[ Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur (B2TKS-BPPT)] 2012

(1)

[ F1.134]

[ Aplikasi Material Komposit Untuk Peningkatan Kehandalan Struktur

Landing Gear Pesawat Udara Nir Awak (PUNA)]

(2)

LATAR BELAKANG

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012 1

• _{Kebutuhan di bidang pertahanan negara, survei,}

pengintaian, pemantauan kerusakan lingkungan

(kebakaran hutan, gunung api dll), inspeksi tower PLN,

inspeksi / foto udara, pencurian ikan di laut, hujan buatan

dan lain-lain maka dibutuhkan alat yang aman dan murah

yaitu Pesawat Udara Nir Awak (PUNA/MTOW 120 kg).

• _{Target PUNA ke depan adalah PUNA Unmanned Combat}

Aerial Vehicle /UCAV (untuk militer/perang).

• Dibutuhkan kemandirian teknologi di bidang PUNA

• _{PUNA yang sedang dikembangkan masih butuh}

penyempurnaan Struktur untuk memenuhi kriteria desain.

• Dibutuhkan struktur yang ringan dan kuat sehingga dapat

meningkatkan prosentasi payload atau BBM /durasi

terbang.

(3)

PERMASALAHAN

• Load design masih 2,5 g sementara menurut desain

kriteria adalah 3,8 g x 2,0 (untuk Wing/ catagori

normal) dan 3,0 g X 2 utk struktur landing gear kondisi

hard landing.

• Struktur landing Gear dengan material fiber glass

sudah digunakan tetapi belum pernah diverifikasi/test

• Struktur cenderung masih berat sehingga struktur

dituntut lebih kuat dan lebih ringan untuk memberikan

kontribusi peningkatan payload atau BBM.

• Kondisi L/G saat ini masih fix landing gear, rencana ke

depan menggunakan retract L/G untuk mengurangi

drag.

(4)

METODOLOGI

• Ruang Lingkup Kegiatan

Desain dan analisis, manufaktur dan testing/verifikasi • Fokus Kegiatan

Aplikasi material komposit untuk meningkatkan kehandalan struktur landing gear PUNA (untuk aplikasi Teknologi Pertahanan Keamanan)

• Desain Penelitian

Studi tentang material dan beban, Pemodelan, manufaktur, serta

Perencanakan dan Pembuatan set up/ sistem pengujian serta pelaksanaan pengujian untuk mengetahui kekuatan aktual dari prototipe struktur landing gear PUNA. Menganalisa hasil FEM dan hasil pengujian untuk mengetahui kekuatan struktur landing gear PUNA memenuhi kriteria desain atau tidak. • Tahapan – Metode Pelaksanaan Kegiatan

1.Desain dan Analisis Struktur, outputnya berupa detail drawing 2.Manufaktur Benda uji, outputnya berupa benda uji

3.Testing dan pengukuran, outputnya berupa hasil uji beban dan pengukuran (strain/stess/kekuatan dan defleksi/kekakuan)

• Perkembangan dan Hasil Kegiatan

Proses desain dan analisis, proses manufaktur dan proses pengujian kekuatan aktual sudah dilakukan dan hasilnya utk E-glass kekuatan 3G dan Carbon 6G.

(5)

 Sudah dilakukan desain dan analisis (out put: hasil

perhitungan dan detail drawing)

 Sudah dilakukan pembuatan benda uji (out put :

benda uji)

 Sudah dilakukan Pengujian (out put : hasil uji)

 Sudah dibuat laporan akhir (out put : laporan)

Progres s/d September 2012

(6)

Hasil Desain dan Analisis

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang 2012 5

 Seleksi Material

No Material _0,2 (MPa _ult (MPa) E (MPa)   (gr/cm3₎ Ket 1 Carbon 116 586 58062 0,24 1,141 2 Uni-Eglass 54 303 21057 0,34 1,518 3 45-Eglass 31 174 15382 - 1,330 4 Uni-Sglass 57 536 27905 0,32 1,360 5 45-Sglass 33 232 16290 - 1,421

(7)

Data Analitis

35 mm 1560 55 85 500 1560 1 1 1 1 F1/2 F1/2 85 mm b d t h

POT 1-1

1/2 L= L’ 780 mm MTOW/ 1G 120 Kg LF 3.0 G SF 2 F 720 Kg F/2 360 Kg L 1560 mm = M/(b.d.t)

dimana M : momen bending, b: lebar, t : tebal dan d : jarak antara sumbu dari ketebalan.

