Configuration. Oleh:

(1)

RAN

AERO

Design an

Laporan

CANG B

ODINAM

nd Manufac

ini disusun

Dip

Adit

PO

BANGU

MIKA KO

cturing REX

untuk mem

ploma III Pr

Di J

tya Pramu

OLITEKN

UN ROK

ONFIGU

X-22 Rocke

Configura

menuhi salah

rogram Stud

Jurusan Tek

Oleh

udita

NIK NEG

2012

KET REX

URASI

et : Aerodyn

ation

h satu syarat

di Teknik Ae

knik Mesin

:

0 GERI BAN

2 X-22 : A

BENTU

namics Ana

menyelesai

eronautika

091221001

NDUNG

ANALISI

UK ROK

alysis of Roc

ikan pendid

1 IS

KET

cket

ikan

(2)

RANCANG BANGUN ROKET REX-22 : ANALISIS

AERODINAMIKA KONFIGURASI BENTUK

ROKET

Penulis:

Nama :

Aditya

Pramudita

091221001

Penguji:

1. Ketua

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

2. Anggota

: Y. Sinung Nugroho, Dipl. Ing, MT

3. Anggota

: Sugianto, SST. M. Eng

Tugas Akhir ini telah disidangkan pada tanggal 18 Juli 2012

dan disahkan sesuai ketentuan.

Pembimbing I,

Singgih Satrio Wibowo, MT

NIP. 198007262008121006

Pembimbing

II,

Moch.Luthfi, Dipl.Ing, MT

NIP. 196309281991021001

Ketua Jurusan,

(3)

“No. Coal

again. I w

Based on t

Homer Hi

Shuttle M

mining ma

wanna go in

true story m

ickam, Jr. L

ission.

ay be your

nto space”

movie Octob

Later becam

life, but its

”

ber Sky (199

me engineer a

s not mine.

99)

at NASA, tr

. I never go

raining astr

oing down

ronauts for S

there

Space

(4)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah Swt atas rahmat dan karunia-Nya

penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Tak lupa penulis ucapkan

terima kasih kepada pihak-pihak yang baik secara langsung atau pun tidak

langsung telah membantu proses penulisan Laporan Tugas Akhir ini dari awal

hingga akhir. Laporan Tugas Akhir yang berjudul

“ Rancang Bangun Roket REX-22 : Analisis Aerodinamika Konfigurasi

Bentuk Roket “

ini secara garis besar akan membahas mengenai kaji analisis aerodinamika pada

roket REX-22 menggunakan perangkat lunak Digital Datcom serta stabilitas

statik dengan menggunakan kaji teoritik.

Penulis sadar bahwa dalam Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan, hal ini dikarenakan keterbatasan kemampuan dan pengetahuan

penulis. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang

bersifat membangun dari para pembaca. Semoga laporan Tugas Akhir ini dapat

bermanfaat bagi kita.

Bandung, Juli 2012

Penulis

(5)

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu

penulis. Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai

pihak, baik dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan tugas akhir ini

sangatlah sulit bagi penulis. Penulis ucapkan terima kasih kepada :

1. Allah Swt,

2. Ibu dan Bapak yang selalu mendoakan, mensupport dalam segala upaya

dan memberikan perhatian serta kasih sayang yang tak terbatas kepada

penulis.

3. Adikku yang penulis sayangi dan seluruh keluarga yang telah

memberikan dukungan material maupun moril juga motivasi kepada

penulis.

4. Bapak Singgih Satrio Wibowo, selaku dosen pembimbing yang telah

menyediakan waktu, tenaga dan pikiran serta motivasi dalam mengarahkan

penulis dalam penulisan tugas akhir ini.

5. Bapak Moch . Lutfhi selaku pembimbing yang banyak membantu penulis

dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

6. Bapak Budi Hartono dan Ibu Maria F. Soetanto selaku wali dosen aero

2009 yang telah sabar membimbing dan senatiasa memberikan saran disaat

mahasiswa sedang menghadapi permasalahan.

