LAPORAN PRAKTIKUM

KB AE 2012 MEKANIKA TERBANG 1

MODUL AIRCRAFT

Dosen : Dr. Maria F. Soetanto, Dipl.Ing, MT

Budi Hartono, ST. MT

Mahasiswa :

Nurul Fajriah (121221051)

Nurul Umah (121221052)

Oki Setiawan (121221053)

Pandji Yusyidki F (121221054)

Peter Evanstio (121221055)

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK AERONAUTIKA

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

1. LATAR BELAKANGPesawat layang model terbang bebas pelangi 45 merupakan

pesawat model terbang bebas (free flight model) tidak

bermotor yang dapat diterbangkan dengan cara dilemparkan

tangan (hand launched) atau menggunakan tenaga karet yang

dipilin untuk memutar baling-baling / propeller.Dengan

bentang sayap 42 cm, berat siap terbang sekitar 19.1 gram

pesawat layang model ini dapat melayang dengan baik di luar

ruangan (out door flying field) hingga ke ketinggian sekitar

10 meter dan jarak jangkau sekitar 50 hingga 80 meter dengan

waktu penerbangan sampai putaran karet habis.Karet bisa

diputar hingga 2000 putaran dan memutar propeller dengan

kecepatan rotasi dibawah 60 rpm. Pesawat model Pelangi 45 ini

merupakan pengembangan dari Pelangi 60 untuk keperluan

pertandingan atau kompetisi dan tersedia dalam bentuk kit

yang dilengkapi dengan lem CA untuk merakit komponen pesawat

yang terbuat dari kayu balsa dan kertas sampul serta lem PVAc

(lem putih) untuk melapisi kerangka sayapnya

Spesifikasi pesawat model pelangi 45 :

a. Berat pesawat : 50 gram

b. Bentang sayap : 70 cm

c. Struktur utama : Kayu Balsa

d. Penggerak utama : Puntiran Karet Bahan Latex

e. Lebar : 3 mm

f. Panjang : 1 mm

g. Tingkat Elongasi : 300 %

h. Propeller : Plastik Tahan Benturan

2. TUJUANa. Mahasiswa memahami fungsi propeller.

b. Mahasiswa mengetahui pengaruh putaran propeller

terhadap kinerja pesawat.

c. Mahasiswa memahami parameter-parameter yang

mempengaruhi kestabilan pesawat.

3. ALAT DAN BAHAN1) Kit Pesawat model pelangi 70 yang terdiri dari :

a. Bagian Sayap

Leading Edge (LE) Dalam 1 buah

Leading Edge (LE) Luar 1 pasang, kiri dan kanan

Trailing Edge (TE) Dalam 1 buah

Trailing Edge (TE) Luar 1 pasang, kiri dan kanan

Wing Rip 18 buah

Fuselage 1 buah

Leading Edge Stabilo 1 pasang, kiri dan kanan

Trailing Edge Stabilo 1 buah

Rib Stabilo 10 buah

Leading Edge Fin 1 buah

Trailing Edge Fin 1 buah

Rib Fin 1 buah

Wing Jig 1 set

Lem CyanoAcrylate 1 Tube

Lem Putih

Karet 1 meter

Propeller 1 buah

Plan atau gambar rencana

Covering Material

Pemberat Timbal 3 gr 2 buah

2) Pisau cutter

3) Double-tape atau Lem CA

4) Ampelas

5) Karet pemutar

6) Propeller 8”

7) Stopwatch

8) Pengukur jarak

4. DASAR TEORI

4.1. Sayap pesawat terbang[3]

Sayap pada pesawat terbang adalah airfoil yang

disambungkan di masing-masing sisi fuselage dan merupakan

permukaan yang mengangkat pesawat di udara.

4.2. Horizontal stabilizer[3]

Bagian ekor yang mendatar dan tetap, dimana terdapat

elevator dan trim tabs.

Fungsi elevator :

a. Merupakan bidang kendali pada saat pesawat terbang

melakukan pitch (pitch up dan down).

b. Bergerak pada sumbu lateral.

c. Elevator dikendalikan dari cockpit dengan menggunakan

stick control.

d. Jenis kestabilan yang dilakukan aileron adalah

menstabilkan pesawat dalam arah longitudinal.

e. Pergerakan elevator bersamaan antara kiri dan kanan ,

berdefleksi naik dan turun.

4.3. Vertical stabilizer[4]

Bagian ekor pesawat terbang yang tegak dan tetap,

dimana terdapat rudder dan trim tabs.

