ii
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN SKRIPSI
Uji Analisis Pengaruh
Variasi Sudut Winglet Terhadap Lift dan
Drag
Menggunakan
Wind Tunnel
.
Disusun oleh :
Arif Fiyanto
NIM : 08050032
Telah dipertahankan di depan Tim Penguji pada tanggal …... Oktober 2012 dan dinyatakan telah memenuhi syarat guna memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Dosen Pembimbing
Pembimbing I
Linggar Widayatmo, S.Si., MT. ( )
Pembimbing II
M Jalu Purnomo, ST., M.Eng. ( )
Susunan Tim Penguji Ketua Penguji
M. Ardi Cahyono, ST ., MT. ( )
Penguji I
Ir. Djarot Wahju S, M.T. ( )
Penguji II
Karseno KS, INZ, SE., MM ( )
Yogyakarta, ... Oktober 2012
A.n Ketua STTA Ketua Jurusan
Puket I Tehnik Penerbangan
Yasrin Zabidi, S.T.,M.T Ir. Djarot Wahju S, M.T.
iii
PERNYATAAN PENYUSUN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Arif Fiyanto
NIM : 08050032
Jurusan : Teknik Penerbangan
Judul Skripsi : Uji Analisis Pengaruh Variasi Sudut Winglet Terhadap Lift dan Drag Menggunakan Wind Tunnel.
Menyatakan,
” Judul dan materi yang termuat dalam Skripsi ini merupakan hasil penelitian yang dilakukan secara ilmiah dan mandiri sejak Mei 2012 sampai dengan Juli 2012.
Kesamaan metode, objek dan hasil penelitian yang ditemukan pada beberapa bagian materi atau keseluruhan terhadap materi sejenis yang sedang dan atau telah dipublikasikan oleh suatu Lembaga Penelitian atau Perguruan Tinggi manapun dengan tujuan riset ataupun penyelesaian studi, merupakan titik temu atau sinkronitas atas konsep dasar teori yang termuat dalam teks ilmiah ”.
Yogyakarta, ... Oktober 2012
iv MOTTO
“ Jadikanlah Sabar dan Shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat,
kecuali bagi orang-orang yang khusyu”
(Q.S Al Baqarah : 45)
“ Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya
kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap”
(Q.S Alam Nasyarah : 6-8 )
“ Yang paling banyak menjatuhkan orang, itu adalah tidak seimbangnya antara perkataan dan perbuatan”
v
PERSEMBAHAN
Sujud syukurku pada-Mu ya Illahi Robbi yang senantiasa memberikan kemudahan bagi hambah-Nya yang mau berusaha. Petunjuk dan bimbingan-Mu selama hamba menuntut ilmu diperantauan berbuah karya sederhana ini yang kupersembahkan kepada :
Agamaku yang telah mengenalkan aku kepada ALLAH SWT serta
Rosul-Nya dan mengarahkan jalan dari gelap-gulita menuju terang benderang, terimahkasih ALLAH atas ridho-Mu hingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini, walaupun kadang keluar dari jalan yang Engkau tetapkan. (“ Engkau yang mendengar do‟aku dan mengabulkan jerih payahku”) Kedua orang tuaku yang tercinta, ayah dan bunda sebagai pendidik
pertama dan utama bagi penulis yang dengan keseriusan, cinta kasih dan tak pernah berhenti terucap bagi anaknya. Semoga segala keikhlasan, kesabaran yang telah diberikan dibalas oleh ALLAH SWT dengan derajat yang setinggi-tingginya. Amin Ya rabbal „alamin.
Kepada kakak-kakakku, Agus Supriyanto dan Ristiani Malik, selalulah berharap menjadi orang baik untuk hal yang terbaik, jangan lekas menyerah cepat berputus asa dalam menggapai cita-citamu atau impian yang selama ini kau inginkan, dan Firda Nur Hanifah , Vivin Eka R dan saudara-saudaraku terima kasih atas do‟a dan segala dukungannya.
Almamater Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto, khususnya Teknik Penerbanagan.
vi
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan Alhamdulillahi rabbil‟alamiyn (segala puji bagi ALLAH SWT yang telah memberikan nikmat ilmu (aqidah Islam dan sains teknologi), kesehatan dan keselamatan, sehingga penulis dapat menyelesaikan Penelitian ilmiah yang dituangkan dalam sebuah skripsi dengan judul “ UJI ANALISIS PENGARUH VARIASI SUDUT WINGLET TERHADAP LIFT DAN DRAG MENGGUNAKAN WIND TUNNEL”.
