )………………………………..
78
KESIMPULAN DAN SARAN
79
5.1 Kesimpulan…………………………………………….......
80
5.2 Saran……………………………………………………….. 80 DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………….
81
LAMPIRAN
82
xiii
DAFTAR GAMBAR
xiv
Gambar 2.1
Pengelompokan pesawat model...........................................
Gambar 2.2
Bagian-bagian pesawat......................................................... 8
Gambar 2.3
Gaya-gaya yang bekerja…………………………………... 11
Gambar 2.4
Gaya-gaya pada saat stasioner (hover)…............................
11
Gambar 2.5
Bidang ruang........................................................................
12
Gambar 2.6
Pesawat terbang stasioner (hover)………………………… 15
Gambar 2.7
Gaya-gaya pada saat terbang maju ( foreward ) …………
Gambar 2.8
Pesawat terbang maju........................................................... 18
Gambar 2.9
Gaya-gaya pada saat terbang mundur ( rearward)..............
19
Gambar 2.10
Pesawat terbang mundur......................................................
20
Gambar 2.11
Gaya-gaya pada saat terbang naik........................................ 21
Gambar 2.12
Pesawat terbang naik…........................................................ 22
Gambar 2.13
Gaya-gaya pada saat terbang turun......................................
22
Gambar 2.14
Pesawat terbang turun…......................................................
23
Gambar 2.15
Gaya-gaya pada saat terbang kekanan.................................
24
Gambar 2.16
Pesawat terbang kekanan.....................................................
25
Gambar 2.17
Gaya-gaya pada saat terbang kekiri.....................................
26
Gambar 2.18
Pesawat terbang kekiri.........................................................
27
Gambar 2.19
Stick remote control.............................................................
28
Gambar 2.20
Arah stick remote control terbang stasioner........................
29
Gambar 2.21
Arah stick remote control terbang maju ( foreward )……..
30
Gambar 2.22
Arah stick remote control terbang mundur…..…………....
30
Gambar 2.23
Arah stick remote control terbang naik………………….... 31
Gambar 2.24
Arah stick remote control terbang turun………..………....
32
Gambar 2.25
Arah stick remote control terbang kekanan…….………....
32
Gambar 2.26
Arah stick remote control terbang kekiri….……………....
33
Gambar 2.27
Airfoil dan bagian-bagiannya...............................................
34
Gambar 2.28
Tekanan udara lebih tinggi dari tekanan atmosfir………… 37
Gambar 2.29
Pressure distribution lines...................................................
Gambar 2.30
Cara kerja remote control..................................................... 38
Gambar 3.1
Kontruksi Canopy …………............................................... xv
7
17
37 42
Gambar 3.2
Kontruksi fuselage ……………..........................................
43
Gambar 3.3
Kontruksi tail boom dan dudukan motor……………….....
44
Gambar 3.4
Konstruksi connecting flange............................................... 45
Gambar 3.5
Konstruksi landing gear system...........................................
Gambar 3.6
Assembly semua kontruksi………………………………… 47
Gambar 3.7
Canopy……………….……………………………………
49
Gambar 3.8
Fuselage ……………………..……………………………….
49
Gambar 3.9
Tail boom dan dudukan motor………………………….....
50
Gambar 3.10
Connecting flange................................................................
50
Gambar 3.11
Landing gear system………………………………………
51
Gambar 3.12
Assembly semua kontruksi………………………………… 52
Gambar 3.13
Engine elektric system…………………………………….. 52
Gambar 3.14
Propeller…………………………………………………..
55
Gambar 3.15
Battery……………………………………………………..
56
Gambar 3.16
Control System……………………………………………
57
Gambar 3.17
Infrared transmitter……………………………………….. 57
Gambar 3.18
Motor…………………………………………………….... 58
Gambar 3.19
Receiver infrared………………………………………….. 59
Gambar 3.20
Battery…………………………………………..................
Gambar 4.1
Gaya-gaya yang bekerja…………………………………... 68
Gambar 4.2
Bidang ruang........................................................................
68
Gambar 4.3
Terbang stasioner tail boom (hovering)…………………..
70
Gambar 4.4
Gaya pada saat terbang maju ( foreward )...........................
74
Gambar 4.5
Gaya pada saat terbang mundur ( rearward )......................
75
Gambar 4.6
Gaya pada saat terbang naik (ascending)…………………. 76
Gambar 4.7
Gaya pada saat terbang turun (descending )……………….
Gambar 4.8
Gaya pada saat terbang kekanan( right ).............................. 78
Gambar 4.9
Gaya pada saat terbang kekiri ( left )...................................
xvi
46
59
77 79
DAFTAR SIMBOL xvii
F
Gaya gravitasi antara dua partikel
W
Gaya gravitasi bumi
X, Y, Z
Posisi koordinat
X’, Y’, Z’
Turunan posisi koordinat dari X, Y, Z
r
Jarak antara dua partikel
x, y, z
position in body coordinate frame
R
Resultante
i, j, k
Arah sumbu-sumbu x, y, z
α
Sudut antara sumbu x dengan F
θ
Sudut antara sumbu y dengan F
β
Sudut antara sumbu z dengan F
M
Moment
ρ
Kerapatan Udara
Vr
Kecepatan relatif pada propeller
S
Luas propeller
Cz
Luas permukaan propeller
DAFTAR PUSTAKA
xviii
1. Hibbeler, R. C, 1998, Mekanika Teknik Statik, Victory Jaya Abadi, Jakarta 2. Netherlon, L, 1986, Aero Modellers’Hand book, wellingborough, New York 3. Sardjadi Djoko,1987, Diktat Teori Airfoil, ITB 4. Sham Tickoo, Prof, CATIA V5R15 for Designer, USA 5. Surdia Tata, Prof, Dr, M. S. Met. E. & Saito Shinroku, Prof, Dr, 2005, Pengetahuan Bahan Teknik, PT Pradnya paramita, Jakarta 6. Zam Zamidra Efry, 2003, Mudah Menguasai Elektronika, Penerbit Indah, Surabaya 7. Modul Praktikum Perancangan Pesawat Terbang, 2008, Laborat Komputer Jurusan Teknik Informatika STTA, Yogyakarta 8. http://www.microdrones.com 9. http://www.microdrones.co.uk/pdfs/mdFLY.pdf 10. http://www.copters.com/helo_aero.html 11. http://www.snelflight.co.uk/JJ-RF-Receiver-Manual.pdf 12. http://en.wikipedia.org/wiki/Gyrocopter 13. http://www.snelflight.co.uk/RFmodule.htm#upgrade 14. http://www.snelflight.co.uk/shop/Shop___JUMP_JET____and_Spares___ Accessories_.htm 15. http://www.snelflight.co.uk/shop/Shop___Hoverfly_and_Chinook_Spares _and_Accessories.htm 16. http://www.snelflight.co.uk/downloads/JJmanual.pdf 17. http://www.snelflight.co.uk/feedback-JJ.htm#top 18. http://www.google.co.id/#hl=id&q=quad+rotor+rc&meta=&aq=f&aqi=&a ql=&oq=&gs_rfai=&fp=337ae19756b80444
xix
