SEMINAR NASIONAL TEKNOLOGI TERAPAN 2014 (SNTT 2014) SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA (SV UGM)

SEMINAR NASIONAL TEKNOLOGI TERAPAN 2014 (SNTT 2014) SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA (SV UGM)

“Membangun Kedaulatan Bangsa Melalui Budaya, Sains, dan Teknologi”

Yogyakarta, 15 November 2014

SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2014

Prosiding Seminar Nasional Teknologi Terapan SV UGM 2014

i

PROSIDING

SEMINAR NASIONAL TEKNOLOGI TERAPAN (SNTT) 2014

ISBN 978-602-1159-06-4

© 2014 oleh:

Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada

Hak Publikasi dilindungi oleh Undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian maupun seluruh isi prosiding ini dalam bentuk apapun tanpa izin tertulis dari penerbit.

ii


SUSUNAN PANITIA

Penanggung Jawab Ir. Hotma Prawoto S., M.T. (Direktur Sekolah Vokasi) Ma’un Budiyanto, ST., MT. (Wakil Direktur Bidang Penelitian Pengabdian Masyarakat dan Kerjasama) Wikan Sakarinto, ST., M.Sc., Ph.D. (Wakil Direktur bidang Akademik dan Kemahasiswaan) Ir. Heru Budi Utomo, MT. (Wakil Direktur bidang SDM dan Keuangan)

Tim Penelitian dan Pengabdian (PPM) SV UGM Tahun 2014 Andhi Akhmad Ismail, ST., M.Eng Alif Subardono, ST., M.Eng. drh. Fatkhanuddin Aziz, M.Biotech

Ketua Panitia Ir. F. Eko Wismo Winarto, M.Sc., Ph.D.

Tim Pelaksana Ihda Arifin Faiz, SE., M.Sc (Koordinator) Sekretaris Bendahara Tim Kreatif Acara

Humas

: Dwinda Meilia Rizqi : Wiwid Haryunika : Peni Purnawati : Almas Barliyan : Mohammad Tsalatsa Rizal : Adin Putri Wijaya : Nurul Wulandari : M. Bagus Gading : Joni Iskandar : Sri Kusumastuti : Nasrohtin

Perkap

Edit

: Achmad Bakhtiar : Ryanda Dwi Nindya : Putra Diyan N : Luhur Wasisa : Aditya Rikky S : Aldryn Lazari : Rofi Addy Nugroho : Indra Lukmana : Liana Nurlita Sari : Ja’far


iii

TIM REVIEWER

Drs. Winarto Aris Muandar, SS., M.Hum Drs. Muslikh Madiyanto, M.Hum Drs. Machmoed Effendie, M.Hum Drs. Suprapto, M.Ikom Abdul Ro’uf, M.Ikom Dr. Wahyudi Istiono, M.Kes Ir. Lukman Subekti, MT. Muhammad Arrofiq, ST., MT., Ph.D. Dr. Ir. Adi Djoko Guritno, MSIE Dr. Moh. Affan Fajar Falah, STP., M.Agr Agus Kurniawan., ST., MT., Ph.D Nursyamsu Hidayat, ST., MT., Ph.D

Dr. Budiadi, S.Hut., M.Agr.Sc Rohman, S.Hut., MP Drh. Erif Maha Nugraha Setiawan, M.Sc Lilik Dwi Setyana, ST., MT Ir. Felixtianus Eko Wisni Winarto, M.Sc., Ph.D Prof. Tri Widodo, M.Ec.Dev., Ph.D Dr. Sony Warsono, MAFIS Drs. Retnadi Heru Jatmiko, M.Sc Dr. Nurul Khahim, S.Si., M.Si Ir. Prijono Nugroho, MS., Ph.D Joko Setiono, SH., M.Hum Prof. Bambang Purwanto, MA.