7. Bapak Tria Ma’riz Arief selaku Ketua Program Studi Teknik Aeronautika

8. Staf pengajar Teknik Aeronautika : Bapak Y.Sinung Nugroho, Bapak

Carolus Bintoro, Bapak Nur Rahmat, Bapak Teguh Wibowo, Bapak Radi

Suradi, Bapak Sentot Purbadi, Bapak Sugianto, Bapak Vicky Wuwung,

dan Ibu Lenny Iryani. Terima kasih atas ilmu yang telah diberikan.

9. Bapak M. Ilyas, Pak Ade, Pak Ramta, Pak Asep, Pak Entis dan Ibu Amel

atas segala bantuan yang telah diberikan.

10. Deni dan Iwong sahabat dan rekan Tugas Akhir penulis terima kasih atas

kesabaran, ketekunan, dan segala bantuan yang kalian diberikan.

(6)

11. Kontrakan boys : Rio, Reza, Adrian, Agus, Iwong dan Deni serta yang

lain 2 tahun kita bersama dalam satu rumah. Terima kasih buat semua

bantuan dan kasih sayangnya. .

12. David, Dicko, Benny yang selalu mewarnai aero 2009.

13. Lady Aero 2009 yang cantik-cantik : Linda, Ame, Dama dan Ima

14. Rekan Aero 2009: Bhima, Fadlih Crb, Drajat, Harvi, Indra K, Johan,

Rubby, Sambas, Dede Yahdi, Nelwan, Bang Nof, Steven, a Syarif, Satria

Pesona dan Pak KM Satria Laksana juga Olaf dan Dimas. Perjuangan dan

persahabatan kita belum berakhir sampai sini.

15. Untuk Fadlih maafkan atas segala yang terjadi padamu dlih karena roket

kita. 

16. Sahabat penulis yang selalu mendukung dan memberi motivasi Oryza dan

Abdul, Nonis, dan lainnya.

17. Aero 2007 dan 2008, terima kasih atas bimbingannya kawan.

18. Aero 2010 dan 2011, terima kasih buat segala bantuan yang kalian berikan

19. Dan semua teman yang telah membantu penulis yang tidak bisa penulis

tuliskan satu-persatu.

(7)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR . ... iii

UCAPAN TERIMA KASIH. ... iv

DAFTAR ISI... vi

DAFTAR GAMBAR. ... viii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR NOTASI ... xi

ABSTRAKSI. ... xii

BAB I

PENDAHULUAN ... I-1

1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Tujuan Penelitian Tugas Akhir ... I-2 1.3 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ... I-3 1.4 Metodologi ... I-3 1.5 Sistematika Penulisan ... I-4

BAB II

LANDASAN TEORI ... II-1

2.1 Definisi Umum ... II-1 2.2 Revolusi Body ... II-2 2.2.1 Konfigurasi Nose-cylinder ... II-3 2.2.2 Konfigurasi Body ... II-4 2.2.3 Konfigurasi Ekor ... II-4 2.3 Alat Penstabil ... II-4 2.4 Aerodinamika Roket ... II-6 2.4.1 Gaya dan Momen Aerodinamika ... II-7 2.5 Stabilitas Statik ... II-16 2.6 Regime Kecepatan ... II-18 2.7 Aliran Kompresibel ... ..II-18

BAB III

METODOLOGI DAN PROSES PENYELESAIAN ... III-1

3.1 Metodologi Penyelesaian ... III-1 3.2 Perangkat Lunak Digital DATCOM ... III-2 3.2.1 Batasan Operasional ... III-2 3.2.2 Input Digital Datcom ... III-4

(8)