Fungsi rudder :

a. Merupakan bidang kendali pada saat pesawat terbang

melakukan yaw.

b. Bergerak pada sumbu vertical (sumbu memanjang tegak lurus

terhadap Center of gravity pesawat).

c. Rudder idkendalikan dari cockpit dengan menggunakan

rudder control.

d. Pergerakan rudder berdefleksi ke kiri atau ke kanan.

4.4. Propeller[10]

Propeller merupakan sistem propulsi yang secara umum

digunakan pada pesawat tanpa awak. Propeller mengubah tenaga

mesin menjadi kekuatan aerodinamis. Bagian dari gaya ke

depan adalah kekuatan dorong dan bagian yang bertindak dalam

bidang rotasi adalah torsi propeller.

Propeller mempunyai banyak tipe, antara lain fixed pitch,

ground adjustable picth, two position, controllable pitch, constant speed, full

feathering, reversing dan beta control. Propeller terdiri dari dua

atau lebih bilah yang terhubung ke porosnya. Setiap bilah

adalah airfoil yang bertindak seperti sayap yang berputar

karena faktor – faktor aerodinamika yang mempengaruhinya

sama dengan airfoil.

Propeller berputar menciptakan tekanan rendah

didepannya, seperti sayap yang membuat tekanan rendah

diatasnya. Hanya tidak seperti sayap yang melaju rata,

propeller ini bergerak lebih cepat diujung ketimbang

dipangkalnya. Untuk mengatasinya sudut bilah dibuat berbeda

antara pangkat dan ujungnya, maka bilah terlihat terpilin.

Bilah seperti ini membuat sudut serang yang cukup rata dan

thrustnya dekati seragam pada tiap titik.

Fungsi propeller : untuk menghasilkan gaya dorong

(thrust) bagi pesawat bermesin turboprop, yang dihasilkan

dari energi yang diekstrasikan dari putaran power turbine

yang memutar shaft power turbin dan reduction gearbox

sehingga memutar propeller untuk menghasilkan thrust.

Pengendalian propeller dilakukan ddengan bantuan

propeller governor dan sebuah overspeed governor untuk

mencegah terjadinya overaspeeding (berlebihnya RPM mesin

yang dapat menyebabkan turunnya efisiensi propeller)

4.5. Center of gravity[2]

Keseimbangan pesawat terbang bergantung pada posisi

Center of Gravity (CG) dan Center of pressure (CP) pada

airfoil . Center of Gravity merupakan titik dimana pesawat

terpusat. Pesawat akan seimbang dikeadaan atau attitude

apapun jika pesawat terbang ditahan tetap di titik center of

gravity. Center of Gravity juga merupakan sesuatu yang

sangat penting karena posisinya sangta berpengaruh pada

kestabilan sebuah pesawat terbang. Center of Gravity

ditentukan tidak hanya oleh distribusi berat pesawat tapi

oleh fuel dan payload distribution dari pesawat tersebut.

Sedangkan Center of Pressure, adalah titik dimana semua gaya

aerodinamis bisa dianggap terkonsentrasi disitu tanpa ada

Momen putar atau torsi. Titik ini dinyatakan dalam

persentasi chord dari airfoil tersebut. Posisi CP dapat

berubah-ubah, jika angle of attack ditambah maka CP bergerak

maju ke depan dan jika angle of attack dikurangi maka CP

akan bergerak mundur ke belakang.

Hubungan antara CG dan CP dapat dipahami dengan

ilustrasi bahwa jika center of pressure ada di depan center

of gravity, maka pesawat akan cenderung pitch down .

Sebaliknya jika lokasi center of pressure ada dibelakang,

pesawat akan cenderung pitch up.

Sedangkan center of lift atau coefisient of lift bekerja

pada saat CP juga bergeser. Jika angle of attack besar maka

Center of Lift (CL) bergerak maju di depan CG. Membuat gaya

yang cenderung menaikkan bidang (pitch up). Di sisi lain,

jika angle of attack dikurangi, Centre of lift bergerak ke

belakang dan cenderung banyak mengurangi angle of attack

sehingga pesawat pitch down.

4.6. Koefisien Oswald[11]

Bilangan oswald (e) bernilai dari 0.8-0.9. Bilangan inidigunakan dalam perhitungan induced drag. Untuk sayap

rectangular, bilangan oswald dapat kita hitung sendiri

dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

e=1.78x (1−0.045x (AR0.68 ))−0.64

4.7. Aspek rasio[1]

Aspek ratio didefinisikan sebagai perbandingan antara

kuadrat span (b2) dengan reference wing area ( S ). Sebuah

wing menghasilkan lift karena adanya penurunan tekanan pada

upper surface dan kenaikan tekanan pada lower surface.