Alamat Sekretariat Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada Jl. Kaliurang Km 1, Sekip 1 Yogyakarta Telp/Fax: (0274) 541020 Website: www.sntt.sv.ugm.ac.id Email: [email protected]

iv


DAFTAR ISI Halaman Judul ........................................................................................................................... i Hak Cipta ................................................................................................................................... ii Susunan Panitia.......................................................................................................................... iii Kata Pengantar ........................................................................................................................... v Daftar Isi .................................................................................................................................... vi ANALISA KEGAGALAN DAN PENGEMBANGAN MATERIAL BAJA COR TAHAN PANAS SCH 22 PADA KASUS LIP REPLACEABLE (Achmad Sambas) ................................................................ 1 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN CADCAM POST PROCESSOR PADA MESIN CNC 5 - AXIS UNTUK PROSES TERINTEGRASI MILLING, TURNING, DAN DRILLING (Addonis Candra) ... 6 Studi Numerik Pengaruh Canard pada Karakteristik Aerodinamika Pesawat Udara Tanpa Awak Drone (Setyawan Bekti Wibowo, S.T., M.Eng.) .............................................................................................. 11 Pengaruh Sistem Minimum Lubrication dengan Metoda Tetesan terhadap Keausan Pahat dan Kekasaran Permukaan Benda Kerja AISI 4340 (Budi Basuki, S.T., M.Eng) .......................................................... 16 Pelacakan Jari Tangan Menggunakan Data Kedalaman Berbasis Tracking (Afdhol Dzikri)................. 20 Perancangan Sistem Pemanas Pakan Ternak dengan Sensor Suhu LM35 Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535 (Agung Saputra) ............................................................................................................. 24 Permeabilitas Komposit Matriks Kaca Limbah Dengan Penguat Partikel Aluminium Limbah yang dibuat dengan Metode Tanpa Penekanan (Ir. Suryo Darmo, M.T) ................................................................... 29 Studi Sistem Bahan Bakar Konvensional Menjadi Sistem Injeksi pada Sepeda Motor 4 Langkah Yamaha Mio 115 cc terhadap Emisi Gas Buang dan Konsumsi Bahan Bakar (Harjono, S.T., M.T) .................. 34 Pemodelan Pengendalian Frekuensi Sistem Listrik pada Simulator Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) (Ainil Syafitri) .......................................................................................................................... 39 OPTIMALISASI KEKUATAN SAMBUNGAN SIDE WALL KERETA API DENGAN PROSES SPOT WELDING MATERIAL SS400 (Lilik Dwi Setyana, S.T., M.T) .......................................................... 44 Pengaruh Laju Rengangan Linier Terhadap Data Uji Tarik Sambungan Las Plat Baja (Handoko, S.T, M.T.) ...................................................................................................................................................... 49 PERANCANGAN APLIKASI AUGMENTED REALITY PENINGGALAN SEJARAH HINDU DAN BUDDHA DI INDONESIA BERBASIS SMARTPHONE ANDROID (Alexander Edwin Jose) ........ 55 ANALISIS KARAKTERISASI ALIRAN WATER SCRUBBER SYSTEM PADA ALAT PURIFIKASI BIOGAS TIPE KOMBINASI SPRAY TOWER DAN TRAY TOWER (Arief Abdurrakhman) ......... 60 Proses Elektrolisis Air untuk Memisahkan Kandungan Hidrogen sebagai Bahan Bakar pada Sepeda Motor (Surojo, S.T., M.Eng ) ................................................................................................................. 65

