• Tidak ada hasil yang ditemukan

PERHITUNGAN PARAMETER AERODINAMIKA ROKET POLYOT

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "PERHITUNGAN PARAMETER AERODINAMIKA ROKET POLYOT"

Copied!
11
0
0

Teks penuh

(1)

BAB 4

PERHITUNGAN PARAMETER

AERODINAMIKA ROKET POLYOT

4.1 Perhitungan Parameter Aerodinamika Roket Polyot

Menggunakan Digital Datcom dan Missile Datcom

Roket Polyot dalam operasinya memiliki lintas terbang yang unik sehingga dibutuhkan dua pendekatan dalam perhitungan parameter aerodinamikanya. Setelah didorong keluar dari pesawat pembawa (carrier aircraft) dengan arah kecepatan yang berlawanan dengan arah kecepatan pesawat pembawa, roket Polyot mengalami gerak terbang layang dengan kecepatan ke arah belakang dari roket Polyot (searah dengan kecepatan pesawat pembawa). Oleh karena itu, parameter aerodinamika dari roket Polyot pun memiliki dua jenis, yaitu pada kondisi kecepatan ke arah belakang (mundur) dan pada kondisi kecepatan ke arah depan (maju).

Pada kondisi kecepatan ke arah belakang perhitungan parameter aerodinamika dilakukan dengan perangkat lunak Digital Datcom dengan memodelkan roket Polyot sebagai konfigurasi Body Alone.

Untuk kondisi kecepatan ke arah depan perhitungan parameter aerodinamika dilakukan dengan perangkat lunak Missile Datcom dengan memodelkan roket Polyot sebagai missile.

Dalam perhitungan parameter-parameter aerodinamika seperti gaya angkat, gaya hambat, dan momen aerodinamika, perangkat lunak Digital Datcom dan Missile Datcom membutuhkan data-data geometri roket Polyot yang digunakan.

4.2 Variabel Input Digital Datcom dan Missile Datcom pada

Konfigurasi Roket Polyot

Variabel geometri yang dibutuhkan sebagai input pada Digital Datcom dan Missile Datcom adalah pendefinisian titik-titik koordinat geometri roket Polyot pada sumbu horisontal (X) dan sumbu vertikal (Z) beserta ukuran luas (S), keliling (P), dan

(2)

Tabel 4-1.Variabel input Datcom arah depan X (m) Zupper (m) Zlower (m) S (m2) R (m) P (m) 0 0 0 0 0 0 7.134146 1.5 -1.5 7.068583 1.5 9.424778 12.52439 1.5 -1.5 7.068583 1.5 9.424778 13.47561 1.3 -1.3 5.309292 1.3 8.168141 19.65854 1.3 -1.3 5.309292 1.3 8.168141 20.60976 1.6 -1.6 8.042477 1.6 10.0531 32.5 1.6 -1.6 8.042477 1.6 10.0531 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 0 5 10 15 20 25 30 35 X (m ) Z ( m ) Z upper Z low er

Gambar 4-1.Koordinat geometri roket Polyot arah depan Tabel 4-2. Variabel input Datcom arah belakang

X (m) Zupper (m) Zlower (m) S(m2) R (m) P (m) 0 1.6 -1.6 8.042477 1.6 10.0531 11.89024 1.6 -1.6 8.042477 1.6 10.0531 12.84146 1.3 -1.3 5.309292 1.3 8.168141 19.02439 1.3 -1.3 5.309292 1.3 8.168141 19.97561 1.5 -1.5 7.068583 1.5 9.424778 25.36585 1.5 -1.5 7.068583 1.5 9.424778 32.5 0 0 0 0 0 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 0 5 10 15 20 25 30 35 X (m ) Z (m ) Z Upper Z low er

Gambar 4-2. Koordinat geometri roket Polyot arah belakang

Penulisan listing untuk memasukkan data-data variabel yang dibutuhkan digunakan aplikasi text editor. Bentuk listing untuk input data-data variabel untuk analisa roket Polyot dapat dilihat di Lampiran A untuk digital Datcom dan Lampiran C untuk missile Datcom.

(3)

4.3 Hasil Prediksi Digital Datcom dan Missile Datcom

Terhadap Parameter Aerodinamika Roket Polyot

Berikut ini ditampilkan hasil prediksi Digital Datcom dan Missile Datcom terhadap harga parameter-parameter aerodinamika roket Polyot yang akan digunakan dalam pelaksanaan simulasi gerak roket Polyot.

