RANCANGAN AWAL DAN STRATEGI PENGEMBANGAN RUDAL JELAJAH LAPAN Triharjanto R. H., Sofyan E.( Rlyadl A., Marian! L, Putro I. E Peneliti Pusat Teknologi Wahana Dirgantara, LAPAN
ABSTRACT The paper describes academic exercise of designing a cruise missile for Indonesian Armed Forces. The missile is intended to deliver 3 0 0 kg ordinance to t h e distance of 1000 km. The baseline design yield a vehicle with diameter of 530 mm, total length (with booster) of 4,6 m, and weight of 1300 kg. The vehicle h a s solid rocket booster a n d turbojet sustainer engine. The vehicle will have t h e capacity to fly to the pre-programmed target area autonomously by the u s e of its GNSS-INS system a n d homing to their target by the u s e of its optical target seeker or homing radar. The paper also discusses the strategy to develop t h e aforementioned missile. The design a n d t h e development strategy consider the limitation that Indonesian resources have in developing/supplying the missile's components. Therefore, the strategy development method involves capacity survey. The study resulted into missile development steps that grow in size a n d complexity. The milestones of t h e development are establishment of test vehicle with diameter of 100 mm for vehicle dynamic survey, test vehicle with diameter of 150 mm to study t h e deployable wing, handling of turbojet system a n d autopilot qualification, a n d test vehicle with diameter of 320 mm for seeker and d u m m y warhead. Keywords : Prelimenery design, Guided missile ABSTRAK Makalah ini adalah kajian akademik membahas desain dan strategi pengembangan rudal jelajah bagi Tentara Nasional Indonesia. Prasyarat bagi rudal ini adalah membawa 3 0 0 kg scnjata ke j a r a k 1000 km. Proses desain awal menghasilkan w a h a n a dengan diameter 5 3 0 mm dan panjang total (termasuk booster) 4,6 m d a n berat total 1300 kg. Rudal ini a k a n menggunakan booster b e r b a h a n b a k a r padat dan sustainer turbojet. Dengan m e n g g u n a k a n sensor GNSS-INS, w a h a n a ini a k a n mempunyai k e m a m p u a n u n t u k terbang secara otomatis ke lokasi yang telah diprogramkan dan mengenali s a s a r a n dengan optikal target seeker a t a u homing r a d a m y a . Makalah ini juga mendiskusikan strategi pengembangan rudal dimaksud. Disain awal serta strategi pengembangan dalam m a k a l a h ini j u g a memperhatikan keterbatasan-keterbatasan p a d a s u m b e r d a y a Indonesia dalam pengembangan d a n p e m a s o k a n k o m p o n e n / b a h a n baku. Strategi pengembangaii yang dipilih adalah mengoptimalkan produk yang tersedia di LAPAN d a n p e n d e k a t a n dengan w a h a n a uji yang meningkat dalam u k u r a n dan kompleksitas. W a h a n a uji yang a k a n digunakan p a d a proses pengembangan adalah berdiameter 100 mm u n t u k studi dinamika wahana, w a h a n a berdiameter 150 mm u n t u k pengujian sistem sayap Upat, p e n a n g a n a n sustainer turbojet, dan kualifikasi autopilot, dan w a h a n a berdiameter 3 2 0 u n t u k pengujian seeker dan simulasi warhead. Kata k u n c i : Rancangan awal, Rudal 1
PENDAHULUAN
LAPAN adalah inslansi pemerintah yang bertugas m e l a k u k a n riset di bidang 103
teknologi kedirgantaraan, yang salah satu t u g a s n y a adalah mengevaluasi pemanfaatan teknologi kedirgantaraan
yang m u n g k i n dapat m e n g u n t u n g k a n Indonesia. Salah satunya adalah pengg u n a a n peluru kendali sebagai sistem senjata penjaga selat d a n perairan Indonesia yang l u a s . Sebagai sistem senjata, pasar bagi rudal tidaklah terbuka. Ketersediaannya a m a t dibatasi oleh k e m a u a n politik Negara pembuat, oleh sebab itu LAPAN mencoba menelaah kemungkinan p e n g a d a a n sistem senjata ini dengan sedikit keterlibatan dari l u a r negeri. Rudal atau peluru kendali adalah senjata yang d i h a n t a r k a n menuju sasaran melalui p r o s e s penerbangan. Untuk m e n d a p a t k a n waktu mencapai s a s a r a n yang singkat u m u m n y a mempunyai pendorong berbasis roket. Pada sistem rudal terdapat 2 m o d a u n t u k dapat mencapai s a s a r a n , yakni secara balistik (hukum fisika tentang b e n d a j a t u h ) atau dengan m e n g g u n a k a n daya angkat aerodinamis. Moda k e d u a menghasilkan rudal lebih efisien, terutamajika menggunakan motor yang menggunakari oksigen dari atmosfer (air-breathing engine), d a n m u d a h dikendalikan, karena kecepatannya lebih rendah. Karena terbang p a d a trayektori datar, rudal moda ini disebut rudal jelajah [cruise missile). Makalah ini adalah kajian akademik m e m b a h a s desain d a n strategi pengembangan rudal jelajah bagj Tentara Nasional Indonesia. Prasyarat bagi r u d a l ini adalah membawa 300 kg senjata ke jarak 1000 k m . Makalah ini j u g a mendiskusikan strategi pengembangan rudal dimaksud. Karena rudal a k a n dibuat di Indonesia, desain awal serta strategi pengembangan yang disampaikan dalam makalah ini telah memperhatikan keterbatasan-keterbatasan p a d a s u m b e r d a y a Indonesia dalam pengembangan d a n pemasokan k o m p o n e n / b a h a n baku.
