Optimasi desain dan analisis kekuatan struktur sayap komposit dengan variasi material, thickness, arah serat dan kondisi batas menggunakan MSC Patran Nastran (studi kasus pesawat UAV CH-4)

Muhammad Ervin Adamy, Muhammad Abdul Ghofur, Ardian Infantono, Yustina Titin Purwantiningsih

Abstract

Struktur pada pesawat terbang berfungsi untuk mentransfer beban-beban yang terjadi pada permukaan pesawat ke bidang lain yang memiliki kekuatan lebih besar sehingga komponen pesawat tidak mengalami kegagalan karena setiap komponen menerima beban yang relatif kecil. Pada perancangan struktur sayap pesawat terbang, hal paling utama yang harus diperhatikan adalah masalah berat dan kekuatan struktur. Struktur yang dibuat harus memiliki kekuatan maksimal dengan berat seringan mungkin serta memenuhi faktor keamanan (safety factor). Penelitian ini melakukan desain optimasi dan analisis kekuatan stuktur sayap pesawat dengan memvariasikan jenis material, thickness dan kondisi batas. Jenis material yang diaplikasikan dalam penelitian ini adalah komposit carbon/epoxy T300/N5208, Alumunium dan Titanium. Material komposit dengan berbagai varisasi susunan arah serat dimana lamina disusun secara simetris dengan arah serat (90°/90°/90°/90°)s, (45°/45°/45°/45°)s, (0°/0°/0°/0°)s, (0°/0°/90°/90°)s dan (0°/45°/-45°/90°)s dan ketebalan per layer nya sebesar 0,000125 m atau 0,125 mm. Thickness dibuat seragam dari wingroot sampai dengan wingtip, kemudian thickness dibuat bervariasi dengan membagi tiga section sayap. Kondisi batas diposisikan di ujung spar dan diposisikan di bagian ujung skin sayap. Desain optimasi dan analisis kekuatan struktur Ribs, Spar dan Skin menggunakan Patran Nastran. Objek penelitian ini pada perancangan geometri sayap mengambil studi kasus pada jenis pesawat UAV CH4 Rainbow milik TNI AU. Dalam penelitian ini diperoleh  stress dan weight pada ketebalan yang seragam dan posisi kondisi batas di spar untuk material komposit sebesar 75,8 MPa, 2,228 x 103 Kg. Material alumunium sebesar 59,2 MPa, 3,871 x 103 dan material titanium sebesar 59,2 MPa, 6,168 x 107 . Desain optimasi dilakukan dalam penelitian ini dengan cara memvariasikan ketebalan dan menambah posisi kondisi batas di ujung skin sayap, diperoleh stress, defleksi dan weight untuk material komposit sebesar 551 MPa , 0,675 m, 277 Kg. Material alumunium memperoleh stress dan weight sebesar 59,2 MPa, 3871 Kg dan material titanium sebesar 59,2 MPa, 6168 Kg. Dengan demikian, desain struktur sayap pesawat UAV CH-4 Rainbow yang paling optimal adalah komposit dengan variasi ketebalan spar dan rib (1 cm, 0,75 cm, 0,5 cm) serta skin (0,375 cm, 0,25 cm, 0,125 cm).

Keywords

Sayap, Komposit, Alumunium, Titanium, Stress, Defleksi, Weight, Patran Nastran.

References

Ali Salh Sawadi, Analysis Of Composite Material For Wing Of Aircraft, International Journal of Mechanical Engineering (IJME) ISSN (P): 2319-2240; ISSN (E): 2319-2259 Vol. 6, Issue 3, Apr - May 2017; 19 – 26.

Joyel K Joseph, Avinash Babu, Design, Modal and Stress Analysis of Aircraft Composite Wing, International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) ISSN: 2278-0181 Published by, www.ijert.org ICESMART-2015 Conference Proceedings.

Yu-shan Meng, Li Yan, Wei Huang, Structural design and analysis of a composite wing with high aspect ratio, 8 Th European Conference For Aeronautics And Space Sciences (Eucass) DOI: 10.13009/EUCASS2019-95.

Bambang K. Hadi, Muhammad A. Ghofur, IndraPermana, The Design of a High Aspect Ratio HALE Aircraft Composite Wing. Part I: Static Strength Analysis. Journal Of Mechanical Engineering An International Journal. Vol. 12(2), page no.1, 2015.

M. Rajadurai, P. Vinayagam, G. Mohana Priya, K. Balakrishnan, Optimization of Ply Orientation of Different Composite Materials for Aircraft Wing, International Journal of Advanced Engineering Research and Science (IJAERS), [Vol-4, Issue-6, Jun- 2017] ISSN: 2349-6495(P) | 2456-1908(O).

Michael C. Y. Niu., Composite Airframe Structure, Hongkong Conmilit Press LTD, 2000.

Sofyan, B. T. 2010. Pengantar Material Teknik. Jakarta: Salemba Teknika.

Muhammad, M., & Yani, I. 2018. Analisis Kelenturan Struktur Sayap Pesawat UAV Terhadap Gaya Tekan Menggunakan Autodesk Inventor (Doctoral dissertation, Sriwijaya University).

Ikhwansyah, Isranuri. 2016. Analisa Pengaruh Variasi Komposisi terhadap Kekuatan Tarik Statik dan Impak Komposit Berpenguat Serat Rockwool pada Pesawat Tanpa Awak

Handoko, B., & Bakar, A. 2020. Analisis Optimasi Tebal Rib Sayap Pesawat Wig In Ground Effect 2 Seat Dengan Fem. Jurnal Industri Elektro dan Penerbangan.

Hanif, F., & Yani, I. 2018. Analisis Tumbukan Pada Sayap Pesawat Tanpa Awak Jenis Sayap Tetap (Doctoral dissertation, Sriwijaya University).

Indra Mawardi, Hasrin Lubis., Proses Manufaktur Plastik dan Komposit. Penerbit Andi, 2019

Article Metrics

Abstract view : 280 times
PDF (Bahasa Indonesia) - 179 times

Refbacks

  • There are currently no refbacks.