Studi Dinamika Fluida Komputasi tentang Efek Tubercle pada Geometri Leading Edge terhadap Performa Airfoil

ADITYA KRISNA NUGROHO, Muhammad Agung Bramantya, S.T., M.T., M.Eng., Ph.D.

2018 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Teknologi UAV (Unmanned Aerial Vehicle) merupakan hasil pengembangan pesawat terbang yang mengedepankan kepraktisan, kemudahan, efisiensi biaya, dan keunggulan operasional karena tidak diperlukannya awak langsung dibandingkan dengan pesawat terbang pada umumnya. Seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan pesawat terbang semakin meluas, contohnya pengataman (surveillance), peperangan, dan dropshipping. Pengaplikasian ini membutuhkan sarana yang lebih unggul dan inovatif. Maka dari itu digunakanlah pesawat tanpa awak sebagai pengganti pesawat konvensional untuk melaksanakan berbagai misi tersebut, khususnya untuk misi-misi yang dapat membahayakan kesemalatan jiwa. Desain dari suatu pesawat terbang mempengaruhi performa dari pesawat terbang itu sendiri. Karakteristik terbang dari pesawat dipengaruhi oleh besarnya nilai coefficient of drag (CD) dan coefficient of lift (CL). CD akan mempengaruhi berapa besar gaya hambat pesawat terhadap udara, sedangkan CL akan mempengaruhi seberapa besar gaya angkat yang akan dihasilkan pesawat untuk dapat terbang di udara. Diperlukan nilai CD dan CL yang paling optimal untuk mendapatkan performa pesawat yang optimal. Pada penelitian ini, disimulasikan bagaimana pengaruh dari geometri sayap bagian depan (leading edge) terhadap karakteristik CD dan CL pesawat tersebut. Penelitian ini menggunakan variasi penggunakan benjolan-benjolan pada leading edge yang memiliki ukuran tertentu. Benjolan atau tubercle tersebut serupa dengan benjolan pada bagian depan sirip ikan paus bungkuk (humpback whale). Hal ini yang membuat ikan paus bungkuk merupakan spesies hewan air yang unik dalam hal akrobatis di dalam air. Berdasarkan hasil penelitian ini didapatkan nilai CD dan CL yang optimal pada bentuk tubercle ukuran 150x40 mm dan ukuran 200x40 mm yang dipasangkan pada airfoil NACA 2412 dengan model merujuk pada UAV Aerosonde. Semakin rendah nilai CD dan semakin tinggi nilai CL, maka semakin bagus performa UAV.

UAV (Unmanned Aerial Vehicle) technology is the result of the development of aircrafts that grants practicality, convenience, cost efficiency, and operational excellence because there is no need for crews compared regular aircrafts. As time goes by, the need for airplanes is widespread, for example, surveillance, warfare and dropshipping. These missions require superior and innovative tools. Therefore, unmanned aircrafts are used instead of conventional aircrafts to carry out these missions, especially for missions that can endanger human life. The design of an aircraft affects the performances of the aircraft itself. Aircraft flying characteristics are influenced by the value of coefficient of drag (CD) and coefficient of lift (CL). The value of CD affects how much aircraft friction with the air, while the value of CL affects how much lifting force the aircraft is produced so it can fly. The design output needs the most optimal CD and CL values to get the optimal aircraft performance. This study simulated how the influence of the geometry of the front wing (leading edge) on the characteristics of CD and CL. This study used variations of tubercle size such as wavelength dan wave height. The bumps or tubercles are similar to the bumps on the front of the humpback whales� fin. This is why the humpback whales are unique aquatic species for acrobatic manouvers in water. The results of this study obtained the optimal CD and CL values on tubercle size 150x40 mm and size 200x40 mm paired on airfoil NACA 2412 with the model refers to Aerosonde UAV. The lower the CD value and the higher the CL value, the better the UAV performance.

Kata Kunci : Koefisien gaya gesek (CD), koefisien gaya angkat (CL), leading edge, simulasi, tubercle.