2
BATASAN/PRASAYARAT DESAIN
Prasyarat u n t u k j a r a k j a n g k a u 1000 km adalah d e n g a n m e n g a s u m s i kan bahwa Tentara Nasional Indonesia a k a n m e m b u t u h k a n senjata artileri presisi u n t u k bisa m e n u t u p seluruh
perairan Indonesia dari s a t u a n tembak darat. Moda operasi adalah menggunakan booster yang terbuat dari roket berb a h a n bakar HTTB (hydroxyl-terminated polybutadien) d a n sustainer dari mesin turbojet mini. Booster a k a n menghantark a n w a h a n a ke ketinggian d a n kecepatan tertentu, di m a n a sustainer akan melanjutkan dengan terbang secara otomatis mendekati target. Pilihan sistem propulsi didasari oleh s t u d i yang menyimpulkan bahwa kedua moda tersebut m e r u p a k a n yang paling optimal u n t u k performa d a n d i m e n s i / b e r a t yang diprasyaratkan (Fleeman, E.L., 2006 dan Georgia Institute of Technology, 2001). Dalam disain> ketinggian jelajah ditentukan oleh kinerja sustainer dan resiko t e r h a d a p deteksi radar lawan. Berdasarkan kinerja turbojet yang a d a p a d a literatur, kecepatan jelajah yang optimal (konsumsi bahan bakar terendah) adalah 0,7 m a c h p a d a ketinggian di atas 3 km. Berdasarkan b a t a s a n tersebut, konilgurasi rudal s a a t terbang jelajah h a r u s memiliki sayap dengan luas yang c u k u p u n t u k dapat mengangkat berat w a h a n a p a d a kecepatan 0,7 mach. Untuk bisa m e m e n u h i batasan statik margin p a d a fase penerbangan dengan roket [boosted flighty, sayap rudal h a r u s dilipat p a d a fase tersebut. Untuk mengendalikan s i k a p s a a t terbang jelajah, w a h a n a ini a k a n mempunyai bidang kendali p a d a bagian ekor dari sustainernya. S u d u t elevasi m a k s i m u m u n t u k peluncuran w a h a n a adalah 50°. Setelah propelan roket pendorong terbakar habis, motor tersebut akan dilepaskan dari roket. Dengan berkurangnya gaya dorong hingga lebih kecil dari berat rudal, s u d u t elevasi d a n kecepatan rudal akan berkurang. Saat s u d u t elevasi di bawah 20° d a n kecepatan di bawah transonik, sayap rudal a k a n dikembangkan. Selanj u t n y a , bidang kontrol a k a n melakukan stabilisasi a t a s roll d a n m e l a k u k a n trim atas pitch, sehingga rudal dapat terbang dengan memanfaatkan gaya angkat dari sayapnya. 104
G a m b a r 2 - 1 : Ilustrasi d a y a j a n g k a u rudal
Saat terbang jelajah, r u d a l a k a n secara otomatis terbang menuju d a e r a h target sesuai dengan programnya. Koreksi atas g a n g u a n trayektori dilakukan berdasarkan data yang didapatnya dari sistem Global Navigation Satellite System (GNSS)-Inertia Navigation System (INS). Rudal akan memulai mengurangi 105
ketinggian p a d a j a r a k 70 km dari target (sudut t u r u n 6-7 ). Pada fase ini seeker a k a n diaktifkan u n t u k mencari target sasaran. Seeker berbasis optik ini a k a n mencari posisi target relatif t e r h a d a p heading r u d a l d a n m e n u n t u n r u d a l k e targetnya.