Penulis berharap dan yakin penelitian dalam Skripsi ini dapat bermanfaat bagi siapa pun yang ingin belajar, sebagai sumber ilmu pengetahuan tentang pesawat terbang. Khususnya dalam bidang ilmu aerodinamika pesawat terbang.
Skripsi ini bisa terselesaikan berkat dukungan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tak langsung, baik secara moril maupun materil. Untuk itu penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah mendukung dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Dengan kerendahan hati dan dengan tulus penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. ALLAH SWT yang memberikan limpahan nikmat dan kesempatan, serta dikabulkanNYA do‟a dalam tiap sujudku.
2. Kedua orang tua tercinta Ibunda Tumiasih dan Ayahanda Sugianto yang selalu tanpa henti memberikan dukungan bagi penulis untuk bisa meraih cita-cita.
3. Bapak Ir. Sutjianto S. MT, selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta.
4. Bapak Ir. Djarot Wahju Santoso, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Penerbangan STTA Yogyakarta.
vii
5. Bapak Linggar Widayatmo, S.T, M.T, selaku Dosen Pembimbing Utama. Yang memiliki andil yang sangat besar dalam terselesaikannya skripsi ini. 6. Bapak M Jalu Purnomo, S.T, M.Eng, selaku dosen pembimbing dua yang
telah banyak memberikan koreksi, masukan, dan waktunya bagi penulis.
7. Semua Dosen Teknik Penerbangan pak M Ardi Cahyono ST.MT dan Pak
Karseno KS, INZ, SE., MM dan yang penulis tidak bisa sebutkan satu-persatu yang telah menyampailkan mata kuliah yang bisa menjadi bekal bagi penulis.
8. Adik-adikku yang selalu memberikan semangat kepada penulis. Teruskan perjuangan, jangan mudah menyerah dan raih cita-citamu dengan sebaik-baiknya.
9. Temen-temen seperjuangaku di kost Marm yang telah bayak memberi semangat, motivasi dan telah menjadi keluarga kecilku selam aku di jogja ini.
10.Feri dan luni terima kasih atas segalah bantuan dan dukungannya.
11.Bapak dan ibu Marm kost, terima kasih atas kebaikan kepada kami semua yang tinggal di kost marm.
12.Temen-temen TP A 08, 4 tahun bersama kalian menjadi hal yang tak akan terlupakan dalam perjalanan ini.
13.Serta semua pihak yang tidak mungkin penulis cantumkan satu-persatu. Terima kasih yang setinggi-tingginya, semoga Allah SWT selalu memberikan curahan nikmatnya kepada kita semua..amin
Akhir kata, sebagai manusia tentunya penulis memiliki banyak kesalahan dan kekhilafan. Oleh karena itu, kritik dan saran serta aksi nyata yang berdampak kepada kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang patut dilandasi akhlak dan aqidah yang lurus, sangat dibutuhkan bagi ilmu pengetahuan dan masyarakat.