vi


Unjuk Kerja Alat Pengering Gula Semut Kapasitas Maksimum 150 kg Menggunakan Bahan Bakar LPG (Ir. Susanto Johanes, M.T) ..................................................................................................................... 70 ANALISIS TINGKAT PENERIMAAN FACEBOOK DALAM MEMBANGUN MODAL SOSIAL (Studi Kasus Server Pulsa Elektronik “PastiTronik”) (Aulia Iswahyudi) .............................................. 75 UNJUK KERJA DAN EMISI GAS BUANG MESIN SINJAI SISTEM INJEKSI BERBAHAN BAKAR CAMPURAN PREMIUM – BIOETHANOL (E-50) DENGAN PENGATURAN WAKTU PENGAPIAN DAN DURASI INJEKSI (Bambang Junipitoyo) ................................................................................... 80 Pengaruh Injeksi Uap Air Terhadap Kualitas Gas Buang Pada Mesin Sepeda Motor Tipe Injeksi (Ir. Greg Sukartono) .............................................................................................................................................. 84 Pengaruh Perbandingan Tinggi dan Diameter Keluar Ruang Bakar Pada Tungku Kayu Bakar Tradisional Terhadap Kebutuhan Bahan Bakar (Ir. Soeadgihardo Siswantoro, M.T) ............................................... 88 RANCANG BANGUN MESIN HAMMER MILL SEBAGAI PENCACAH LIMBAH ROTI DENGAN KAPASITAS 1,2 TON/JAM (Bambang Sampurno) .............................................................................. 93 DESAIN PERANGKAT LUNAK KOLABORATIF UNTUK KEPERLUAN PELAPORAN HASIL PEMERIKSAAN DI BPK RI (Bayu Putra Pamungkas) ....................................................................... 98 ANALISIS TINGKAT PENERIMAAN E-AUDIT BPK RI DENGAN MENGGUNAKAN TECHNOLOGY READINESS AND ACCEPTANCE MODEL (TRAM) (STUDI KASUS BPK RI PERWAKILAN YOGYAKARTA) (Bambang Ruly Hendarto) ............................................................ 104 Perubahan Desain Dapur Lebur Bahan Bakar Gas LPG untuk Meningkatkan Temperatur dan Efisiensi Waktu Peleburan (Nugroho Santoso, S.T., M.Eng.) .............................................................................. 110 Turbin Anin Sumbu Vertikal Tipe Hybrid antara Savonius dan Darrieus sebagai Alternatif Pembangkitan Listrik Tenaga Angin di Indonesia (Ir. F. Eko Wismo Winarto., M.Sc., Ph.D) ................................... 113 Trusted Network sebagai Sistem Pengamanan terhadap Ancaman Siber di Lingkungan Pertahanan Indonesia (Binar Arfa Darumaya) .......................................................................................................... 117 OPTIMASI RANCANG BANGUN KOMPONEN RANTAI PEMBAWA DENGAN CORAN BAJA MATERIAL G 5111 ( SCCrM 3A) (Casiman Sukardi) ........................................................................ 122 Pengaruh Udara Sekunder pada Sistem Choke terhadap Perfoma Mesin Bensin Empat Langkah (Ir. Fx. Sukidjo, M.T) ......................................................................................................................................... 129 Kompor Gama V-14 Sebagai Alternatif Pengganti Kompor Pedangan Kakai Lima Yang Hemat, Bersih dan Efisien (Sugiyanto, S.T., M.Eng) .................................................................................................... 134 Metode Design Thinking dalam Pelatihan Penelitian Tindakan Kelas (Studi Kasus di Madrasah Aliyah Sunan Drajat, Lamongan) (Diana Suteja) ............................................................................................. 138 Prototipe Sel Surya Berbahan Tembaga Oksida (CuO) Dan Seng Oksida (ZnO) Dengan Dielektrikum HCl (Diding Suhardi) ............................................................................................................................. 142


vii

Studi Numerik Pengaruh Canard pada Karakteristik Aerodinamika Pesawat Udara Tanpa Awak Drone Setyawan Bekti Wibowo1, Budi Basuki1 1

Program Diploma Teknik Mesin Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada Jl. Yacaranda Sekip Unit IV Yogyakarta E-mail : [email protected]