Dengan moda penerbangan yang otomatis d a n tidak melibatkan emisi gelombang radio m e m b u a t sistem rudal ini tidak t e r p e n g a r u h 'jamming. N a m u n sensor tersebut j u g a memiliki keterb a t a s a n u n t u k h a n y a beroperasi s a a t siang h a r i / c u a c a cerah. J i k a diinginkan rudal dapat beroperasi p a d a malam hari/kemampuan pandang terbatas, m a k a seeker a k a n diganti dengan sistem r a d a r homing. Akurasi yang diharapkan dari rudal ini kurang dari 30 m, sehingga senjata yang dibawa didisain u n t u k tetap dapat menjalankan misinya dengan a k u r a s i tersebut. 3
DISAIN AWAL
3.1 Budget dari S i s t e m Diameter 530 mm ditentukan sebagai b a t a s a n awal bagi rudal jelajah k a r e n a dianggap r u a n g yang dimiliki cukup u n t u k mengakomodasi aperture dari seeker, warhead, d a n l u a s yang diperlukan u n t u k menghasilkan gaya dorong s a a t jelajah (sustainer). U n t u k k e m a m p u a n mobilitasnya, berat maksimum dari rudal ini h a r u s kurang dari 1500 kg. Dengan b e r a s u m s i bahwa berat dari w a h a n a yang a k a n melakukan terbang jelajah adalah 1000 kg, m a k a booster yang diperlukan seberat 250 kg (dengan berat propelan 200 kg). Booster a k a n berbasis motor roket
Aluminum/Ammonium Perchlorate/HTPB yang dikembangkan LAPAN dari pengalamannya membuat roket sonda. Propelan ini memiliki impulse specific (Isp) 220 s, d a n m a s a jenis 1600 k g / m 3 . Panjang motor yang diperlukan adalah 65 cm (panjang propelan booster 55 cm). U n t u k a l a s a n yang s a m a pula panjang m a k s i m u m dari w a h a n a tidak lebih dari 5 m. Perhitungan awal m e n u n j u k k a n b a h w a p a n j a n g booster a d a l a h 65 cm. Panjang dari sustainer adalah panjang dari turbojet d a n tangki b a h a n bakar, yang a k a n ditentukan oleh j u m l a h b a h a n b a k a r yang diperlukan w a h a n a . S e m e n t a r a panjang bagian payload a k a n terdiri dari panjang warhead ditambah sistem seeker dan kendali. 3.2 Aerodinamika-Propulsi Dengan panjang cord sayap 0,26 m, total bentang sayap 2 m, d a n p a d a ketinggian 7 km di a t a s p e r m u k a a n laut serta kecepatan 0,7 Mach, Coefficient of Lift (CL) yang diperlukan wing u n t u k bisa mengangkat w a h a n a adalah 0,6. Pada tingkat CL ini, sayap a k a n mempunyai Coefficient of Drag (CD) sebesar 0.04. Sementara t a b u n g w a h a n a diperkirakan mempunyai CD sebesar 0,3 k a r e n a geometri hidung rudal yang rasio L N / D n y a r e n d a h u n t u k mengakomodasi optik bagi seeker (http://en. wikipedia. org/wiki/General_Electric_ J 8 5 ; h t t p : / / 106
aerolapan.com/ localhost/aero9/ index. Html). Sehingga gaya dorong sustainer yang diperlukan adalah 300 kg. P a d a ketinggian 7 km dan kecepatan 0,7 m a c h , nilai SFC mesin turbojet adalah 0,9 [Georgia Institute of Technology, 2001). Hal ini berarti w a h a n a a k a n m e m e r l u k a n sekitar 400 kg b a h a n bakar u n t u k menghasi/kan daya dorong 3 0 0 kg selama 1,2 jam. Dengan diameter 53 cm, m a k a panjang tangki bahan bakar 190 cm. Jenis airfoil bagi sayap yang dipilih adalah NACA-2412, k a r e n a a k a n dapat otenghasUkan CL 0.6 p a d a s u d u t serang minimum (4 J. Karena s a y a p tersebut akan dilipat, sudut dihedralnya akan nol, sehingga s u d u t s e r a n g yang diperlukan akan dihasilkan oleh trim dari elevator. Mesin sustainer diasumsikan u n t u k bisa dihasilkan oleh industri Indonesia dengan memodifikasi mesin turbojet mini yang a d a di p a s a r a n hingga dapat menghasilkan daya dorong/per dimensi yang diperlukan. 