ANALISIS NUMERIK PENGARUH VARIASI DIAMETER DAN NILAI PITCH TERHADAP PERFORMA AERODINAMIKA PROPELLER PADA UAV SURVEILLANCE

HENDRA FAISAL RAHMAN, Ir. Muhammad Agung Bramantya, S.T., MT., M.Eng., Ph.D., IPM., ASEAN Eng.

2025 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Perkembangan pesawat tanpa awak (UAV) telah merambah berbagai sektor seperti militer, kehutanan, dan logistik, terutama untuk keperluan pengawasan dan pemetaan. Di Indonesia, UAV penting untuk mengatasi ancaman perburuan liar di hutan tropis, seperti perangkap pejerat yang sering ditargetkan pada harimau Sumatra. Teknologi UAV berjenis Vertical Take-off and Landing Plane (VTOL-Plane) memungkinkan pesawat dapat lepas landas vertikal sekaligus memiliki daya jelajah tinggi yang tentunya cocok untuk misi pengawasan di hutan indonesia. Penelitian ini berfokus pada perancangan propeller yang selanjutnya dilakukan analisis numerik terhadap variasi pitch dan diameter untuk memahami performa dari aerodinamika propeller.

Penelitian ini mengkaji berbagai aspek desain propeller, termasuk bentuk sudut, distribusi pitch dan Panjang chord dengan tujuan menghasilkan gaya dorong yang optimal. Proses perancangan dimulai dengan menentukan model referensi propeller dengan mempertimbangkan spesifikasi yang dibutuhkan, lalu dilanjutkan dengan pembuatan desain 3d propeller. Penelitian dilanjutkan dengan melakukan analisis numerik menggunakan metode CFD untuk mengetahui pengaruh variasi blade pitch angle dan diameter pada propeller terhadap performa aerodinamika berupa thrust pada rpm tertentu. Terdapat tiga variasi pitch dengan nilai 5 inci, 5,4 inci dan 5,8 inci, serta tiga variasi diameter propeller dengan nilai, 15 inc, 16 inci, dan 17 inci. Simulasi CFD dilakukan pada keadaan climb.

Hasil penelitian menunjukan bahwa thrust meningkat seiring dengan bertambahnya diameter dan nilai pitch pada propeller. hasil ini diharapkan dapat memberikan kontribusi bagi kemajuan UAV dengan memberikan informasi berharga dalam perancangan dan optimalisasi propeller. Desain propeller dimaksudkan untuk meningkatkan kinerja penerbangan, daya tahan dan keandalan UAV, sehingga memungkinkan durasi penerbangan yang lebih lama dan peningkatan kemampuan operasi untuk berbagai macam aplikasi, termasuk pengawasan dan pemantauan lingkungan. Pada penelitian ini kontur kecepatan, tekanan dan streamline di sekitar uav akan ditampilkan.

The development of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) has expanded across various sectors such as military, forestry, and logistics, primarily for surveillance and mapping purposes. In Indonesia, UAVs play a crucial role in addressing threats to biodiversity, particularly illegal poaching activities in tropical forest, including traps set for Sumatran tigers. The Vertical Take-off and Landing Plane (VTOL-Plane) UAV technology enables vertical take-off while maintaining high range, making it especially suitabel for surveillance missions in Indonesian forests. This research focuses on propeller design, followed by a numerical analysis of pitch and diameter variations to understand propeller aerodynamic performance.

The research focuses on propeller design, followed by a numerical analysis of pitch and diameter variations to evaluate propeller aerodynamic performance. The design process begins by determining a reference propeller model considering required specifications, followed by creating a 3D propeller design. The research continues with numerical analysis using Computational Fluid Dynamics (CFD) methods to investigate the effect of blade pitch angle and diameter variations on aerodynamic performance, specifically thrust at a given RPM. Three pitch variations were used: 5 inches, 5.4 inches, and 5.8 inches, along with three propeller diameter variations of 15 inches, 16 inches, and 17 inches. CFD simulations were conducted under climbing conditions.

Research results demonstrate that thrust increases with increasing propeller diameter and pitch values. The findings of this research are expected to contribute to UAV advancements by providing valuable insights into propeller design and optimization. The propeller design aims to enhance flight performance, endurance, and UAV reliability, enabling longer flight durations and improved operational capabilities for various applications, including environmental surveillance and monitoring. In this study, velocity contours, pressure, and streamlines around the UAV will be presented.

Kata Kunci : UAV, CFD, Thrust, Propeller