Tugas Akhir Bidang Studi Desain SAMSU HIDAYAT Dosen Pembimbing Dr. Ir. AGUS SIGIT PRAMONO, DEA.

SAMSU HIDAYAT

2106 100 020

Dosen Pembimbing

Dr. Ir. AGUS SIGIT PRAMONO, DEA. 

Tugas Akhir

Bidang Studi Desain

Latar Belakang

y

Roket Pengorbit Satelit (RPS) membutuhkan roket yang  

dapat diluncurkan berulang kali

y

Peluncuran HSFTB V2 mengalami beban aerodinamika 

pada sayap

y

Struktur pesawat yang digunakan berbahan      

komposit karena ringan namun memiliki       

karakteristik yang handal

Perumusan Masalah

y

Simulasi tegangan yang terjadi pada sayap HSFTB V2 

akibat tekanan dinamik?

y

Sayap HSFTB V2 mengalami kegagalan desain 

berdasarkan teori Tsai‐Hill?

y

Arah serat epoxy yang paling optimal pada sayap 

HSFTB V2?

Batasan Masalah

y

HSFTB V2 pada kondisi terbang cruise

y

Material yang digunakan komposit epoxy

y

Variasi arah serat adalah 0

o

_, 45

o

_, & 90

o

y

Analisa hanya pada struktur sayap

y

Analisa tegangan pada sifat makroskopik

Asumsi

y

HSFTB V2 pada kondisi terbang stabil dengan ketinggian 

sea‐level (500m)

y

Sifat mekanik dianggap sama dengan standar properties 

material

y

Tebal permukaan sayap merata dengan ketebalan 3mm

y

Gaya angkat statik

Tujuan 

y

Membandingkan 

kekuatan lapisan 

komposit dengan arah 

serat 0

o

_, 45

o

_, & 90

o 

_dalam 

menerima tegangan

y

Memberikan masukan 

berupa arah serat 

komposit epoxy sayap 

HSFTB V2 yang paling 

optimal untuk menahan 

tegangan yang terjadi

Manfaat

Tinjauan Pustaka

y

Ronald G. P. & Robertus H. T.

‐ Menganalisa tegangan pada tabung roket RWX‐200 

‐ Material carbon epoxy T300/5208 dengan tebal 6mm 

sebanyak 30 laminat

Æ Hasil

9

Laminat sudut 90

o

telah mengalami kegagalan berdasarkan

kriteria tegangan maksimum dengan pembebanan : 

‐

Beban aksial 100KN/mm

‐

Tekanan ruang bakar 94 kg/cm

2

9

Untuk menghindari kegagalan, maka diperlukan penambahan

Tinjauan Pustaka

y

O. Schrenk

Menganalisa metode pendekatan lift distribution pada

sayap berhingga

Æ Hasil

Tinjauan Pustaka

y

Prof. David J. O.

‐ Menganalisa performance aerodinamika pada sayap dengan

λ=1 dan 3x10

4

_<Re<9x10

4

‐ Model sayap terdiri dari beberapa bagian secara numerik

dengan type rectangular NACA 0012

Æ Hasil

9

α=6

o

Metodologi 

y

Input:

‐ Variasi output yang diinginkan beserta variabel yang 

mempengaruhi

‐ Konfigurasi geometri luar pesawat

y

Output:

‐ CL, CD, dan CM 

Metodologi 

CL

Output MISDAT

sudut serang 0.01 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 ‐1.5 0.661 0.662 0.663 0.673 0.681 0.687 0.694 0.701 0.71 0.719 0.73 0.743 0.757 0.746 0.765 0.79 0.82 0.858 0.91 0.99 ‐1 1.324 1.326 1.328 1.348 1.364 1.377 1.39 1.405 1.421 1.44 1.461 1.486 1.515 1.493 1.529 1.579 1.641 1.715 1.82 1.98 ‐0.5 1.993 1.996 1.998 2.027 2.05 2.07 2.089 2.111 2.134 2.162 2.193 2.229 2.272 2.238 2.293 2.365 2.461 2.572 2.729 2.968 0 (sudut pasang) 2.67 2.673 2.675 2.712 2.743 2.768 2.793 2.821 2.851 2.886 2.926 2.974 3.029 2.983 3.053 3.147 3.279 3.426 3.634 3.951 0.5 3.355 3.357 3.359 3.404 3.44 3.472 3.501 3.534 3.57 3.612 3.66 3.718 3.785 3.724 3.809 3.924 4.094 4.277 4.535 4.929 1 4.046 4.048 4.048 4.101 4.143 4.178 4.212 4.25 4.29 4.338 4.393 4.46 4.539 4.464 4.563 4.697 4.906 5.124 5.432 5.901 1.5 4.742 4.744 4.743 4.803 4.849 4.887 4.923 4.964 5.009 5.063 5.124 5.201 5.291 5.201 5.313 5.467 5.715 5.967 6.323 6.866 2 5.441 5.443 5.441 5.508 5.558 5.597 5.633 5.676 5.724 5.785 5.854 5.941 6.041 5.935 6.06 6.233 6.52 6.804 7.207 7.821 2.5 6.144 6.145 6.142 6.215 6.268 6.307 6.344 6.386 6.438 6.504 6.58 6.676 6.787 6.664 6.801 6.99 7.317 7.631 8.08 8.764 3 6.85 6.85 6.844 6.922 6.978 7.02 7.054 7.098 7.151 7.221 7.301 7.404 7.523 7.384 7.529 7.73 8.101 8.447 8.943 9.701 CL mach number 0.01 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 angle of at tack (α ) -5 -6.85 -6.85 -6.844 -6.922 -6.978 -7.02 -7.054 -7.098 -7.151 -7.221 -7.301 -7.404 -7.523 -7.384 -7.529 -7.73 -8.101 -8.447 -8.943 -9.701 -4.5 -6.144 -6.145 -6.142 -6.215 -6.268 -6.307 -6.344 -6.386 -6.438 -6.504 -6.58 -6.676 -6.787 -6.664 -6.801 -6.99 -7.317 -7.631 -8.08 -8.764 -4 -5.441 -5.443 -5.441 -5.508 -5.558 -5.597 -5.633 -5.676 -5.724 -5.785 -5.854 -5.941 -6.041 -5.935 -6.06 -6.233 -6.52 -6.804 -7.207 -7.821 -3.5 -4.742 -4.744 -4.743 -4.803 -4.849 -4.887 -4.923 -4.964 -5.009 -5.063 -5.124 -5.201 -5.291 -5.201 -5.313 -5.467 -5.715 -5.967 -6.323 -6.866 -3 -4.046 -4.048 -4.048 -4.101 -4.143 -4.178 -4.212 -4.25 -4.29 -4.338 -4.393 -4.46 -4.539 -4.464 -4.563 -4.697 -4.906 -5.124 -5.432 -5.901 -2.5 -3.355 -3.357 -3.359 -3.404 -3.44 -3.472 -3.501 -3.534 -3.57 -3.612 -3.66 -3.718 -3.785 -3.724 -3.809 -3.924 -4.094 -4.277 -4.535 -4.929 -2 -2.67 -2.673 -2.675 -2.712 -2.743 -2.768 -2.793 -2.821 -2.851 -2.886 -2.926 -2.974 -3.029 -2.983 -3.053 -3.147 -3.279 -3.426 -3.634 -3.951 -1.5 -1.993 -1.996 -1.998 -2.027 -2.05 -2.07 -2.089 -2.111 -2.134 -2.162 -2.193 -2.229 -2.272 -2.238 -2.293 -2.365 -2.461 -2.572 -2.729 -2.968 -1 -1.324 -1.326 -1.328 -1.348 -1.364 -1.377 -1.39 -1.405 -1.421 -1.44 -1.461 -1.486 -1.515 -1.493 -1.529 -1.579 -1.641 -1.715 -1.82 -1.98 -0.5 -0.661 -0.662 -0.663 -0.673 -0.681 -0.687 -0.694 -0.701 -0.71 -0.719 -0.73 -0.743 -0.757 -0.746 -0.765 -0.79 -0.82 -0.858 -0.91 -0.99 0.5 0.661 0.662 0.663 0.673 0.681 0.687 0.694 0.701 0.71 0.719 0.73 0.743 0.757 0.746 0.765 0.79 0.82 0.858 0.91 0.99 1 1.324 1.326 1.328 1.348 1.364 1.377 1.39 1.405 1.421 1.44 1.461 1.486 1.515 1.493 1.529 1.579 1.641 1.715 1.82 1.98 1.5 1.993 1.996 1.998 2.027 2.05 2.07 2.089 2.111 2.134 2.162 2.193 2.229 2.272 2.238 2.293 2.365 2.461 2.572 2.729 2.968 2 2.67 2.673 2.675 2.712 2.743 2.768 2.793 2.821 2.851 2.886 2.926 2.974 3.029 2.983 3.053 3.147 3.279 3.426 3.634 3.951 2.5 3.355 3.357 3.359 3.404 3.44 3.472 3.501 3.534 3.57 3.612 3.66 3.718 3.785 3.724 3.809 3.924 4.094 4.277 4.535 4.929 3 4.046 4.048 4.048 4.101 4.143 4.178 4.212 4.25 4.29 4.338 4.393 4.46 4.539 4.464 4.563 4.697 4.906 5.124 5.432 5.901 3.5 4.742 4.744 4.743 4.803 4.849 4.887 4.923 4.964 5.009 5.063 5.124 5.201 5.291 5.201 5.313 5.467 5.715 5.967 6.323 6.866 4 5.441 5.443 5.441 5.508 5.558 5.597 5.633 5.676 5.724 5.785 5.854 5.941 6.041 5.935 6.06 6.233 6.52 6.804 7.207 7.821 4.5 6.144 6.145 6.142 6.215 6.268 6.307 6.344 6.386 6.438 6.504 6.58 6.676 6.787 6.664 6.801 6.99 7.317 7.631 8.08 8.764 5 6.85 6.85 6.844 6.922 6.978 7.02 7.054 7.098 7.151 7.221 7.301 7.404 7.523 7.384 7.529 7.73 8.101 8.447 8.943 9.701