3 . 3 Struktur-Sistem Hekanik Karena j u m l a h berat b a h a n bakar sustainer d a n warhead s u d a h mencapai 7 0 0 kg, j u m l a h b e r a t dari sistem avionik, s t r u k t u r d a n mesin turbojet tidak bisa lebih dari 3 0 0 kg. Sehingga, s t r u k t u r a k a n terbuat dari b a h a n yang ringan n a m u n mempunyai k e k u a t a n tinggi. Dengan mempertimbangkan k e m a m p u a n manufaktur dan biaya, didapat kandidat bahan s t r u k t u r w a h a n a seperti p a d a Tabel3-1. Rudal yang dirancang mempunyai konfigurasi seperti di a t a s dengan berasumsi bahwa sistem pemandu, navigasi, dan komputer pengendali a k a n m a s u k dalam hidung pesawat, sementara sistem warhead m e m p u n y a i b e n t u k silinder dengan radius 50 cm dan panjang 60 cm. Prediksi dari titik berat (CGJ j u g a diilustrasikan p a d a g a m b a r tersebut, di m a n a p u s a t m a s a saat penyalaan
107
booster adalah sekitar 2 5 0 cm dari ujung h i d u n g , p u s a t m a s a p a d a awal fase terbang jelajah adalah 2 0 0 cm dari ujung hidung d a n p a d a a k h i r fase terbang jelajah (tangki b a h a n b a k a r kosong) sekitar 160 cm dari ujung hidung. Dengan melipat sayap saat terbang m e n g g u n a k a n booster, m a k a stabilitas w a h a n a (static margin) s a a t fase tersebut dapat terjamin. Pada s a a t yang sama, pelipatan s a y a p menjamin terscdianya luas sayap yang diperlukan u n t u k fase terbang jelajah. Sistem pelipatan sayap didesain sedemikian rupa posisi pusat aerodinamik (CP) s a a t sayap dibcntangk a n m e m a d a i u n t u k menjamin stabilitas wahana. Tangki b a h a n bakar yang terintegrasi dengan sistem pompa didisain u n t u k meminimalkan p e r u b a h a n titik berat. Walaupun static margin sudah pasti positif, n a m u n p e m b a t a s a n a k a n laju p e r u b a h a n diperlukan u n t u k m e m u d a h k a n sistem autopilot p a d a rudal. Trade-off study dilakukan p a d a moda penyalaan sustainer. Salah satu skenario adalah menyalakan turbojet p a d a s a a t w a h a n a masih berada di peluncur. Saat gaya dorong dari sustainer turbojet stabil, p a d a m o d a p e l u n c u r a n d a r a t dan laut, roket booster dinyalakan, atau, p a d a m o d a p e l u n c u r a n dari pesawat, pin pemegang w a h a n a dilepaskan. Skenario k e d u a hanya berbeda p a d a moda peluncuran darat/laut, dimana sustainer dinyalakan di u d a r a setelah roket booster dilepaskan d a n kecepatan w a h a n a t u r u n di bawah transonik. Skenario p e r t a m a akan menghilangkan k e b u t u h a n u n t u k m e m b a w a motor penyala dan baterainya, n a m u n akan m e n a m b a h kompleksitas dari sistem pemisah booster. Sistem pemisah booster a k a n mengakomodasi aliran jet dari sustainer. Jet ini h a r u s diatur agar efeknya terhadap stabilitas w a h a n a minimal.