(8)

Hasil Analitik dan FEM

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang 2012 7

X Y Z 28.24 26.53 24.81 23.1 21.39 19.68 17.96 16.25 14.54 12.83 11.11 9.401 7.689 5.976 4.264 2.552 0.839 V1 L1 C1

Output Set: 720 kg atau 6G Carbon 4mm Contour: Plate Top VonMises Stress

X Y Z 20.06 18.85 17.64 16.44 15.23 14.03 12.82 11.61 10.41 9.201 7.995 6.789 5.583 4.377 3.171 1.965 0.759 V1 L1 C1

Output Set: 6G EGlass 6mm Contour: Plate Top VonMises Stress

Carbon,t=4 mm E-glass, t = 6 mm Material Komposit Tebal (mm) Metode Analitis FEM Tegangan (kg/mm2₎ Tegang an Von (kg/mm 2₎ E-Glass 6 19.20 20.06 5 22.27 23.07 4 26.94 28.24 3 34.79 38.13 S-Glass 6 19.20 19.99 5 22.27 23.02 4 26.94 28.29 3 34.79 38.59 Carbon Fiber 6 19.20 19.69 5 22.27 22.74 4 26.94 28.24 3 34.79 39.49

(9)

Detail drawing

(10)

Lokasi SG dan test sistem

(11)

Hasil Test L/Gear E-glass

Ket.: Setelah pengujian 3G

dan saat pengujian menuju

4G, Benda uji rusak pada

beban 3,35 kN

Strain Maksimum pada

SG 1 dan 2 (-4295 µЄ

dan

4079 µЄ) atau stress

max = 9,04 kg/mm2)

(12)

Hasil Test L/Gear Carbon

Ket.: Pada beban 720

kg/6G, Benda uji tidak

rusak dan kembali ke

posisi awal

Strain Maksimum pada

SG 1 dan 2 (-3327 µЄ

dan

3059 µЄ) atau stress

(13)

Test Load Maksimum

(14)

Evaluasi Kekuatan

Struktur Landing gear PUNA (MTOW 120 kg) dengan Material Komposit Tebal mm) Teoritis Test Keterangan Metode Analitis FEM Tegangan (kg/mm2₎ Tegangan Von (kg/mm2₎ Tegangan (kg/mm2₎ Kekakuan (kg/mm) E-Glass (m= 4,1 kg) 6 19.20 20.06 9,04 5,8 Test 3 G, benda uji rusak Carbon (m= 3,8 kg) 4 26.94 28.24 19,2 12,7 Test 6 G, benda uji tidak rusak

Material _0,2 (MPa _ult (MPa) E (MPa) Carbon 116 586 58062 Uni-Eglass 54 303 21057

(15)

Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis dan testing disimpulkan :

 Kekuatan aktual struktur landing gear dengan aplikasi material

E-glass (massa 4,1 kg) yang sedang dipakai pada PUNA

(wulung, pelatuk dan gagak/ MTOW = 120kg) adalah 360 kg

(3G).

 Kekuatan aktual struktur landing gear dengan aplikasi material

Carbon (massa 3,8 kg) yang rencana ke depan akan dipakai

pada PUNA (wulung, pelatuk dan gagak / MTOW = 120kg)

adalah 720 kg (6G = load factor 3g dan Safety factor 2).