Metodologi 

Distribusi Gaya Angkat

y

Distribusi Lift

‐ Jarak per span 15,7cm

‐ Distribusi gaya berat sayap

y

Luas Penampang

Bawah Sayap

y

Massa Jenis Udara

y

Coefficient of Lift

y

Kecepatan Objek

‐ Kecepatan suara

Metodologi 

y

Model yang digunakan untuk analisa adalah setengah 

bagian sayap 

Metodologi 

y

Material properties angle ply 0

o

_, 45

o

_, & 90

o

Hasil Simulasi 

Mach Number

Stress X (Mpa)

Shear Stress XZ (Mpa)

Stress Z (Mpa)

0.55

2959.2

1579.5

5637.9

0.6

3587

1914.6

6834

0.65

4146.1

2213

7899.1

0.7

4921.5

2626.9

9376.5

0.75

5823.8

3108.5

11096

Mach Number

Stress X (Mpa)

Shear Stress XZ (Mpa)

Stress Z (Mpa)

0.55

1854.5

3764.9

11664

0.6

2247.9

4563.7

14139

0.65

2598.3

5275.5

16343

0.7

3084.2

6261.5

19399

0.75

3649.7

7409.6

22956

Mach Number

Stress X (Mpa)

Shear Stress XZ (Mpa)

Stress Z (Mpa)