3.2.3 Output Digital Datcom ... III-4 3.3 Perangkat Lunak OpenRocket ... III-5 3.3.1 Kemampuan Program ... III-5 3.4 Konfigurasi, Perancangan dan Pembuatan Roket REX-22 ... III-6 3.4.1 Geometri Roket REX-22 ... III-7 3.4.2 Perancangan dan pembuatan nose cone ... III-7 3.4.3 Perancangan tabung payload roket ... III-13 3.4.4 Perancangan dan pembuatan sirip ... III-13 3.4.5 Perancangan tabung motor ... III-15 3.4.6 Perancangan nosel dan bulkhead ... III-15 3.4.7 Pembuatan Penopang ... III-16 3.5 Input Digital Datcom ... III-16 3.5.1 Konfigurasi Body dan Wing ... III-17 3.5.2 Konfigurasi Body, Wing dan Sirip Vertikal ... III-20 3.5.3 Konfigurasi Body, Wing, Vertical Tail dan Ventral Fin ... III-21

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN ... IV-1

4.1 Data-Data Hasil Komputasi ... IV-1 4.2 Analisis Data Hasil Komputasional ... IV-7 4.3 Analisis Stabilitas Statis ... IV-9

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ... V-1

5.1 Kesimpulan ... V-1 5.2 Saran ... V-1

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar II. 1 Bagian-Bagian Roket [16] ... II-2 Gambar II. 2 Jenis Nose cone Roket Konvensional [17] ... II-3 Gambar II. 3 Jenis - Jenis Sirip (Fin) ... II-5 Gambar II. 4 Gaya Hambat Roket Pada Kecepatan Subsonik ... II-8 Gambar II. 5 Wave drag yang terjadi pada kecepatan hipersonik [20] ... II-9 Gambar II. 6 Contoh skin friction drag [19] ... II-12 Gambar II. 7 ilustrasi Pressure drag yang terjadi pada sebuah bola ... II-13 Gambar II. 8 Parasit Drag yang diakibatkan oleh Launch Lug ... II-14 Gambar II. 9 Gaya yang Bekerja pada Roket [21] ... II-14 Gambar III. 1 Flow Chart ... III-1 Gambar III. 2 Tampilan desain utama pada OpenRocket ... III-6 Gambar III. 3 Geometri REX-22 (dalam cm) ... III-7 Gambar III. 4 Conical NoseCone[22] ... III-8 Gambar III. 5 Grafik Conical NoseCone ... III-8 Gambar III. 6 Eliptical NoseCone[22] ... III-9 Gambar III. 7 Grafik Eliptical Nosecone ... III-9 Gambar III. 8 Parabolic (power series) NoseCone[22] ... III-10 Gambar III. 9 Grafik Parabola NoseCone ... III-10 Gambar III. 10 Proses Pembuatan Nose cone ... III-12 Gambar III. 11 Proses Pembuatan Fin (sirip) Roket REX-22 ... III-14 Gambar III. 12 Konfigurasi Body dan Wing Tampak Samping ... III-17 Gambar III. 13 Konfigurasi Body dan Wing Tampak Belakang ... III-18 Gambar III. 14 Konfigurasi Body, Wing dan Vertikal Tail Tampak Samping ... III-20 Gambar III. 15 Konfigurasi Body, Wing dan Vertikal Tail Tampak Samping ... III-20 Gambar III. 16 Konfigurasi Body, Wing, Vertical Tail dan Ventral Fin Tampak Samping ... III-21 Gambar III. 17 Konfigurasi Body, Wing, Vertical Tail dan Ventral Fin Tampak Belakang ... III-22 Gambar IV.1 Grafik CL terhadap Sudut Serang untuk Berbagai Bilangan Mach ... IV-1

Gambar IV.2 Grafik CD terhadap Sudut Serang untuk Berbagai Bilangan Mach ... IV-2

Gambar IV.3 Grafik Cm terhadap Sudut Serang untuk Berbagai Bilangan Mach ... IV-2

(10)

Gambar IV. 4 Grafik CL terhadap Sudut Serang untuk Berbagai Bilangan Mach ... IV-3