Gambar 3-1: Konfigurasi dasar rudal jelajah LAP AN dengan sayap dibentangkan (tidak sesuai skala) Skenario penyalaan sustainer di darat juga m e n a m b a h kompleksitas pada desain inlet turbojet. Karena k e c e p a t a n maksimum saat penyalaan booster adalah 400 m / s , inlet turbojet haras mempunyai p i n t u yang tegak l u r u s d e n g a n a r a h terbang sehingga turbojet tidak mengalami stall. Disain tersebut a k a n diakomodasi oleh sistem s a l u r a n u d a r a k e kompresor turbojet, k a r e n a kompleksitas geometrinya a k a n dibuat dari fiberglass epoxy. Komponen s t r u k t u r yang paling komplek dalam w a h a n a p a d a skenario ini adalah sistem p e m i s a h booster yang teringerasi dengan tail d a n nosel dari sustainer. Komponen tersebut a k a n menjadi tempat bagi aktuator pengen-
dali, nosel turbojet d a n sistem pemisah booster. 3.4
Guidance,
Navigation
and Control
Untuk m e m e n u h i persyaratan terbang otomatis, sistem p a n d u rudal terdiri dari INS, altimeter, GNSS, d a n optical seeker. Untuk pengendalian sikap, r u d a l a k a n m e n g g u n a k a n servo elektromekanis g u n a menggerakan bidang kendalinya. LAPAN telah m e m u l a i pengemb a n g a n sistem p e n g u k u r a n kinerja terbang p a d a program roket sondanya. Payload y a n g b i a s a dibawa roket LAPAN adalah sistem telemetri yang memberi d a t a posisi dari GNSS dan data daya dorong roket dari akselerometer yang 108
ditransmisikan via radio UHF. Pengembangan INS j u g a telah dimulai, dimana komponennya terdiri dari akselerometer dan piezoelectric gyro yang diintegrasikan dalam 3-axis. Komponen yang digunakan adalah spesifikasi industri n a m u n telah menjalani kualifikasi beban mekanik dengan uji terbang p a d a RX-150 dan RX-250. Perangkat lunak yang mengintegrasikan b a c a a n sensor tersebut divalidasi dengan simulator hardwarein-the-loop (HWIL) d a n uji terbang awal dengan pesawat aeromodel [low speed test bed). W a h a n a uji dengan kecepatan 0,3 Mach tengah dikembangkan u n t u k memvalidasi perangkat lunak penerbangan otomatis {autopilot). Autopilot p a d a rudal mengandalkan INS sebagai sensor u t a m a . Penggun a a n GNSS hanya u n t u k mengkalibrasi INS (memberikan data drift d a n bias), sehingga jika GNSS tidak m e n d a p a t signal satelit, tidak m e m b a h a y a k a n misi rudal. 4
STRATEGT PENQBHBANGAN
Strategi pengembangan dari rudal jelajah LAPAN adalah m e m b u a t w a h a n a uji terbang yang berkembang dalam u k u r a n dan kompleksitasnya. Pengembangan ini a k a n m e n g g u n a k a n pengalaman d a n fasilitas yang a d a di Pusat Teknologi W a h a n a Dirgantara (Pustekwagan), LAPAN. Pusat ini memiliki tugas u t a m a u n t u k m e n g e m b a n g k a n roket sonda, dimana saat ini telah berhasil mengembangkan prototip motor roket dengan diameter 15 cm d a n panjang 120 cm serta motor dengan diameter 25 cm dan panjang 3 0 0 cm, dengan berbagai konfigurasi (bintang 7, wagon wheel d a n silinder). Selain itu p u s a t ini j u g a telah mengembangkan motor dengan diameter 10 cm dan panjang 20, 40, d a n 100 cm u n t u k tujuan pengujian sensor. Pustekwagan j u g a memiliki a k s e s terhadap 2 fasilitas uji terbang roket. Yang pertama adalah stasiun peluncuran Pameungpeuk, J a w a Barat, yang 109
mempunyai downrange (darat-laut) hingga 200 km d a n opening range 50°. Yang kedua adalah Stasiun Peluncuran Pandanwangi, J a w a Timur, yang mempunyai downrange (darat-darat) 10 km dan lebar 3 km, serta 2 anjungan pengamat di tengah downrange. 4 . 