Intisari - Saat ini berbagai jenis pesawat udara tanpa awak (UAV) mempunyai kemampuan manuver yang terbatas dan mempunyai kecepatan yang rendah. Hal ini menyebabkan pesawat menjadi tidak lincah dan memiliki keterbatasan ketika dimanfaatkan sebagai target drone. Pada pesawat-pesawat tempur besar berkecepatan supersonic kelincahan gerakan dalam manuver dibantu dengan penambahan sayap depan (canard). Canard berfungsi sebagai penambah daya angkat dan kecepatan. Pada pesawat udara berkecapatan rendah analisa terhadap karakteristik aerodinamika akibat penambahan canard masih sedikit dilakukan. Pada penelitian ini dilakukan analisis terhadap efek penambahan canard pada pesawat udara tanpa awak jenis drone terhadap karakteristik aerodinamika. Penelitian dilakukan secara numerik menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk menganalisa aliran dan gaya yang terjadi akibat penambahan canard pada pesawat tanpa awak. Dari penelitian ini didapatkan hasil bahwa penambahan canard pada pesawat UAV menyebabkan kenaikan gaya angkat total dan terjadinya separasi yang menyebabkan pesawat stall bisa ditunda karena terjadi pada sudut serang yang lebih tinggi. Dari hasil ini bisa direkomendasi penembahan canard pada pesawat udara tanpa awak untuk menambah kemampuan gerak manuver dan bisa digunakan sebagai target drone. Kata kunci - UAV, drone, Pesawat Tanpa Awak, canard, CFD

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Kondisi teritorial Indonesia yang sangat luas dan memiliki kekayaan alam yang besar menuntut adanya sistem pertahanan negara yang kuat dan disegani. TNI sebagai perangakat sistem pertahanan nasional selalu meningkatkan kemampuannya baik personil maupun fasilitas tempur yang dimiliki. Salah satu cara peningkatan kualitas tempur TNI adalah dengan melakukan latihan tempur. Dalam melakukan latihan tempur penggunaan perangkat tempur seperti meriam, rudal atau roket anti pesawat perlu dilatih untuk meningkatkan kemampuan keahlian dalam mengoperasikan peralatan tersebut. Penggunaan peralatan tempur seperti rudal dan roket anti pesawat memerlukan sasaran tembak. Apabila hanya menembak ke langit tentunya tidak

akan efektif, sehingga diperlukan semacam pesawat pengganti sebagai sasaran tembak yaitu target drone yang merupakan pesawat udara tanpa awak (UAV) yang mampu terbang mandiri. Untuk lebih meningkatkan keahlian menembak maka diimbangi dengan kemampuan pesawat udara tanpa awak (target drone) yang bisa melakukan manuver seperti pada pesawat tempur. Pesawat udara tanpa awak merupakan pesawat udara yang dapat melakukan misi secara mandiri dengan menggunakan beberapa sensor-sensor, komputer, penggerak dan sistem kendali. Pesawat udara tanpa awak dengan sayap tetap (fixed wing) memiliki banyak kegunaan dan aplikasi baik untuk keperluan militer maupun sipil, antara lain : target drone, pengintaian, pesawat udara tanpa awak tempur, pengawasan, inspeksi, survey, pencarian dan penyelamatan, pemetaan dan lain-lain. Beberapa jenis pesawat udara tanpa awak memiliki ukuran dan spesifikasi sesuai dengan kebutuhan misi maupun besarnya biaya. Pada jenis pesawat udara tanpa awak untuk keperluan latihan militer (target drone) diperlukan jenis pesawat udara tanpa awak yang memiliki kelincahan dan gerak manuver yang baik. Saat ini berbagai jenis pesawat udara tanpa awak mempunyai kemampuan manuver yang terbatas dan mempunyai kecepatan yang rendah. Hal ini menyebabkan pesawat menjadi tidak lincah. Pada pesawat-pesawat tempur besar berkecepatan supersonic kelincahan gerakan dalam manuver dibantu dengan penambahan sayap depan (canard). Canard berfungsi sebagai penambah daya angkat dan kecepatan [1]. Beberapa pesawat jet yang menggunakan canard antara lain Sukhoi T-4, IAI Kfir C2, Chengdu J-9, Dassault Mirage III, Dassault Rafale, Atlas Cheetah, dan lain-lain. Sementara pada pesawat udara tanpa awak memiliki kecepatan berkisar 60 – 300 km/jam dan masih masuk dalam kreteria subsonic sehingga efek penggunaan canard perlu dianalisa lebih lanjut terhadap perubahan karakteristik aerodinamikanya berkaitan dengan kemampuan gerakan manuver. Pada penelitian ini akan dilakukan analisis terhadap efek penambahan canard pada pesawat udara tanpa awak jenis drone terhadap karakteristik aerodinamika. Diharapkan dari penelitian ini bisa didapatkan rekomendasi terhadap penembahan canard pada pesawat udara


