Pengaruh perubahan sudut Winglet terhadap unjuk kerja sayap pesawat

WIBOWO, Teguh, Ir. Sutrisno, MSME.,Ph.D

2004 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh ujung winglet pada sayap dengan variasi sudut cant dan sudut twist dihubungkan dengan pola alirannya. Ujung sayap ini dapat mengakibatkan kurang efisiensinya fungsi sayap dikarenakan terjadinya vortex atau pusaran, yang mengandung sejumlah energi kinetik rotasi dan translasi, energi ini pada dasarnya dapat diatasi dengan menambahkan tenaga yang disediakan oleh mesin untuk mengimbangi induced drag, sehingga meningkatkan pemakian bahan bakar. Dengan demikian sangat perlu dilakukan penelitian mengenai ujung sayap pada pesawat. Dalam melakukan penelitian digunakan airfoil NACA 2409 dengan 9 benda uji sayap 3-dimensi yaitu satu sayap tanpa winglet dan yang lain 8 ujung sayap dengan winglet, dengan variasi sudut cant 30°, 45°, 60° dan 90°. Hasil optimasi sudut cant kemudian divariasikan dengan sudut twist 0°, 5°, 10° dan 15°. Percobaan ini dilakukan di dalam wind tunnel dengan mengukur lift dan drag, masing-masing divariasikan dengan sudut serang dan kecepatan aliran udara. Visualisasi aliran dengan asap dilakukan untuk mengetahui pola aliran yang terjadi disekitar ujung. Isu utama dari penelitian ini adalah dihasilkannya unjuk kerja terbaik dalam bentuk perbandingan koefisien lift dan koefisien drag, (CL/CD)max. Unjuk kerja terbaik sebesar (CL/CD)max = 6.99 terjadi pada sudut cant 45°, untuk tanpa winglets (CL/CD)max = 5.79, sedangkan pada sudut cant 30°, 60° dan 90° (CL/CD)max-nya lebih kecil. Untuk sudut twist unjuk kerja terbesar terjadi pada 2.88° (CL/CD)max = 7.45, sedangkan pada 0° (CL/CD)max = 7.22, pada 5° (CL/CD)max = 7.25, pada 10° (CL/CLD)max = 6.59 dan pada 15° (CL/CLD)max = 6.01. Pada sudut twist 0° CLmax terjadi pada sudut serang 11.5°, dengan penambahan sudut twist 5°, 10° dan 15° CLmax terjadi pada sudut serang yang lebih besar dari 11.5°, ini berarti penambahan sudut twist memperbesar sudut serang untuk menghasilkan CL maksimum. Penambahan sudut twist, lift dan dragnya makin naik, dengan bertambah drag maka unjuk kerja sayap turun. Penambahan winglet pada ujung sayap dengan sudut cant 45° menunjukkan kenaikan unjuk kerja sebesar 20.73%, dengan penambahan sudut twist 2.88° menunjukkan kenaikan 3.19%, sehingga total kenaikan unjuk kerja adalah 23.92%.

The aim of this research was to study the influence of winglet at wings due to the variation of cant angle and twist angle with the help from the flow pattern. Wingtip vortices could reduce wing efficiency due to its vortices, that consist of a number of kinetic energy of rotation and translation. In order to overcome the lift induced drag more power would be needed by increasing fuel consumption. This research used airfoil NACA 2409 with nine 3-dimensional wings. One wing was without winglet, the others were with winglets. Cant angle were varied 30°, 45°, 60°, 90° and were optimized with respect to the variation of twist angle of 0°, 5°, 10° and 15°. The experiment were conducted in wind tunnel by measuring lift and drag, for each variation of angle of attack and the flow speed. Flow visualisation with smoke were conducted to know the flow pattern around the tip. The major issue of this research was to find the best performance in the form of the ratio lift coefficient and drag coefficient, (CL/CD)max. The best performance (CL/CD)max = 6.99 occur at cant angle at 45° while without winglets (CL/CD)max = 5.79, at 30°, 60° and 90° (CL/CD)max are smaller. For the biggest twist angle occur at 2.88 (CL/CD)max = 7.45, at 0°, 5°, 10° and at 15° (CL/CD)max are smaller. At twist angle 0° CLmax was reached at the angle of attack 11.5°, with the addition twist angle 5°, 10°, 15° CLmax was reached at the angle of attack larger from 11.5°, this means twist angle add the angle of attack to yield the CLmax. Lift and drag bigger, by increasing drag hence performance the wing descend. The existence of performance increasing at wing equal to 20.73% with addition of cant angle winglets 45°°, and added with twist angle 2.88° is 3.19%, so that total performance increasing is 23.92%.

Kata Kunci : wingtip vortex, winglet, sudut cant, sudut twist, unjuk kerja, wingtip vortex, winglet, angle of cant, angle of twist, performance