 Hasil penelitian menunjukkan bahwa kriteria desain struktur

pesawat terbang (PUNA) yg ringan dan kuat (high strength to

(16)

SINERGI KOORDINASI

• Lingkup dan bentuk koordinasi yang dilakukan

Menentukan material komposit yang ringan dan kuat serta metode

manufaktur yang dapat meningkatkan kualitas.

• Nama lembaga yang diajak koordinasi (Rencana UI dan PT.DI)

• Strategi pelaksanaan koordinasi (Melakukan kunjungan , survei dan diskusi) • Signifikansi capaian koordinasi yang dilakukan belum ada progres karena

disamping anggaran SPPD belum turun, juga proses manufaktur dapat dilakukan oleh pihak UKM yang pengalaman membuat pesawat PUNA dari bahan komposit (pemilihan material komposit dan metode manufakturnya langsung dapat ditentukan). Disisi lain, ada pertimbangan bahwa PT. DI tidak diperkenangkan melakukan riset dan biaya manhour dan pembuatannya sangat mahal (rate perjam 20 dollar). Kalau dipaksakan biaya penelitiannya tidak cukup. Ke depan kalau sudah produksi massal PUNA (utuh), kerja sama dengan PT. DI sangat di rekomendasikan untuk kebutuhan sertifikasi.

(17)

PEMANFAATAN HASIL KEGIATAN

• Kerangka dan strategi pemanfaatan hasil kegiatan

Strategi pemamfaatan hasil litbangyasa ini adalah mengkomunikasikan dengan PTIPK-BPPT (Pusat Teknologi Industri Pertahanan Keamanan) yang sedang mengembangkan pesawat PUNA

• Wujud - bentuk pemanfaatan hasil kegiatan

Indikatornya adalah bahwa hasil riset ini langsung akan diplikasikan pada PUNA BPPT untuk misi dan tujuan survellence, pengintaian, hujan buatan dll dimana membutuhkan daya angkut yang tinggi dan jarak jelajah yang jauh sehingga sangat dibutuhkan struktur yang kuat dan ringan

• Data (jumlah dan demografi) pihak yang memanfaatkan hasil kegiatan : 1 pihak

(rencana PTIPK-BPPT)

• Signifikansi pemanfaatan yang dirasakan pihak penerima manfaat hasil kegiatan

Dapat menurunkan berat struktur (dari 4,1 kg menjadi 3,8 kg) dan kekuatannya meningkat (dari 3gmenjadi 6G)

(18)

POTENSI PENGEMBANGAN

KE DEPAN

• Rancangan Pengembangan ke depan

Penyempurnaan sistem roda dan rem serta rencana aplikasi landing gear PUNA dengan sistem retract untuk mengurangi drag.

• Strategi Pengembangan ke depan

Strategi pengembangan ke depan akan dilakukan melalui kerja sama pembiayaan dengan pihak-pihak yang berkepentingan seperti TNI/Hankam, dalam rangka meningkatkan kualitas dan performa serta mewujudkan kemandirian teknologi pertahanan keamanan di bidang pesawat udara nir awak (PUNA).

• Tahapan Pengembangan ke depan

Rencana pengembangan 2013 : memperoleh data kajian sistem roda dan pengereman pada landing gear, melakukan desain, analisis, dan pengujian sistem roda dan pengereman landing gear PUNA serta mengevaluasi.

Rencana pengembangan 2014 : Memperoleh data kajian sistem retract landing gear pada pesawat. melakukan desain awal, analisis dan pengujian sistem

retract landing gear PUNA serta mengevaluasi untuk mendukung PUNA nasional untuk perang (Unmanned Combat Aerial Vehicle /UCAV)

(19)

FOTO KEGIATAN

(20)

TERIMA KASIH

Ir. Andi Muhdiar Kadir, MT Ir. Puguh Triwinanto, APU Ir. Sudarmadi, M.Eng Sc. Ir. Doddy Tjiptono, MM Dr.Ir. Hamir Hamzah, M.Eng