Rumus aspek rasio :

AR=b2s

Dimana : b = span

s = wing area

4.8. Taper ratio[1]

Taper ratio dari wing adalah perbandingan antara tip chord dan center line root chord. Untuk low sweep wing, mempunyai hargaantara 0,4 - 0,5. Sedangkan untuk swept wing, harga X antara 0,2 - 0,3. Rectangular wing yang memiliki milai λ~1,0 ( untapered ), yang mana panjang chord-nya konstan disepanjang span.Untuk unswept wing maka harga λ = 0,45 sudah dapat mengeliminasi efek tersebut dan menghasilkan distribusi lift yang tepat pada elliptical.

Rumus tapper ratio :

λ=Ctip

Croot

4.9. Lift[6]

Lift merupakan gaya yang dihasilkan oleh pesawat. Dalamhal ini yang memberikan gaya lift adalah sayap pesawat terbang. Selain sayap, vertical stabilizer dan horizontal stabilizer juga menghasilkan gaya angkat.

Rumus lift :

L=12ρV2SCL

Dimana : L = Lift

ρ = massa jenis (kg/m3)

V = kecepatan (m/s)

S = Wing area (m2)

CL = Koefisien lift

4.10. Drag[6]

Drag merupakan gaya hambat yang dihasilkan oleh pesawatterbang. Gaya hambat ini terdiri dan induced drag dan parasit drag. Induced drag merupakan gaya hambat akibat lift,Untuk mendapatkan koefisien induced drag dapat dihitung menggunakan rumus :

CDi=CL

2

ΠARe

Dimana : CDi = Koefisien induced drag

CL = Koefisien lift

Π = 3.1412

AR = Aspek rasio

e = Bilangan Oeswald

CD=CD0+CDi

Dimana : CD = Koefisien drag total

CD0 = Koefisien parasit drag

CDi = Koefisien induced drag

Rumus drag :

D=12ρV2SCD

Dimana : D = Drag

ρ = massa jenis (kg/m3)

V = kecepatan (m/s)

S = Wing area (m2)

CD = Koefisien drag

4.11. Kecepatan sudut[8]

Kecepatan sudut adalah besaran vektor (lebih

tepatnya, vektor semu) yang menyatakan frekuensi sudut suatu

benda dan sumbu putarnya. Satuan SI untuk kecepatan sudut

adalah radian per detik, meskipun dapat diukur pula menurut

derajat per detik, rotasi per detik, derajat per jam, dan

lain-lain. Ketika diukur dalam putaran per waktu

(misalnya rotasi per menit), kecepatan sudut sering dikatakan

sebagai kecepatan rotasi dan besaran skalarnya adalah laju

rotasi. Kecepatan sudut biasanya dinyatakan oleh

simbol omega (Ω atau ω).

Rumus kecepatan sudut :

ω=2Πt

Dimana : ω = Kecepatan sudut (rad/detik)

2Π = Jumlah putaran (rad)

t = waktu (detik)

4.12. Rubber Powered[5]

Pesawat yang menggunakan tenaga karet yang dipilin

untuk memutar baling-baling atau propeller. Pesawat model

ini diterbangkan outdoor dan ada pula yang diterbangkan di

dalam ruangan atau indoor. Dengan bentang sayap 42 cm, berat

siap terbang sekitar 19.1 gram pesawat layang model ini

dapat melayang dengan baik di luar ruangan (out door flying

field) hingga ke ketinggian sekitar 10 meter dan jarak

jangkau sekitar 50 hingga 80 meter dengan waktu penerbangan

sampai putaran karet habis.Karet bisa diputar hingga 2000

putaran dan memutar propeller dengan kecepatan rotasi

dibawah 60 rpm.