4.3.1 Karakteristik CD, CL Terhadap Bilangan Mach pada

Ketinggian Konstan

Gambar 4.3 dan 4.4 di bawah ini menampilkan harga-harga CD dan CL pada

bilangan Mach yang bervariasi dari 0.1 hingga 8.0. Variasi dilakukan pada haga sudut serang (α) konstan 5 derajat dan pada ketinggian terbang yang berbeda-beda untuk memperoleh pengaruh ketinggian terhadap harga-harga CD dan CL.

CD vs Mach (h konstan) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 Mach CD H = 11000 m H = 30000 m H = 50000 m H = 70000 m

(4)

CL vs Mach 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 Mach CL H = 11000 m H = 30000 m H = 50000 m H = 70000 m

Gambar 4-4. Grafik CL terhadap bilangan Mach (H konstan)

Pada gambar 4.3 dan 4.4 di atas dapat dilihat bahwa kurva CD dan CL memiliki

trend grafik yang sama untuk ketinggian yang berbeda. Pada grafik CD, harga CD akan

semakin besar dengan bertambahnya ketinggian. Sedangkan pada grafik CL harganya

akan semakin kecil dengan bertambahnya ketinggian, namun perbedaan harga yang terjadi cukup kecil terutama pada harga bilangan Mach yang tinggi.

4.3.2 Karakteristik CD, CL Terhadap Sudut Serang pada Bilangan Mach Konstan

Berikut akan ditampilkan harga-harga CD dan CL pada variasi sudut serang

dari 0 (nol) sampai 20 derajat. Harga-harga CD dan CL yang ditampilkan adalah

harga-harga pada kondisi roket Polyot ke arah depan dan ke arah belakang. Pemvariasian tersebut dilakukan pada harga ketinggian konstan 11000 m dan pada beberapa harga bilangan Mach.

(5)

Cd vs Alpha 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 5 10 15 20 25 Alpha [deg] Cd Mach = 0.1 Mach = 0.7 Mach = 1.0 Mach = 3.0 Mach = 7.0

Gambar 4-5. Grafik CD terhadap sudut serang α (Polyot ke depan)

Cl-Alpha 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 5 10 15 20 25 Alpha [deg] Cl M = 0.1 Mach M = 0.7 Mach M = 1.0 Mach M = 3.0 Mach M = 7.0 Mach

(6)

Cd vs Alpha 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 5 10 15 20 25 Alpha Cd M = 0.1 Mach M = 0.3 Mach M = 0.5 Mach

Gambar 4-7. Grafik CD terhadap sudut serang α (Polyot ke belakang)

Cl vs alpha 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 5 10 15 20 25 Alpha Cl M = 0.1 Mach M = 0.3 Mach M = 0.5 Mach

Gambar 4-8. Grafik CL terhadap sudut serang α (Polyot ke belakang)

Pada gambar 4.5 dan 4.7 terlihat bahwa harga CD akan semakin besar dengan

bertambahnya harga sudut serang, dan pada harga bilangan Mach diatas 1.0 Mach harga CD akan semakin kecil dengan bertambahnya harga bilangan Mach. Pada dua

(7)

ke depan dan ke belakang. Roket Polyot pada konfigurasi ke depan memiliki harga CD0 yang lebih kecil daripada roket Polyot pada konfigurasi ke belakang.

Pada gambar 4.6 dan 4.8 terlihat bahwa harga CL akan semakin besar dengan

bertambahnya harga sudut serang, begitu pula dengan bertambahnya harga bilangan Mach. Melalui dua grafik di atas juga dapat dilihat bahwa pada roket Polyot dengan konfigurasi ke depan harga CL akan semakin besar, namun di atas sudut serang 140

harga CL pada konfigurasi ke belakang meningkat hingga melampaui harga CL pada

konfigurasi roket Polyot ke depan.

4.3.3 Karakteristik CM terhadap Bilangan Mach dengan Sudut

Serang Konstan

Berikut ditampilkan variasi harga CM terhadap bilangan Mach dengan rentang

harga dari 0.1 hingga 0.8. Pemvariasian ini dilakukan pada harga sudut serang konstan 50 dan pada ketinggian 11000 m.