Gambar IV. 5 Grafik CD terhadap Sudut Serang untuk Berbagai Bilangan Mach ... IV-4

Gambar IV. 6 Grafik Cm terhadap Sudut Serang untuk Berbagai Bilangan Mach ... IV-4 Gambar IV. 7 Grafik CL terhadap Sudut Serang untuk Berbagai Bilangan Mach ... IV-5

Gambar IV. 8 Grafik CD terhadap Sudut Serang untuk Berbagai Bilangan Mach ... IV-6

Gambar IV. 9 Grafik Cm terhadap Sudut Serang untuk Berbagai Bilangan Mach ... IV-6 Gambar IV. 10 Grafik CD terhadap Bilangan Mach pada Berbagai Konfigurasi

pada α=2° ... IV-7

Gambar IV. 11 Grafik CL terhadap Bilangan Mach pada Berbagai Konfigurasi

pada α=2° ... IV-7 Gambar IV. 12 Grafik Cm terhadap Bilangan Mach pada berbagai Konfigurasi pada α=2° ... IV-8

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel III- 1 Input Digital Datcom ... III-4 Tabel III- 2 Besar Gaya Hambat Berbagai Bentuk NoseCone ... III-11 Tabel III- 3 Koordinat Nose dengan Body Roket REX-22 (dalam cm) ... III-18 Tabel III- 4 Geometri Sirip Roket REX-22 ... III-19 Tabel III- 5 Koordinat Airfoil Roket REX-22 ... III-19

(12)

DAFTAR NOTASI

LAPAN

Lembaga Penelitian dan Antariksa Nasional

L

Lift (Gaya Angkat) (N)

D

Drag (Gaya Hambat) (N)

W

Weight (Berat) (N)

T

Thrust (Gaya Dorong) (N)

M Bilangan

Mach

cg

Center of gravity (pusat berat)

cp

Center of pressure (pusat tekanan)

cm

Center of mass (pusat massa)

ᵨ Massa

Jenis

(kg/m

3

)

G Gravitasi

(m/s

2

)

V

Kecepatan terbang wahana (m/s)

C

L

Coefficient of Lift (koefisien Lift)

C

D

Coefficient of Drag (Koefisien Gaya Hambat)

C

M

Coefficient of Moment (Koefisien Momen)

C

Mα

Coeffisient Momen Pitch (koefisien momen turunan

terhadap sudut serang)

CN

Koefisien gaya normal

ᶿ Sudut

pitch

l/d

Length to Diameter

C

r

Chord root

C

t

Chord tip

S Span

A Area

(m

2

)

T

r

Thickness root (ketebalan pada root)

T

t

Thickness tip (ketebalan pada tip)

(13)

ABSTRAKSI

Kebutuhan pengambilan data di angkasa sangat diperlukan oleh para ilmuan baik untuk kebutuhan meteorologi ataupun eksplorasi ruang angkasa. Kebutuhan data-data ini memerlukan parameter yang tidak sedikit dan dilakukan berulang-ulang. Berdasarkan atas kebutuhan yang cepat dan murah maka perlu kendaraan yang cocok untuk mengambil data tersebut. Dan roket adalah salah satu jalan alternatif untuk mendapatkan data-data tersebut.

Dalam tugas akhir ini penulis melakukan perancangan dan membangun roket yang menggunakan bahan bakar gula juga mengkaji karakteristik aerodinamika pada roket tersebut seperti CL, CD, dan juga CM serta stabilitas statik. Kajian karakteristik aerodinamika menggunakan perangkat lunak Digital Datcom.

Hasil dari analisis ini roket Rex-22 bahwa setiap perubahan konfigurasi, koefisien drag (CD) bertambah rata-rata 6%, namun pada setiap perubahan konfigurasi ini tidak berpengaruh kepada koefisien lift (CL). Harga Cm bernilai negatif pada sudut serang positif menandai bahwa roket stabil. Nilai kestabilan ini pula ditandai dengan besar static margin yang bernilai 2.879 caliber.

