ANALISIS PERFORMA AERODINAMIKA SECARA UNSTEADY PADA UNMANNED AERIAL TARGET BANSHEE WHIRLWIND KONFIGURASI SAYAP DELTA DENGAN VARIASI RATE OF PITCH DAN SUDUT SWEEP PADA SAYAP

M ADIMAS DAFFA M, Muhammad Agung Bramantya, S.T., M.T., M.Eng., Ph.D.

2022 | Tesis | MAGISTER TEKNIK MESIN

Target drone atau biasa disebut Unmanned Aerial Target (UAT) merupakan salah satu jenis UAV yang biasa digunakan dibidang militer. Saat ini Indonesia melalui BUMN PT LEN telah memproduksi target drone untuk latihan tembak senjata Artileri Pertahanan Udara yang diberi nama TD-120 dan TD-170. UAT harus mampu terbang dengan kecepatan tinggi dan juga lincah. Sudut sweep sayap merupakan salah satu parameter sangat penting untuk mendapatkan peforma yang diinginkan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh rate of pitch dan sideslip angle pada beberapa variasi sudut sweep UAT sayap delta yang sudah ada dipasaran dengan metode CFD. Berdasarkan DRO, Banshee Whirlwind dengan konfigurasi ekor V-Tail dipilih pada penelitian ini. Selanjutnya model divariasikan dengan sudut sweep 5°, 20°, 35°, dan 50° dengan kondisi rate of pitch dan sideslip angle yang bervariasi pada kecepatan 50 m/s. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin besar sudut sweep maka CLmax akan meningkat 2-6% pada rate of pitch yang sama. Dengan perbedaan nilai CD yang tidak signifikan, maka efisiensi sudut sweep yang lebih besar akan lebih baik pada kondisi AoA yang tinggi. Dilihat pada sudut sweep tertentu, peningkatan rate of pitch akan meningkatkan CLmax hingga 14,5% pada variasi sudut sweep 50° degan penundaan stall 3°. Kondisi rate of pitch yang ekstrim membuat nilai CD melonjak hingga 80% pada kondisi stall. Kondisi rate of pitch yang tinggi membuat flow separation terjadi secara mendadak dan tidak beraturan. Nilai CL menurun sekitar 11% dengan semakin kecilnya sudut sweep yang digunakan pada AoS tertentu, berkebalikan dengan CD yang meningkat sekitar 14%. Hal tersebut membuat efisiensi sudut sweep kecil lebih baik. Sudut sweep 50° dan 35° memiliki lateral stability yang baik dengan CMP positif. Dilihat dari stabilitas, sudut sweep 50° memiliki maneuveurability yang paling baik mesikpun stabilitas bukan yang terbaik. Sehingga, didapatkan UAT dengan sudut sweep 50° merupakan desain yang paling optimal.

Target drone or Unmanned Aerial Target (UAT) is one type of UAV commonly used in the military. Indonesia, through its state-owned company PT LEN Industri, has produced drone targets for air defense artillery shooting exercises, named TD-120 and TD-170. UAT must be able to fly at high speed and also agile. The wing sweep angle is one of the most important parameters for achieving the desired performance. This study uses the CFD method to analyze the effect of the rate of pitch and sideslip angle on several variations of the sweep angle of the delta wing UAT on the market. Based on DRO, Banshee Whirlwind with VTail tail configuration was chosen in this study. Furthermore, the model is varied with sweep angles of 5°, 20°, 35°, and 50° with varying conditions of the rate of pitch and sideslip angle at a speed of 50 m/s. The results show that the larger the sweep angle, the CLmax will increase by 2-6% at the same pitch rate. With the difference in the value of CD, which is not significant, the greater the efficiency of the sweep angle will be better at high AoA conditions. Seen at a certain sweep angle, an increase in pitch rate will increase the CLmax up to 14.5% at a sweep angle variation of 50° with a stall delay of 3°. The extreme rate of pitch conditions makes the CD value jump up to 80% in stall conditions. The condition of a high rate of pitch makes flow separation occur suddenly and irregularly. The value of CL decreases by about 11% with a smaller sweep angle used for a given AoS, in contrast to CD, which increases by about 14%. This makes the efficiency of the small sweep angle better. Sweep angles of 50° and 35° have good lateral stability with a positive CMP. In terms of stability, the 50° sweep angle has the best maneuverability, although stability is not the best. Thus, the UAT with a sweep angle of 50° is the most optimal design.

Kata Kunci : UAT, CFD, sudut sweep, transient