1 RWX-100 Karena pengalaman LAPAN selama ini hanya p a d a roket balistik, pendekatan dalam pengembangan rudal jelajah dimulai dengan mempelajari dinamika w a h a n a s a a t terbang non-balistik. Saat ini Pustekwagan telah memiliki motor sustainer berdiameter 10 cm dengan gaya dorong 5 kg d a n waktu bakar 90 menit. Pusat ini juga telah mengembangkan sistem separasi yang tidak menggunakan piroteknik u n t u k roket diameter 10 cm. Sistem separasi memegang roket t a h a p 2 dengan gaya gesek d a n didorong lepas oleh t e k a n a n yang dikeluarkan oleh igniter roket t a h a p 2. Menggunakan komponen-komponen tersebut, pada akhir t a h u n ini a k a n diterbangkan RWX-100 {Roket-Wing-eXperiment). Roket yang terdiri dari motor booster 20 cm, sistem separasi d a n motor sustainer. Pada tabung payload a k a n dipasang sayap dengan cord 20 cm d a n bentang 20 cm. Karena sayap ini tidak dilipat, u n t u k menjamin stabilitas (staftc margin 1,0), akan dipasang Jin yang c u k u p besar pada booster-nya. Sensor yang a k a n dipasang pada rudal ini adalah GNSS, akselerometer di arah axial d a n gyro arah roll. Sistem telemetri UHF a k a n digunakan k a r e n a laju transmisi d a t a n y a masih rendah. Aktuator yang ditempatkan pada ekor sustainer akan mengendalikan sudut roll w a h a n a dengan melakukan closedloop dengan gyro roll Uji terbang RWX-100 telah dilakuk a n di fasilitas uji terbang Pandanwangi, dengan metode darat-laut, p a d a bulan November t a h u n 2 0 0 7 . Karena m e r u p a k a n uji terbang yang pertama, sustainer tidak diisi motor
roket, sehingga w a h a n a tidak terlalu memerlukan sistem separasi. Karena t a b u n g booster tidak a k a n terpisah, m a k a ekor s u s t a i n e r j u g a dibuat k a k u (tanpaaktuator). Total b e r a t w a h a n a 45 kg dengan gaya dorong booster 140 kg, d a n w a h a n a diluncurkan dengan elevasi p e l u n c u r a n 50°. Hasil uji m e n u n j u k k a n b a h w a prediksi dinamik w a h a n a c u k u p a k u r a t k a r e n a w a h a n a dapat terbang dengan stabil (trayektori w a h a n a mengikuti profil balistik) hinga mencapai j a r a k 6 km dengan waktu terbang hampir 80 detik. Misi dari uji terbang ini adalah mempelajari karakteristik roll selama fase penerbangan dengan booster, t u r u n n y a s u d u t elevasi di fase terbang b e b a s [ascending free flighty. Efek wing (dan juga kontribusi fin booster) telah terbukti dapat mengurangi laju roll roket secara pasif, demikian j u g a p e n u r u n a n s u d u t pitch p a d a s a a t terbang bebas sesuai dengan yang diperkirakan (sesuai dengan besaran static margin). Dengan hasil ini, uji terbang selanjutnya p a d a RWX-100 akan m e m b a w a aktuator p a d a ekor sustainer, motor sustainer d a n sistem separasi. 4 . 2 RWX-150-TJ Perancangan RWX-150-TJ {turbojet^ diawali dengan tersedianya mesin turbojet mini (diameter 10 cm) dengan gaya dorong 10 kg. Selain menjadi testbed bagi sistem pemasangan turbojet pada roket, w a h a n a ini j u g a a k a n menguji mekanisme pelipatan sayap dan autopilot Turbojet yang a d a memiliki laju konsumsi b a h a n bakar 0 , 2 5 l i t e r / m e n i t / k g gaya dorong. Perhitungan menunjukkan bahwa j u m l a h b a h a n b a k a r yang diperlukan u n t u k menyalakan turbojet selama 10 menit adalah 28 liter. Pada diameter 15 cm, panjang tangki b a h a n bakar yang diperlukan a d a l a h 1 4 0 c m . Sehingga panjang w a h a n a jelajah 2 4 0 cm d a n beratnya 62 kg. Untuk d a p a t m e m b a w a w a h a n a k e kecepatan 2 2 0 m / s , diper-
l u k a n booster dengan panjang 40 cm d a n diameter 15 cm. Berat booster ini 27 kg, sehingga b e r a t total w a h a n a 89 kg. Moda pelipatan sayap adalah Switch-blade, yakni sayap dibentangkan dengan m e m u t a r titik tengah k e d u a sayap. Dengan demikian panjang cord bisa semaksimal mungkin. Hal ini menjadi penting k a r e n a sayap dilipat/ dipasang p a d a V* diameter di a t a s garis axi-simetris agar d a p a t memberikan atabilitas roll secara pasif. Diharapkan p a d a saat dibentangkan, sayap a k a n memberikan efek pendulum sehingga bisa m e r e d a m roll yang mungkin diakibatkan saat booster. Konfigurasi ini menjadikan pada arah axial sayap terpasang p a d a titik t e n g a h tangki, y a n g a k a n menjadi b a t a s a n dari titik b e r a t w a h a n a . Ketinggian jelajah diperkirakan 500 m di atas p e r m u k a a n laut. Karena kecepatan jelajah w a h a n a 180 m / s , m a k a dalam tempo 10 menit akan dapat m e n e m p u h j a r a k 108 k m . Karena j a r a k ini s u d a h melampaui horizon, m a k a modifikasi t e r h a d a p m o d a uji terbang perlu dilakukan u n t u k menjamin stasiun telemetri dapat line-of-sight dengan roket. Karena line-of-sight stasiun telemetri