11

tanpa awak berkecepatan subsonic untuk menambah kemampuan manuver. Sehingga bisa didapatkan pesawat udara tanpa awak yang digunakan sebagai target drone dengan kemampuan manuver yang baik. B. Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat visualisasi aliran fluida dan menganalisa karakteristik aerodinamika pada pesawat udara tanpa awak akibat penambahan canard. C. Tinjauan Pustaka Penggunaan canards dalam pesawat canggih untuk peningkatan kendali dan meningkatkan kinerja aerodinamis merupakan topik yang menarik dalam penelitian berkelanjutan. Selain memberikan kontrol manuver dan trim, pengaruh canards pada aerodinamika sayap sering menaikkan gaya angkat maksimum dan mengurangi langsung gaya tarik. Penggunaan canards untuk meningkatkan kinerja telah didukung oleh berbagai penelitian eksperimental serta beberapa studi komputasi baru-baru ini. Referensi [2] mempelajari pengaruh posisi dan bentuk sayap canard pada saat proses dorongan pembakaran (burst) pada vortisitas ujung depan sayap delta ganda serta karakteristik aerodinamis konfigurasi tempur pesawat yang menggunakan sayap delta ganda. Berdasarkan temuan ini, diusulkan konfigurasi tempur optimal dengan canard dan sayap delta ganda. Referensi [3] melakukan studi eksperimental pada terowongan air dengan meneliti efek dari canard pada vortisitas sayap delta dengan konfigurasi canard sayap tinggi. Pada penelitian ini dilakukan teknik visualisasi aliran untuk mengamati lokasi teradinya kerusakan pusaran dengan variasi kemiringan naik –turun secara dinamis dengan berbagai tingkat pergerakan sudut pitch. Selanjutnya ditemukan konfigurasi canard dan adanya penghilangan kerusakan pusaran akibat penambahan canard dan gerakan pitch yang dinamis. Penghilangan pusaran paling menguntungkan diperoleh ketika canard terletak sangat dekat terhadap sayap utama delta dan konfigurasi model pada saat pitch naik saat kecepatan tinggi atau pitch turun saat kecepatan lambat . Referensi [4] dan [5] melakukan penyelidikan eksperimental untuk mempelajari efek dari bentuk canard pada karakteristik aerodinamis dan kinerja dari konfigurasi sayap canard dengan body pesawat. Penelitian ini mencari efek dari rasio aspek canard, sudut sapu dan rasio ketajaman pada beban aerodinamis dari konfigurasi aliran subsonik . Mereka mengusulkan metode baru untuk mengevaluasi efisiensi canard dengan mengukur rasio momen terhadap rasio drag.