4.13. Tabel ISA (International Standard Atmosphere)

5. DATA DAN PENGOLAHAN1. Data Pengamatan

a. Data Pesawat

NACA Airfoil

Span, b0.420 m

Chord, c0.077 m

Wing Area, S0.058 m2

Ctip0.058 m

Croot0.085 m

Koefisien Oeswald,e 0.8  

Density, 1.19

kg/m3

Percepatan Gravitasi, g

9.79 m/s2

Jumlah Putaran1257 rad

Aspect Ratio, AR3.04  

2. Perhitungana. Aspect Ratio (AR)

AR=b2S

AR=0.4202

0.058

AR=3.04

b. Lift

L=W

L=m×g

No Parameter m (kg) L (N)1 Wing 0.0161 0.158

2Wing dan horizontal stabilizer 0.0181 0.177

3 Wing dan vertical stabilizer 0.0171 0.167

4Wing, horizontal dan verticalstabilizer 0.0191 0.187

5 Lengkap dengan pemberat 0.0273 0.267

c. Kecepatan , (v)

V=xt

d. Kecepatan Sudut ()

1putaran=2πradian

200putaran=200×2πradian

200putaran=1257radian

ω=jumlahputaran

t

e. Koefisien Lift, CL

CL=2×L×v2×S

f. Koefisien Induced Drag, CDi

CDi=CL

2

π×AR×e

g. Induce Drag, D

D=2×CDi×v2×S

h. Thrust, T

T=D

i. Torsi, τ

τ=T×x

j. Power, P

P=τ×ω

A. Wing

Nox(m)

t(s)

v(m/s)

ω(rad/s

)CL CDi Di

(N)τ

(Nm)

P(Watt)

1 71.24 5.645

1013.417

0.176

0.004 0.004

0.025

32.790

26.5 1.8 3.611

698.132

0.176

0.004 0.004

0.024

30.448

3 50.98 5.102

1282.283

0.176

0.004 0.004

0.018

23.421

4 30.46 6.522

2731.820

0.176

0.004 0.004

0.011

14.053

5 81.75 4.571

718.078

0.176

0.004 0.004

0.029

37.474

Rata-rata 5.0901288.7

46 - - -0.02

127.63

7

B. Wing dan horizontal stabilizer

Nox(m)

t(s)

v(m/s)

ω(rad/s

)CL CDi Di

(N)τ

(Nm)

P(Watt)

1 122.8

6 4.196439.38

40.28

20.010 0.006

0.076

46.280

2 72.8

0 2.500448.79

90.28

20.010 0.002

0.016 9.584

3 92.7

0 3.333465.42

10.28

20.010 0.004

0.036

21.907

4 72.5

0 2.800502.65

50.28

20.010 0.003

0.020

12.022

5 91.0

6 8.4911185.5

070.28

20.010 0.026

0.234

142.133

Rata-rata 4.264608.35

3 - - - -46.38

5

C. Wing dan vertical stabilizer

Nox(m)

t(s)

v(m/s)

ω(rad/s

)CL CDi Di

(N) τ

(Nm)

P(Watt)

1 82.6

3 3.042477.80

90.46

00.028 0.009

0.071

44.337

2 103.3

9 2.950370.68

90.46

00.028 0.008

0.083

52.120

3 112.4

2 4.545519.27

20.46

00.028 0.020

0.217

136.130

4 61.2

5 4.8001005.3

100.46

00.028 0.022

0.132

82.802

5 31.6

4 1.829766.24

20.46

00.028 0.003

0.010 6.013

Rata-rata 3.433627.86

4 - - - -64.28

0

D. Wing, horizontal dan vertical stabilizer

Nox(m)

t(s)

v(m/s)

ω(rad/s

)CL CDi Di

(N)τ

(Nm)

P(Watt)

1 194.7

1 4.034266.80

20.34

80.016 0.009

0.170

48.176

2 174.0

7 4.177308.75

60.34

80.016 0.010

0.163

46.213

3 83.1

0 2.581405.36

70.34

80.016 0.004

0.029 8.302

4 25 5.6 4.464 224.39 0.34 0.0 0.011 0.27 77.63

0 9 8 16 3 4

5 265.8

3 4.460215.54

70.34

80.016 0.011

0.284

80.574

Rata-rata 3.943284.17

4 - - - -52.18

0

E. Lengkap dengan pemberat

Nox(m)

t(s)

v(m/s)

ω(rad/s

)CL CDi Di

(N)τ

(Nm)

P(Watt)

1 102.4

3 4.115517.13

50.26

30.009 0.005

0.053

28.322

2 101.3

5 7.407930.84

20.26

30.009 0.017

0.171

91.764

315.5

2.72 5.699

461.999

0.263

0.009 0.010

0.157

84.178

417.5

3.59 4.875

350.038

0.263

0.009 0.007

0.130

69.545

5 152.9

7 5.051423.11

00.26

30.009 0.008

0.119

63.989

Rata-rata 5.429536.62

5 - - - -67.56

0

6. PEMBAHASAN

6.1. Penempatan CgPenempatan cg sangat berpengaruh terhadap kinerja

pesawat saat terbang, posisi yang tidak sesuai maka gerakan pesawat saat terbang cenderung tidak stabil, dalam memposisikan pemberat dalam pesawat glider kali inikami melakukan beberapa kali test sampai mendapat titik

dimana saat memposisikan pemberat maka pesawat masih dapat terbang dengan stabil, untuk pesawat glider yang kami rakit posisi center of gravity dapatkan adalah 145 mm dari nose pesawat .