Pameungpeuk p a d a ketinggian 500 m h a n y a k u r a n g dari 50 km, stasiun telemetri k e d u a dapat ditempatkan di atas k a p a l y a n g b e r a d a 5 0 k m dari pantai Pameungpeuk. Alternatif k e d u a adalah m e l a k u k a n p e l u n c u r a n roket searah dengan garis pantai dari atas kapal yang m e m b u a n g s a u h 10 km dari pantai. Hal ini m e m u n g k i n k a n menempatkan beberapa stasiun telemetri disepanjang garis p a n t a i . Karena tidak a d a persyaratan t r a n s p a r a n s i optik p a d a hidung w a h a n a RWX-150-TJ dirancang u n t u k raempunyai h i d u n g ogive yang tajam u n t u k dapat mencapai CD 0,27. Avionik berbasis GNSS-INS akan dipasang p a d a w a h a n a ini termasuk kamera CCD mini yang berfungsi u n t u k m e n a n g k a p gambar sistem separasi dan pembentang sayap. Karena kebutuhan 110
laju data semakin besar, m a k a sistem telemetri a k a n m e n g g u n a k a n frekwensi S-band. 7% dari berat w a h a n a akan didedikasikan u n t u k baterai yang a k a n memberi listrik u n t u k transmisi telemetri selama 12 mer.it. Diperkirakan uji t e r b a n g sistem ini bisa dilakukan dalam tempo s e t a h u n setelah uji terbang RWX-100. 4 . 3 RWX-320-OS Tujuan diperbesarnya wahana ke diameter 32 cm adalah u n t u k memberikan luas hidung yang c u k u p u n t u k menguji sistem seeker optik. Selain itu, dengan memperbesar diameter akan dapat meningkatkan gaya dorong turbojet (yang luas nozel gas b u a n g n y a lebih besar). Gaya dorong yang lebih besar akan mengakomodasi gaya angkat yang lebih besar. Rencana pengembangan ini berasumsi p a d a ketersediaan mesin turbojet dengan diameter 25-30 cm yang dapat memberi gaya dorong 45 kg dan memiliki efisiensi (laju k o n s u m s i b a h a n bakar) seperti mesin diameter 100 cm. Persyaratan u n t u k aperture bagi seeker elektro-optik menjadikan hidung w a h a n a terbuat dari material yang t r a n s p a r a n d a n b e r b e n t u k tumpul. Konfigurasi ini a k a n m e n a m b a h drag yang h a r u s dikompensasi. Perhitungan menunjukkan bahwa panjang total w a h a n a adalah 3 8 0 cm dengan berat total 362 kg. Panjang booster 45 cm a k a n memberikan gaya dorong sebesar 470 kg. Booster a k a n m e m b a w a w a h a n a p a d a k e c e p a t a n 180 m / s dan ketinggian 1,2 k m . W a h a n a jelajah a k a n membawa 126 kg b a h a n bakar yang diperlukan u n t u k terbang selama 15 menit. Sayap w a h a n a dirancang dengan prinsip yang s a m a dengan RWX-150 (memanfaatkan panjang d a n lebar tangki b a h a n bakar p a d a posisi 'A diameter di atas garis axi-simetris). Diperkirakan wahana ini bisa mengakomodasi warhead mini yang berbentuk silinder D32x80 cm dengan berat 50 kg. J a r a k j a n g k a u n y a diperkirakan 162 km. Ill
5
RENCANA UJI KUALIFIKASI
5.1 Pengujian T l n g k a t K o m p o n e n a. Avionik Komponen kunci dalam pengembangan w a h a n a terbang t a n p a awak adalah avtonic yang handal. Pada konteks ini berarti the strap-down INS d a n altimeter. Untuk mengembangkan INS, Bidang Kendali Pustekwagan LAPAN mengembangkan simulator hardware-inthe-loop (HWIL). Alat ini di a n t a r a n y a terdiri dari platform di a t a s gimbal 3-axis yang digunakan u n t u k mengkalibrasi gyro d a n menguji perangkat lunak pengendali yang dikembangkan. HWIL telah dapat beroperasi pada akhir t a h u n 2007, d a n pengujian a k a n dimulai awal t a h u n 2008. Setelah terkalibrasi sensor perilaku terbang d a n komputer pengendalinya akan diuji dengan menggunakan pesawat t a n p a awak. Pengujian a k a n m e n c a k u p sistem autopilot u n t u k : .
• terbang level dengan menggunakan gyro dan altimeter; • terbang mengikuu' waypoint yang sudah diprogramkan dengan p a n d u a n INS; • re-kalibrasi INS selama penerbangan dengan m e n g u n a k a n GPS. Hal ini penting u n t u k mendapatkan platform pengujian yang mendekati kondisi terbang s e s u n g g u h n y a . Untuk tujuan tersebut, Bidang Kendali Pustekwagan LAPAN tengah mempersiapkan pesawat t a n p a a w a k dengan ukuran menengah (panjang sekitar 2,5 m) yang dapat terbang hingga kecepatan 100 m / s (0,3 Mach), meggunakan mesin turbojet b.