0.55

6952.4

2761.2

5219.2

0.6

8242.4

3273.5

6187.5

0.65

9722.3

3861.3

7298.5

0.7

11564

4592.9

8681.5

0.75

14006

5562.6

10514

Arah serat 0

o

Arah serat 90

o

Arah serat 45

o

Analisa

y

Nilai stress maksimal dengan variasi mach number 

0,55 hingga 0,75

y

Longitudinal dan transversal stress diperhitungkan 

terhadap tensile ultimate (tarik ataupun kompresi) 

dan kekuatan geser berdasarkan Tsai‐Hill work theory 

Analisa

y

Analisa berdasarkan teori kegagalan komposit yang 

didapatkan pada angle ply 0

o

_, 45

o

_, dan 90

o

Mach 

Number

Stress 11 (Mpa)

Shear Stress 12 

(Mpa)

Stress 22 (Mpa)

Tsai‐Hill Work 

Theory

0.55

2959.2

1579.5

5637.9

704.4793844

0.6

3587

1914.6

6834

1035.102281

0.65

4146.1

2213

7899.1

1382.900798

0.7

4921.5

2626.9

9376.5

1948.565344

0.75

5823.8

3108.5

11096

2728.720811

Mach 

Number

Stress 11 (Mpa)

Shear Stress 12 

(Mpa)

Stress 22 (Mpa)

Tsai‐Hill Work 

Theory

0.55

1854.5

3764.9

11664

1455.172827

0.6

2247.9

4563.7

14139

2138.142532

0.65

2598.3

5275.5

16343

2856.683173

0.7

3084.2

6261.5

19399

4024.970239

0.75

3649.7

7409.6

22956

5636.302069

Mach 

Number

Stress 11 (Mpa)

Shear Stress 12 

(Mpa)

Stress 22 (Mpa)

Tsai‐Hill Work 

Theory

0.55

6952.4

2761.2

5219.2

5815.25366

0.6

8242.4

3273.5

6187.5

8173.195243

0.65

9722.3

3861.3

7298.5

11371.77916

0.7

11564

4592.9

8681.5

16089.73227

0.75

14006

5562.6

10514

23599.24353

Analisa 

Grafik Nilai Tsai‐Hill

0

5000

10000

15000

20000

25000

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

Tsai

‐Hill

 Work

 Theory

Mach Number

Angle Ply 0 deg Angle Ply 45 deg Angle Ply 90 deg

km/jam

Analisa 

Perbedaan Nilai Tsai‐

Hill

Mach 

Tsai‐Hill work theory

Perbedaan 

Perbedaan 

Number

0

o

₄₅

o

₉₀

o

₀

o

_& 45

o 

_(%)

₀

o

_& 90

o 

_(%)

0.55

704.4794

1455.173

5815.254

51.58792337

87.88566371

0.6

1035.102

2138.143

8173.195

51.58871472

87.33540249

0.65

1382.901

2856.683

11371.78

51.59068353

87.839187

0.7

1948.565

4024.97

16089.73

51.5880807

87.88938615

0.75

2728.721

5636.302

23599.24

51.58668259

88.43725305

Kesimpulan

y

Æ Kekuatan laminat angle ply 0

o

_{dalam menahan beban}

yang terjadi pada sayap memiliki perbedaan nilai Tsai‐

Hill % terhadap angle ply 45

o

Æ Perbedaan nilai Tsai‐Hill work theory antara arah

serat 0

o 

_{dan 90}

o

_{sebesar %}

y

Arah serat paling optimal dalam menerima gaya angkat

Saran

y

Disarankan untuk penelitian selanjutnya dengan

metode sama dan melakukan variasi angle ply yang 

berbeda‐beda

y

Selain itu, data‐data yang digunakan diperoleh dari

seluruh gaya aerodinamika dan dilengkapi dengan

tekanan dinamik pada beberapa area permukaan sayap

HSFTB V2

TERIMA