viii Arif Fiyanto DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ... i HALAMAN PENGESAHAN ... ii PERNYATAAN ... iii MOTTO ... iv PERSEMBAHAN ... v KATA PENGANTAR ...……….... vi
DAFTAR ISI ...………....…... viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
ABSTRAK ... xviii BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang ... 1 1.2 Rumusan masalah ... 2 1.3 Tujuan ... 2 1.4 Batasan Masalah ... 2 1.5 Manfaat ... 2 1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II. LANDASAN TEORI 2.1 Aerodinamika ... 5
2.2 Gaya-gaya yang bekerja pada peswat terbang ... 8
2.3 Aplikasi pada sayap pesawat ... 11
2.4 Airfoil NACA ... 14
ix
2.6 Winglet ... 24
BAB III. METODELOGI PENELITIAN 3.1 Tinjauan umum penelitian ... 15
3.2 Metode pengumpulan data ... 17
3.3 Proses pembuatan benda uji ... ... 18
3.4 Pengujian ... 30
3.5 Kalibrasi suhu dan densitas ruangan ... 34
3.6 Menghitung nilai koefisien Drag dan koefisien Lift ... 35
3.7 Diagram alur analisis ... 36
BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Koordinat Airfoil Wing Uji Saya ... 37
4.2 Analisis hasil data pengujian ... 37
4.2.1 Data ruangan ... 38
4.2.2 Prosedur Penelitian ... 38
4.2.3 Kalibrasi temperatur dan densitas ruangan ... 38
4.2.4 Menghitung luas sayap ... 40
4.2.5 Tabel hasil pengukuran nilai Lift dan Drag ... 40
4.2.6 Grafik hasil pengukuran Lift dan Drag ... 44
4.3 Perhitungan Koefisien Lift dan Koefisien Drag dari hasil pengukuran ... 48
4.3.1 Perhitungan Koefisien Lift dan Koefisien Drag Sudut Winglet 100 ... 49
4.3.2 Perhitungan Koefisien Lift dan Koefisien Drag Sudut Winglet 150 ... 53
4.3.3 Perhitungan Koefisien Lift dan Koefisien Drag Sudut Winglet 200 ... 57
4.3.4 Grafik perbandingan koefisien Lift (CL) dan Koefisien Drag (CD) dari ketiga winglet ... 61
x
4.4 Tabel Koefisien Lift (CL)/Koefisien Drag (CD) dari
ketiga winglet ... 66
4.5 Grafik Perbandingan Koefisien Lift (CL)/Koefisien Drag (CD) dari ketiga winglet yang paling efisien yaitu winglet 100 ... 68
BAB V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 71
5.2. Saran ... 71
DAFTAR PUSTAKA …..………... 72
xi
DAFTAR GAMBAR
2.1 Konsep Teori Bernouli Pada Pipa Venturi ... 6
2.2 Tekanan Menurun pada bagian upper side ………..……... 7
2.3 Gaya-gaya yang bekerja dipesawat ....…. ... 9
2.4 Penampang sayap 1 ...………..... 11
2.5 Penampang sayap 2 ........ 12
2.6 Kemiringan sayap pesawat ...……... 12
2.7 Aliran udara pada pesawat ... 13
2.8 Angle of attack degrees ...……… 14
2.9 Naca Airfoil geometri ...……… 15
2.10 Proses terbentuknya gaya angkat ……...……….... 16
2.11 Vortex pada wing tip …...………... 19
2.12 Grafik CL- CD akibat AR ……...…... 22
2.13 Rentangular wing ..……….... 23
2.14 Taper wing ... 23
2.15 Sebuah gangguan pilihan udara dan perbandingan antara pesawat ber winglet dan yang tidak ber winglet ... 24
2.16 Pesawat yang menggunakan winglet ... 25
xii
3.2 Bektuk arfoil dari kayu balsa ………... 28
3.3 Winglet dari komposit ...………... 28
3.4 Windtunnel ...………. 31
3.5 Timbangan pengukur lift dan drag ………...…….. 32
3.6 Termometer ruangan .……….. 32
3.7 Barometer ruangan ……..………... 33
4.1. Kurva perbandingan Lift dari ketiga pada Winglet v=10 m/s …...…. 44
4.2. Kurva perbandingan Drag dari ketiga pada Winglet v=10 m/s …….. 45
4.3. Kurva perbandingan Lift dari ketiga pada Winglet v=15 m/s ..……... 45
4.4. Kurva perbandingan Drag dari ketiga pada Winglet v=15 m/s ...….. 46
4.5. Kurva perbandingan Lift dari ketiga pada Winglet v=20 m/s ... 46
4.6. Kurva perbandingan Drag dari ketiga pada Winglet v=20 m/s ... 47
4.7. Kurva perbandingan Lift dari ketiga pada Winglet v=25 m/s... 47
4.8. Kurva perbandingan Drag dari ketiga pada Winglet v=25 m/s ... 48
4.9. Kurva perbandingan CL dari ketiga pada Winglet v=10 m/s ... 61
4.10. Kurva perbandingan CD dari ketiga pada Winglet v=10 m/s... 62
4.11. Kurva perbandingan CL dari ketiga pada Winglet v=15 m/s ... 62
4.12. Kurva perbandingan CD dari ketiga pada Winglet v=15 m/s... 63
4.13. Kurva perbandingan CL dari ketiga pada Winglet v=20 m/s... 64