12

Referensi [6] meneliti konfigurasi body pesawat - sayap canard dalam aliran simetris . Hasil penelitian mereka menunjukkan bahwa efek dari pusaran pada canard pada aliran di atas sayap cukup besar untuk teradinya defleksi untuk posisi canard yang rendah, yaitu jika permukaan canard jauh lebih rendah dibandingkan dengan sayap. Pada posisi canard yang sangat rendah menyebabkan efek interferensi yang menguntungkan menadi hilang. Kerusakan pusaran pada canard lebih memburuk dan aliran berpusar di semua sudut serang sehingga menjadikan kerugian yang besar terhadap gaya angkatnya. Referensi [7] melakukan penelitian pada sebuah wind tunnel subsonic yang cukup luas untuk pengujian sayap-canard dengan konfigurasi coplanar untuk berbagai sudut serang. Dalam eksperimen ini canard dengan sudut sapu 600 ditempatkan di depan sayap delta utama 600. Penelitian ini menghasilkan distribusi rata-rata dan koefisien koefisien tekanan fluktuasi pada permukaan atas dari canard dan sayap dalam berbagai sudut serang. Dari hasil yang didapatkan menunjukkan penambahan canard menyebabkan penundaan terjadinya pusaran pada sudut serang yang lebih tinggi dibandingkan dengan tidak menggunakan canard. Hal ini disebabkan karena aliran downwash canard menyebabkan sayap beroperasi pada sudut serang efektif yang lebih rendah sehingga menyebabkan terjadinya separasi pusaran tertunda. Analisis spektral tekanan transien pada canard dan sayap utama menunjukkan adanya kedekatan, pita frekuensi yang dominan mengandung sebagian besar energi fluktuasi. Pita frekuensi ini diyakini frekuensi alami dari pusaran terdepan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa frekuensi dominan pusaran sayap lebih rendah dibandingkan dengan canard memiliki sudut sapu sama seperti sayap, yang merupakan indikasi pelemahan pusaran sayap karena aliran downwash canard. Sementara [8] melakukan penelitian terhadap mekanisme gangguan pusaran pada bilangan Reynolds rendah antara canard dan sayap utama untuk jenis konfigurasi canard-forward sweep wing (Canard-FSW) yang disimulasikan secara numerik dengan menggunakan metode terowongan angin numerik. Penelitian ini mengamati tentang karakteristik aerodinamis dari konfigurasi CanardFSW dengan variasi posisi yang berbeda. Didapatkan hasil bahwa gangguan aerodinamis dan efek coupling antara canard dan sayap utama telah membuat kontribusi besar untuk menaikkan gaya angkat dan stabilitas karakteristik seluruh pesawat. Penambahan canard dapat secara signifikan meningkatkan pola aliran permukaan sayap utama. Sementara pusaran yang tejadi pada canard justru menguntungkan pada sayap utama dan membuat kendali efektif dalam terjadinya pemisahan lapisan batas aliran udara. Pada sudut


serang yang kecil, karakteristik aerodinamis sensitif terhadap posisi dari canard dan sayap utama, tapi pada sudut serang tinggi, karakter aerodinamis tidak hanya dipengaruhi dari bentuk canard (maju atau mundur), tetapi juga dengan ukuran kekuatan kontrol serta fitur dari vortisitas yang dihasilkan di atas sayap utama dan canard tersebut. Konfigurasi yang berbeda dan vortisitas diilustrasikan menggunakan vektor kecepatan, arus dan kontur tekanan. D. Cara Penelitian Penelitian dilakukan untuk mengamati aliran fluida pada body pesawat yang sudah ditambahkan canards dengan menggunakan metode numerik (Computational Fluid Dynamics) Model pesawat menggunakan jenis pesawat udara tanpa awak target drone sebagaimana terlihat pada Gbr. 1 dengan spesifikasi jenis MiniUAV dengan berat pesawat 1 kg. Menggunakan jenis airfoil Eppler E205 dan panjang sayap 1800 mm. Kecepatan terbang pesawat berkisar 60 m/s dengan Angka Reynolds sebesar 8,5 x 105.

Gbr. 2 konfigurasi dimensi canard

Konfigurasi canard menggunakan jenis airfoil yang sama dengan sayap utama dengan panjang chord 6 mm dan dipasangkan didepan dengan jarak horisontal 12 mm dan vertikal 3 mm sebagaimana terlihat pada Gbr. 2 di bawah. Pembuatan diskritisasi pada persamaan atur menggunakan metode volume hingga (finite volume methode). Pada penelitian ini daerah komputasi dibagi dalam beberapa volume atur dengan volume minimum 2.5x10-4 m dan maksimum 0.1 m mengikuti kurva kedekatan dengan obyek dinding pesawat. Selanjutnya menentukan fluida-fluida yang akan mengalir didalam saluran berikut propertinya, serta menetapkan syarat awal dan syarat batas untuk aliran sebagaimana terlihat pada Gbr. 3. Dalam menyelesaikan persamaan atur menggunakan pendekatan aliran turbulen dengan persamaan k-İ .HSDWDQ XGDUD PDVXN VHEHVDU m/s dan nilai intensitas turbulensi 5% dan turbulent viscosity ratio 10.