6.2. Penggunaan sayapPada saat praktikum dimana pesawat hanya

menggunakan sayap tanpa adanya horizontal dan vertical stabilizer, pesawat glider masih dapat terbang . Namun, keadaanya tidak begitu stabil dan jarak yang ditempuh pesawat cenderung pendek.

6.3. Penggunaan sayap dan horizontal stabilizerUji terbang selanjutnya yaitu dengan menambah

horizontal stabilizer, pesawat glider masih dapat terbangnamun tidak stabil serta jarak yang ditempuh pun kurang maksimal dimana pesawat mudah mengalami stall dan tidak terbang dengan lurus.

6.4. PenggunaanSayap dan Vertical StabilizerPada uji terbang selanjutnya, kami menggunakan sayap

dan vertical stabilizer, pada kondisi seperti ini pesawatglider masih bisa terbang, namun jarak yang ditempuh pesawat lebih pendek dibanding sebelumnya dan mengalami manuver dan kemudian stall.

6.5. Penggunaan sayap, horizontal dan vertical stabilizerPada pengujian berikutnya kami memasang lengkap

bagian pesawat glider, setelah diuji jarak dan waktu

yang ditempuh pewasat saat terbang relatif sedikit mendekati, dan cenderung stabil saat terbang.

7. KESIMPULANa. Fungsi propeller pada pesawat rubber powered adalah untuk

menghasilkan gaya dorong (thrust) bagi pesawat rubber

powered. Gaya yang dihasilkan ini merupakan hasil dari

tenaga karet yang dipilin atau diputar.

b. Pengaruh putaran pada kinerja propeller adalah apabila

putaran pada karet rubber sebanyak n kali putaran permenit

maka dalam satu menit propeller pesawat akan bergerak

sejauh beberapa meter.Maka semakin banyak putaran karet

pada pesawat maka putaran pada propeller akan semakin cepat

dan jarak jangkauan pesawat akan semakin jauh.

c. Parameter-parameter yang mempengaruhi kestabilan pesawat :

- Sayap berfungsi untuk menghasilkan lift pada pesawat.

Sayap merupakan permukaan yang mengangkat pesawat di

udara.

- Horizontal stabilizer memberi kestabilan longitudinal

pada pesawat.

- Vertikal stabilizer memberi kestabilan direksional pada

pesawat.

- Titik berat (center of gravity) sangat berpengaruh pada kestabilan pesawat. Glider akan seimbang pada kondisi terbang apapun jika glider ditahan di titik center of gravity.

8. DAFTAR PUSTAKA1. Aerodinamika,Goemetri,SayapDanEkor.pdf , diakses 14 Mei 20142. http://www.scribd.com/doc/46126772/Center-of-Pressure-CP-

Center-of-Gravity-CG-dan-Center-of-Lift-CL , diakses 20 Mei 2014

3. http://ilmuterbang.com/artikel-mainmenu-29/teori-penerbangan- mainmenu-68/26-private-pilot/111-bab-1-struktur-pesawat-udara?showall=1 , diakses 20 Mei 2014

4. http://ilmuterbang.wordpress.com/tag/vertical-stabilizer/ , diakses 20 Mei 2014

5. http://bandung-aeromodeling.com/tutorials/manual-pelangi- 45.pdf , diakses 8 Juni 2014

6. http://www.ilmuterbang.com/artikel-mainmenu-29/teori- penerbangan-mainmenu-68/151-bab-3a-aerodinamika-penerbangan?showall=1&limitstart= diakses tanggal 8 juni 2014

7. http://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_sudut diakses tanggal 8 juni 2014

8. https://id.answers.yahoo.com/question/index? qid=20101118072449AA73emc diakses tanggal 8 juni 2014

9. M.nita D scholz “estimating the oeswald factor from basic a/c geometrical parameter” hamburg university germany : 2009,diakses 08 Juni 2014

10. http://www.scribd.com/doc/228625497/Komponen-Pesawat- Terbang-Propeller-1 , diakses 08 Juni 2014

Bagian Lampiran photo

LAMPIRAN PROSES PERAKITAN DAN UJI TERBANG