Cm-Ma 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 Ma Cm Alpha = 5 deg Alpha = 10 deg Alpha = 20 deg

Gambar 4-9. Grafik CM terhadap bilangan Mach (α konstan)

Pada gambar 4.9 di atas dapat dilihat bahwa harga CM cenderung konstan

terhadap perubahan harga bilangan Mach. Terlihat pula bahwa harga CM semakin

(8)

4.3.4 Karakteristik CM terhadap Sudut Serang dengan Bilangan Mach Konstan

Berikut ditampilkan variasi harga CM terhadap harga sudut serang dengan

rentang 0 hingga 20 derajat. Pemvariasian dilakukan pada beberapa harga bilangan Mach dan pada ketinggian terbang 11000 m.

Cm-Alpha 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 5 10 15 20 25 Alpha [deg] Cm Mach = 0.1 Mach = 0.7 Mach = 1.0 Mach = 3.0 Mach = 7.0

Gambar 4-10. Grafik CM terhadap sudut serang α (Polyot ke depan) Cm vs Alpha 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 5 10 15 20 25 Alpha CM Mach = 0.1 Mach = 0.3 Mach = 0.5

(9)

Pada gambar 4.10 dan 4.11 dapat dilihat bahwa harga CM akan semakin besar

dengan bertambahnya harga sudut serang dan perbedaan yang terjadi akibat perbedaan harga bilangan Mach sangat kecil. Namun pada konfigurasi roket Polyot ke belakang harga CM akan semakin kecil dengan bertambahnya sudut serang pada harga

sudut serang di atas 150. Hal tersebut menunjukkan bahwa di atas sudut serang 150 roket Polyot pada konfigurasi ke belakang stabil statik. Sedangkan roket Polyot menghadap ke depan akan selalu berada pada kondisi tak stabil statik.

4.4 Pemodelan Koefisien Gaya dan Momen Aerodinamika

Secara umum, koefisien gaya dan momen aerodinamika merupakan fungsi tinggi terbang (h), bilangan Reynold (Re), bilangan Mach (Ma) dan sudut serang (α). Hubungan ini dapat dinyatakan sebagai berikut:

(

h,Re,Ma

)

f CL = (4-1)

(

h,Re,Ma

)

f CD = (4-2)

(

h,Re,Ma

)

f CM = (4-3)

Ketiga fungsi tersebut di atas dapat dinyatakan dalam bentuk yang lebih baik, dengan mengasumsikan bahwa koefisien gaya dan momen aerodinamika hanya dipengaruhi oleh bilangan Mach dan sudut serang. Maka koefisien gaya dan momen aerodinamika dapat dimodelkan dalam bentuk persamaan polinomial dalam fungsi sudut serang (α) [Ref. 15], yaitu:

( )

( )

( )

( )

3 3 2 2 1 0 Ma C Maα C Maα C Maα C CD = D + D + D + D (4-4)

( )

Maα C CL = L1 (4-5)

( )

Ma C

( )

Maα C CM = M0 + M1 (4-6)

Ketika roket terbang dalam daerah hipersonik (Ma > 3), koefisien gaya dan momen aerodinamika tidak akan terpengaruh oleh pertambahan bilangan Mach [Ref. 15]. Model aerodinamika roket saat terbang dalam daerah hipersonik dapat dituliskan sebagai berikut: 2 2 0 Dα D D C C C = + (4-7) α α α C C C = + (4-8)

(10)

Berikut hasil regresi polinomial pangkat tiga untuk koefisien gaya aerodinamika, yaitu gaya angkat dan gaya hambat, serta untuk koefisien momen aerodinamika. Regresi dilakukan pada grafik koefisien gaya dan momen aerodinamika terhadap sudut serang untuk bilangan Mach konstan, sesuai dengan asumsi yang disebutkan di atas.

Pemodelan hasil regresi koefisien gaya hambat, gaya angkat dan momen aerodinamika didasarkan pada persamaan koefisien gaya dan momen aerodinamika pada masing-masing persamaan (dari (4-4) hingga (4-9)).