Gbr. 3 Skema jaring obyek

Penyelesaian persamaan atur dilakukan menggunakan skema SIMPLE, sedangkan dalam menyelesaikan persamaan tekanan sebagai Pressure-Velocity Coupling, momentum dan turbulensi digunakan metode second order upwind. II. HASIL DAN PEMBAHASAN

Gbr. 1 UAV Drone

Pada penelitian ini akan dibandingkan kinerja UAV target drone tanpa canard dibandingkan dengan menambahkan canard pada badan pesawat. Pengujian karakteristik aerodinamika akan dilakukan dengan mengamati visualisasi aliran pada sayap dan Lift Coefisian (CL) dan Drag Coefisien (CD) untuk berbagai sudut serang mulai dari -100 sampai terjadinya separasi.

Analisis hasil dilakukan dengan mengamati besaran koefisien lift (Cl) dan koefisien drag (Cd) yang dihasilkan dengan visualisasi aliran yang menunjukkan karakteristik aerodinamika pesawat udara tanpa awak. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa Lift Coefficient (Cl) pada pesawat UAV drone standard tanpa menggunakan canard terus mengalami kenaikan sampai pada sudut serang 150. Hal ini sepadan dengan data CL dari airfoil untuk jenis Eppler E205 yang terus naik sampai sudut serang 140. Setelah pada sudut serang tersebut Cl mengalami penurunan. Hal ini menunjukkan sudah


13

mulai terjadinya separasi aliran udara pada sayap pesawat yang menyebabkan menurunnya gaya angkat. Kondisi seperti ini terlihat sebagaimana pada Gbr. 4 di bawah. Pada Gbr. 4 juga menjelaskan bahwa ketika pada pesawat udara tanpa awak diberi canard maka akan menyebabkan adanya peningkatan gaya angkat (lift) pada pesawat. Pada sudut serang yang lebih besar peningkatan gaya angkat juga lebih besar, sementara pada sudut 150 belum terjadi penurunan lift. Dan penurunan lift terjadi setelah pada sudut serang 250.

Gbr. 5 Streamline SDGDĮ 0 tanpa canard

Gbr.6 3URILONHFHSDWDQSDGDĮ 0 tanpa canard Gbr.4 Lift Coefisient (CL WHUKDGDSVXGXWVHUDQJĮ

Hal ini juga menunjukkan bahwa penggunaan canard pada kondisi sudut serang yang lebih besar bisa menunda terjadinya separasi sehingga bisa menghindari terjadinya stall pesawat, sehingga pesawat tidak jatuh dibandingkan jika tidak menggunakan canard, hal inilah yang diperlukan terutama ketika pesawat melakukan gerakan maneuver. Kondisi ini diperkuat visualisasi aliran udara yang diperlihatkan dalam Gbr. 5, 6 dan 7. Pada Gbr. 5 menunjukkan streamline aliran udara pada sayap tanpa canard dengan sudut serang Į 0. Pada kondisi ini aliran pada sayap sudah terjadi separasi dengan terlepasnya aliran di atas sayap. Hal ini juga diperlihatkan pada Gbr. 6 yang menunjukkan profil kecepatan sepanjang sayap pesawat tanpa canard. Kecepatan di atas sayap sudah terjadi fluktuasi dan melambat akibat separasi sehingga tekanan di atas sayap menjadi tinggi dan gaya angkat menjadi hilang. Hal seperti inilah yang menyebabkan pesawat menjadi stall berakibat jatuh. Sementara pada Gbr. 7 menunjukkan aliran pada sepanjang sayap untuk kasus penambahan canard. Dari gambar terlihat bahwa pada sudut serang yang sama aliran masih normal dan belum terjadi separasi. Distribusi kecepatan juga menunjukkan kecepatan aliran di atas sayap tidak terganggu.

Gbr. 7 Streamline SDGDĮ 0 dengan canard

Pada Gbr.8 menunjukkan nilai koefisien drag (Cd) pada kondisi penggunaan tanpa canard dan dengan menggunakan canard. Dari analisa didapatkan bahwa penambahan canard pada sudut serang kecil maka kecenderungan terjadinya drag masih hampir sama dengan kondisi tanpa canard. Sedangkan pada sudut serang yang tinggi diatas 150 maka pengaruh drag menjadi lebih kelihatan. Hal ini terjadi karena pada daerah canard sudah mulai terbentuk pusaran aliran yang bisa dilihat pada Gbr.7.