Sustainer
Untuk mempelajari karakteristik dari mesin turbojet yang akan digunakan untuk sustainer, platform pengujian statik a k a n dibangun. Platform tersebut u n t u k mempelajari karakteristik gaya dorong sustainer d a n pola konsumsi b a h a n bakarnya.
5.2 Pengujian Angin
dengan
Terowongan
Terowongan angin subsonik LAPAN memilki kecepatan u d a r a m a k s i m u m k u r a n g dari 50 m / s (0,14 Mach) d a n seksi uji seluas 175 x 225 cm. Sementara itu, terowongan angin supersonik LAPAN mempunyai k e c e p a t a n u d a r a 2 6 7 hingga 4 0 0 m / s d a n l u a s seksi uji 40 x 40 cm (http://aerolapan.com/localhost/ a e r o 9 / index.html). Karena terowongan angin yang tersedia belum mendekati kecepatan terbang (fase sustainer) w a h a n a yang didisain, pengujian terbatas akan dilakukan u n t u k m e m a h a m i karakteristik w a h a n a secara kualitatif. Dari pemah a m a n tersebut, pemodelan komputasi numerik yang lebih mendekati kondisi terbang akan dilakukan u n t u k mensimulasikan k a r a k t e r wahana. Diharapkan pendekatan ini akan dapat mematangkan persiapan menuju uji terbang. Pengujian dengan terowongan angin yang telah dilakukan p a d a akhir t a h u n 2 0 0 7 a d a l a h p a d a model skala p e n u h RWX-150 di terowongan angin subsonik. Tujuan pengujian adalah : • Memahami stabilitas pitch-roll-yaw dari w a h a n a s a a t konfigurasinya b e r u b a h s a a t booster dilepas d a n sayap dibentangkan, • Menguji k e a n d a l a n sistem pemisah booster dan m e k a n i s m e pembentang sayap, • Menguji sistem kendali wahana; kem a m p u a n sensor u n t u k membaca ganguan p a d a sistem stabilitas dan k e m a m p u a n aktuator u n t u k mengatasinya. Hasil pengujian t a h a p awal mempunyai validitas data yang rendah, karena sensor yang dipasang tidak bekerja dengan baik. Pengujian ini a k a n diulangi lagi setelah perbaikan sensor di awal t a h u n 2 0 0 8 .
6
KESIMPULAN
Disain awal u n t u k rudal jelajah LAPAN telah dilakukan. Disain t e r s e b u t telah memperhatikan strategi pencapaian yang sesuai dengan batasan-batasan yang dimiliki oleh LAPAN. Strategi pencapaian yang dipilih adalah 'growing in size and complexity'. Tahapan yang dilalui menggunakan booster adalah roket s t a n d a r yang telah a d a (RX-100 d a n RX-150) d a n akan ada (RX-320) di LAPAN. T a h a p a n yang sama juga akan diambil u n t u k motor sustainer. T a h a p a n yang a k a n dilalui oleh avionik adalah 'growing in speed dimana uji darat, t e r m a s u k pengujian terowongan angin dilalui, sebelum diuji terbang d e n g a n p e s a w a t tanpa awak dengan kecepatan 0,1 Mach d a n 0,3 Mach, dan p a d a a k h i m y a m e n g g u n a k a n roket. T a h a p a n uji yang telah dilakukan di t a h u n 2007 adalah uji terbang model awal RWX-100 (tanpa moto sustainer d a n p e r m u k a a n kendali aktif) d a n uji awal terowongan angin p a d a model RWX-150. Hasil uji terbang dapat menjadi acuan u n t u k m e l a k u k a n uji terbang konfigurasi p e n u h RWX-100. Sementara uji terowongan angin perlu diulangi k a r e n a bacaan sensor belum optimal. DAFTAR RUJUKAN Fleeman, EX., 2 0 0 6 . Tactical Missile Design, AIAA Education Series, Reston, USA. Georgia Institute of Technology, Final Report of Navy Tactical Surface-toSurface Missile (NTSSM) Design; 2 0 0 1 , Atlanta, USA. http: / /en.wikipedia.org/wiki/General_El ectric_J85. http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/ airplane. http://aerolapan.eom/localhost/aero9/i ndex.html. Shevell, R.S.; Fundamental of Flight, 2 n d Ed., Prentice Hall Inc, 1999, New Jersey, USA.
112