Tabel 4-3. Persamaan polinomial CD

Mach Polinomial 0.1 y = 6.9999x3 + 1.4115x2 + 0.0445x + 0.1045 0.9 y = 6.9999x3 + 1.4115x2 + 0.0445x + 0.1045 1.0 y = 9.4089x3 + 1.1239x2 + 0.0558x + 0.151 3.0 y = 2.757x3 + 7.1243x2 - 0.5396x + 0.1388 7 y = 10.074x3 + 2.5986x2 + 0.0231x + 0.1143

Tabel 4-4. Koefisien Polinomial CD

Mach Cd0 Cd1 Cd2 Cd3 0.1 0.1045 0.0445 1.4110 6.9999 0.9 0.1045 0.0445 1.4110 6.9999 1.0 0.1510 0.0558 1.1239 9.4089 3.0 0.1388 -0.5396 7.1243 2.7570 7 0.1143 0.0231 2.5986 10.0740

(11)

Tabel 4-5. Persamaan polinomial CL Mach Polinomial 0.1 y = 3.7756x2 + 2.1765x - 0.0073 0.3 y = 4.1858x2 + 2.1387x - 0.0058 0.5 y = 4.5996x2 + 2.0941x - 0.0049 0.7 y = 5.3795x2 + 1.9525x - 0.0003 0.9 y = 6.6549x2 + 1.6901x + 0.0065 1.0 y = 8.9519x2 + 1.4672x + 0.0111 3.0 y = 10.533x2 + 3.0543x - 0.0527 7.0 y = 8.3782x2 + 3.0413x - 0.0181

Tabel 4-6. Koefisien polinomial CL

Mach Cl0 Cl1 Cl2 0.1 0.0003 0.0211 -0.0016 0.3 0.0004 0.0211 -0.0017 0.5 -0.0001 0.0208 -0.0018 0.7 -0.0001 0.02 -0.0019 0.9 -0.0002 0.0158 -0.002 1.0 -0.0005 0.013 -0.0025 3.0 -0.0102 0.0216 0.0074 7.0 -0.0021 0.0400 0.0042

Tabel 4-7. Persamaan dan koefisien polinomial CM

Mach Polinomial Cm0 Cm1 0.1 y = 6.9987x + 0.0077 0.0119 0.1634 0.3 y = 7.0286x + 0.0057 0.0063 0.2042 0.5 y = 7.0595x + 0.0034 0.0057 0.2062 0.7 y = 7.1016x - 3E-05 0.0044 0.2097 0.9 y = 7.1697x - 0.0056 0.004 0.2138 1.0 y = 7.3753x - 0.0186 0.0042 0.2248

Gambar

Gambar 4-1.Koordinat geometri roket Polyot arah depan  Tabel 4-2. Variabel input Datcom arah belakang
Gambar 4.3 dan 4.4 di bawah ini menampilkan harga-harga C D  dan C L  pada  bilangan Mach yang bervariasi dari 0.1 hingga 8.0
Gambar 4-4. Grafik C L  terhadap bilangan Mach (H konstan)
Gambar 4-5. Grafik C D  terhadap sudut serang α (Polyot ke depan)
+6

Referensi

Dokumen terkait

Dengan memperhatikan visi dan misi tersebut, tujuan dan sasaran Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan tahun 2010-2014 adalah : (1) mendukung pemenuhan

Untuk itu penulis tertarik membahas hal ini dalam bentuk skripsi yang berjudul : “pengaruh kualitas produk, perilaku konsumen dan media sosial instagram terhadapMinat

Uji coba produk penelitian tidak selamanya berhasil, kadang kala menemui kegagalan, analisa penelitian stabilitas statik aerodinamika roket RKX 250 dengan kendali

Volume gas hasil pembakaran isian cukup untuk memenuhi atau mengisi seluruh ruang kosong (initial free volume) di dalam ruang bakar roket, sehingga dengan demikian nyala apinya

Pada makalah ini, lintas terbang roket RKN200 akan dianalisis dengan melibatkan proses separasi yang dimodelkan sebagai suatu proses diskrit, dimana terjadi perubahan parameter

8) Kuesioner yang digunakan dalam mendukung penelitian ini yaitu kuesioner analisis pemeriksaan operasional dalam menunjang efektivitas kinerja operasi dana pensiun, nantinya

Coplin tersebut, penulis akan mencoba menjelaskan terkait proses pengambilan kebijakan politik luar negeri dari studi kasus yang menjadi objek penelitian dalam