Gbr.8 Drag Coefisient (CD WHUKDGDSVXGXWVHUDQJĮ

14


REFERENSI [1] [2] [3]

[4] Gbr.9 Pitching Moment (CM WHUKDGDSVXGXWVHUDQJĮ

Sementara pada Gbr. 9 menunjukkan adanya nilai Pitching Moment (CM) terhadap sudut serang Į SDGD SHQDPEDKDQ canard pesawat. Dari gambar tersebut menunjukkan bahwa momen yang terjadi ketika memiliki kecenderungan penurunan momen, artinya bahwa pesawat menjadi lebih stabil. III. PENUTUP A. Kesimpulan Dari hasil penelitian dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Penggunaan canard pada pesawat UAV menyebabkan adanya penambahan gaya angkat total pesawat. 2. Penambahan canard juga menyebabkan tertundanya terjadinya separasi pada sudut serang yang lebih besar, sehingga bisa menghindari terjadinya stall pada pesawat saat gerakan maneuver ke atas. 3. Adanya peningkatan kestabilan pada pesawat UAV akibat penambahan canard

[5] [6] [7]

[8]

Ilan Kroo, Applied Aerodynamics: A Digital Textbook, Stanford, CA : Desktop, Aeronautics, 1997 L. Zhiyong, A Study on Flow Patterns And Aerodynamic Characteristics for Canard - Double Delta Wing Configuration, AIAA Paper 97-0324, 1997 S. Hayashibara, R. Y. Myose, & L. S. Miller, The Effect of a 70° Swept Canard on The Leading Edge Vortices of a 70° Swept Delta Wing During Dynamic Pitching. AIAA Paper 97-0613, 1997 Y. Guy, J. A. Morrow, & T. E. McLaughlm, The Effects of Canard Shape on The Aerodynamic Characteristics of a Generic Missile Configuration. AIAA Paper 99-4256, 1999 Y. Guy, T. E. McLaughlm, & J. A. Morrow, Effects Of Canard Shape on The Center of Pressure of a Generic Missile Configuration. AIAA Paper 2000-0264, 2000 A. Bergmann & D. Hummel, Aerodynamic Effects of Canard Position on a Wing Body Configuration in Symmetrical Flow. AIAA Paper 2001-0116, 2001 S. Samimi, A. R. Davari, and M. R. Soltani, CanardWing Interactions in Subsonic Flow, IJST, Transactions of Mechanical Engineering, Vol. 37, No. M2, pp 133-147, Shiraz University, 2013 Zhang Guoqing, Yang Shuxing, & Xu Yong, Investigation of Vortex Interaction in Canard-FSW Configurations Based on the Numerical Wind Tunnel Method, Chinese Journal of Aeronautics 23 312-319, 2010

B. Saran Dari pelaksanaan penelitian yang dilakukan ada beberapa saran sebagai rekomendasi dalam penelitian lanjutan berikutnya, yaitu: 1. Perlunya mengamati posisi dan dimensi dari konfigurasi canard terhadap sayap utama demikian pula dengan variasi terhadap kecepatan gerakan pesawat mulai pada angka Reynolds kecil sampai batas kecepatan ultrasonik 2. Perlu diteliti lebih jauh tentang efek trim sudut serang canard secara mandiri terhadap karakter terbang UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih disampaikan kepada Direktur Sekolah Vokasi atas bantuan dana penelitian Sekolah Vokasi dan kepada Komunitas N2 UAV Gama dan Groups Riset Pusat Pengembangan Satelit dan Dirgantara Universitas Gadjah Mada sebagai wadah dalam kelompok peneliti pesawat udara tanpa awak UGM.


15

SEMINAR NASIONAL TEKNOLOGI TERAPAN 2014 (SNTT 2014) SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA (SV UGM)

Recommend Documents