4.14. Kurva perbandingan CD dari ketiga pada Winglet v=20 m/s... 64
xiii
4.16. Kurva perbandingan CD dari ketiga pada Winglet v=25 m/s... 66
4.17. Kurva perbandingan CL/CD dari ketiga pada Winglet v=10 m/s... 68
4.18. Kurva perbandingan CL/CD dari ketiga pada Winglet v=15 m/s ... 68
4.19. Kurva perbandingan CL/CD dari ketiga pada Winglet v=20 m/s... 69
xiv DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Format pengujian lift dan drag dengan airfoil clack y ... 37 Tabel 4.1 Koordinat Airfoil NACA Jenis Clack Y ... 37 Tabel 4.2 Data Temperatur dan Tekanan ruangan ... 38 Tabel 4.3 Winglet 100 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 10 m/s ... 40 Tabel 4.4 Winglet 100 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 15 m/s ... 41 Tabel 4.5 Winglet 100 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 20 m/s ... 41 Tabel 4.6 Winglet 100 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 25 m/s ... 41 Tabel 4.7 Winglet 150 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 10 m/s ... 42 Tabel 4.8 Winglet 150 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 15 m/s ... 42 Tabel 4.9 Winglet 150 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 20 m/s ... 42 Tabel 4.10 Winglet 150 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 25 m/s ... 43 Tabel 4.11 Winglet 200 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 10 m/s ... 43
xv
Tabel 4.12 Winglet 200 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada
v = 15 m/s ... 43
Tabel 4.13 Winglet 200 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 20 m/s ... 44
Tabel 4.14 Winglet 200 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 25 m/s ... 44
Tabel 4.15 Ketiga Winglet Nilai CL/CDUntuk kecepatan 10 m/s ... 66
Tabel 4.16 Ketiga Wingle Nilai CL/CDUntuk kecepatan 15 m/s ... 67
Tabel 4.17 Ketiga Wingle Nilai CL/CDUntuk kecepatan 20 m/s ... 67
xvi
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN
NACA = National Advisory Committee for Aeronautics
ρ = Densitas Udara (slug/ft)2 atau (kg/m3) v = Kecepatan Udara (ft/s) atau (m/s) c = Chord (m) CL = Koefisien Lift CD = Koefisien Drag S = Luas Wing (m2) T = Temperatur (0K) h = Ketinggian (m) D = Drag (N) atau (lb) L = Lift (N) atau (lb) AR = Aspek Rasio
b = Panjang Sayap (Wing Span) (m) = Sudut Serang (Angle Of Attack)
g = Percepatan gravitasi bumi (ft/s2) atau (m/s2) q = Tekanan Dinamik (lb/ft2) atau (n/m2)
= Viskositas Udara (slug/ft.s) atau (kg/m.s)
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
1. Tabel Hasil pengujian nilai Lift dan drag 2. Tabel Hasil perhitungan nilai CL dan CD
3. Tabel Hasil pembagian CL/CD
xviii
Uji Analisis Pengaruh
Variasi Sudut Winglet Terhadap Lift dan
Drag
Menggunakan
Wind Tunnel
Arif Fiyanto 08050032
Abstrak
Apa itu winglet ? sirip ajaib atau tambahan untuk wing yang berada di ujung wingtip yang membuat harga penerbangan lebih murah untuk menghemat bahan bakar, mengurangi vortex dan drag dan untuk meningkatkan jarak jelajah berapa persen, dalam skripsi ini penulis menggunakan airfoil jenis clack y sebagai seksi uji.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Aerodinamika Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto (STTA) dengan model wing uji airfoil jenis clack y yang memiliki ukuran span : 13 cm , thikness : 0,6 cm. Pengujian dilakukan dengan konfigurasi winglet dengan memvariasikan Sudut serang yaitu 00,50,100, dan 150 , dan variasi kecepatan mulai dari 10 m/dtk, 15 m/dtk, 20 m/dtk, dan 25 m/dtk, kemudian perhitungan dilakukan dengan menggunakan rumus koefisien gaya angkat, koefisien gaya hambat.
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan menujukkan bahwa dengan bertambahnya sudut serang dan kecepatan pada wing uji menyebabkan penambahan gaya angkat dan Penambahan gaya hambat dan apabila gaya angkat telah mencapai titik maksimal maka akan terjadi penurunan gaya angkat yang disebut dengann stall. Pada pengujian ini penguji tidak menukan stall. Dari ketiga winglet yang efisien adalah winglet 100 dibandingkan dengan winglet yang lainnya.