Keywords : Digital Datcom, Karakteristik Aerodinamika, Roket, Rancang Bangun

(14)

ABSTRACT

The need for data retrieval in space is needed by scientists both for meteorological or space exploration. Needs of these data requires a parameter is not small and repeatable. Based on the needs of a fast and cheap it is necessary to a suitable vehicle to retrieve the data. And the rocket is one alternative way to obtain such data.

In this thesis the author designing and building rockets that use sugar fuels, also examine the aerodynamic characteristics of the rocket as CL, CD, and CM and static stability. Study of aerodynamic characteristics using the software Digital Datcom.

The results of this analysis REX-22 rocket that any configuration changes, the coefficient of drag (CD) increased an average of 6%, but in every configuration change does not affect the coefficient of lift (Cl). Value of CM is negative on the positive angle of attack indicating that the rocket is stable. The value of this stability is also indicated by the value of the static margin 2.879 caliber.

Keywords: Digital Datcom, Characteristics of Aerodynamics, Rocket, Design Manufacture.

(15)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Barrowman, James. 1998. Calculating The Center of Pressure of a Model

Rocket, Centuri Enginering Company. Inc, Arizona

[2] Brinley, Bertrand R. 1960. Rocket Manual For Amateurs. Ballantine

Books.Inc, New York.

[3] Ginting, Salam dan Maryono Ismail. [No Date]. Analisa Perubahan Static

Margin Perancangan Roket Kendali RKX 70 mm. LAPAN.

[4] Krasnov, NF, 1978. Aerodynamics (translated From Rusian), American Publ.

Co. Pvt.Ltd., New Delhi.

[5] Niskanen, Sampo. 2009. Depelovment of an Open Source Model Rocket

Simulation. Master’s Thesis, Degree Program of Engineering Physics and

Mathematics, Helsinki University of Technology.

[6] Thiokol Corporation. [No Date]. Rocket Basics. Thiokol Corp., Ogden.

[7] USA Department Of Defense. 1990. Design Of Aerodinamically Stabilized

Free Rockets. MIL-HDBK-762(MI), United States Of America.

[8] Wahyuni, Astrid & Pranata Humas. [No date]. Aspek-Aspek Terkait dalam

Merancang Roket Kendali RKX pada Tahap Awal, Lapan.

[9] Wibowo, Singgih Satrio. 2002. Perhitungan Karakteristik Aerodinamika dan

Analisis Dinamika dan Kestabilan Dimensi Pada Modus Longitudinal Roket

RX 250 LAPAN. Laporan Tugas Sarjana, Departemen Teknik Penerbangan,

Fakultas Teknik Industri, ITB, Bandung.

[10] Wibowo, Singgih Satrio. 2010. Digital Datcom. Politeknik Negeri Bandung.

[11] [No name]. 2011. Panduan Kompetisi Muatan Roket Indonesia

KOMURINDO 2011. DEPDIKNAS, Jakarta.

(16)

[12] Benson, Tom. [No Date]. Rocket Index. [cited 14 Oktober 2011]; available

from : http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/shortr.html

[13] Nakka, Richard. 2002. Richard Nakka’s Experimental Rocketry Website.

[cited 14 Oktober 2011]; available from:

http://www.nakka-rocketry.net/index.html

[14] [No Name]. [No Date]. Designing Model Rocket. [cited 4 Februari 2012];

available from : http://modelrockets.8m.com/guide/index.html

[15] http://www.wikipedia.com

[16] http://www.racetomars.ca/mars/ed-module/human_mission/index.html

[17] http://www.aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0151.shtml

[18] http://dthrocket-articles.blogspot.com/2008/04/improving-aerodynamics-5-types-of-drag.html

[19] http://avstop.com/ac/thrust.html

[20] http://www.answers.com/topic/wave-drag

[21] http://www.nar.org/

[22] Crowell, G.A., Sr. 1996. “The Descriptive Geometry Of Nose Cones”