Beban Pesawat. Dipl.-Ing H. Bona P. Fitrikananda 2013

(1)

U A M T C

(2)

Introduction

Beban Pesawat / Aircraft Loads

(3)

Pendahuluan

Wilbur Wright:

“I am constructing my machine to sustain about five times my

weight and I am testing every piece. I think there is no possible

(4)

Pendahuluan



Permasalahan struktur sudah ada sejak awal pesawat

dibuat.



Syarat umum struktur

pesawat: ringan tapi

kuat. Untuk itu dalam

pembuatan pesawat

modern digunakan

konsep struktur

(konstruksi) ringan,

dengan menggunakan

spt. Spar, rib dsb.

(5)

(6)

Bagian-bagian Pesawat

Fuselage Wing Ekor Datar (Horizontal Tail) Ekor Tegak (Vertical Tail) Sistem Propulsi Bidang Kemudi Landing Gear

(7)

Bagian-bagian Pesawat

 Fuselage

 tempat dimana payload (muatan) ditempatkan

 Sayap

 bagian utama pesawat - penghasil gaya angkat utama. Pada kondisi tertentu gaya angkat lebih

besar dari berat total pesawat

 Ekor Tegak (VerticalTail)

 kestabilan pada arah lateral

 Ekor Datar (HorizontalTail)

 kestabilan pada arah horizontal

 Bidang Kemudi

 terdiri dari: elevator, rudder, aileron

 Sistem Propulsi

(8)

Terminologi

 Mission Profile

 perkiraan manuver pesawat selama operasi  Payload

 semua jenis muatan (penumpang, bagasi, kargo dll.)  Weight / Berat

 jenis berat pada pesawat

 Power Available dan Power Required

(9)

Terminologi

 Rate of Climb (R/C) dan Rate of Descent (R/D)  kecepatan menanjak / menurun

 Absolute Ceiling dan Service Ceiling

 ketinggian absolute - ketinggian pesawat pada saat R/C = 0  ketinggian efektif - ketinggian pesawat pada saat R/C 0 0.5 m/s

(10)

Terminologi

 Pada Struktur dikenal istilah:

Kekuatan Statik

 kemampuan struktur untuk menerima beban yang sangat tinggi - Static

Design Load (Beban Perancangan Statik)

Kekuatan Fatique

 kemampuan struktur menerima beban yang berulang

 Fatique Load Spectrum (FLS):

Penentuan FLS - penentuan beban baik dari segi harga maupun dari segi frekuensi keterjadiannya

 Load Factor:

(11)

Jenis-jenis pembebanan



Beban Aerodinamika

Lift, Drag, Thrust serta Momen yang terjadi 

Beban Gravitasi

beban yang diterima pesawat akibat massa pesawat, payload serta bahan bakar



Beban Darat

taxin, take-off run dsb.



Beban Lain-lain

(12)

Kategori Beban Eksternal

• Air Loads

• Di bawah kontrol pilot - due to airplane maneuvere • Di luar kontrol pilot - due to Air Gust

• Landing Loads

• Landing on Land (wheel atau ski type) • Landing on Water

• Arresting (pendaratan pesawat angkut) • Power Plant Loads

• Thrust • Torgue

(13)

Kategori Beban Eksternal

• Take Off Loads • Catapulting

• Assisted take off with auxiliary short period • Special Loads

• Towing Airplane

• Beaching of Hull type Airplane • Fuselage Pressurizing

(14)

Regulasi

Istilah-istilah dalam regulasi:

 Airworthiness Requirements / Persyaratan Kelaikan Udara  Loading Case / kasus beban

 terjadinya suatu jenis pembebanan tertentu dengan harga tertentu pada suatu

kondisi terbang

 Design Loading Cases

 sejumlah besar kasus beban yang harus diperhatikan pada desain pesawat terbang

 Critical Design Loading Case

(15)

Regulasi

Istilah-istilah dalam regulasi:

 Limit Load

 Ukuran design load. Di bawah Limit Load, struktur pesawat tidak boleh

menunjukkan gejala deformasi permanen

 Design Loading

 untuk menyatakan kondisi-kondisi yang jarang muncul

 Ultimate Load

 1,5 kali Limit Load (yang biasa diminta oleh Regulasi)

 Safety Factor (j)

(16)

Regulasi

 Jenis Regulasi Kelaikan Udara: • FAR

• JAR • BCAR • CASR • Mil-Spec

(17)

Regulasi

 Regulasi (untuk masalah struktur) (FAR 25): • 25.321 General

• 25.331 - 25.351 Flight Maneuver and Gust Conditions • 25.361 - 25.373 Suplementary Conditions

• 25.391 - 25.459 Control Surface and System Loads • 25.471 - 25.551 Ground Loads

• 25.521 - 25.537 Water Loads

• 25.561 - 25.563 Emergency Landing Conditions • 25.571 - 25.573 Fatigue Evaluation

(18)

Safety Factor

•

Memberikan pengamanan terhadap kegagalan struktur

dalam hal:

• terjadinya beban-beban lebih tinggi dari Limit Load

• kekuatan yang sebenarnya dari pesawat terbang adalah kurang dari

teoritis perhitungan.

•

Penyebab:

• toleransi ukuran material • kesalahan produksi

(19)

Perancangan dan Analisis Konstruksi Ringan



Struktur pesawat yang dirancang harus mampu menahan

beban-beban yang terjadi ketika pesawat berada di darat

maupun di udara.



Kemampuan struktur pesawat dalam menahan beban

tersebut dapat dianalisis dengan mengikuti workflow

perancangan struktur sehingga struktur yang dirancang

mampu menjalankan fungsinya dan memenuhi faktor

keselamatan (safety).

(20)

Perancangan dan Analisis Konstruksi Ringan



Workflow perancangan struktur berisi tentang :

1. penentuan beban (statik, dinamik, operasional, environmental), 2. airframe/struktur (skeletal, plate-shell, continuum),

3. struktural responses (axial, shear, bending, torsion; stress, strain,

Mohr’circle, displacement, vibration, energy),

4. local effects (notch, cracks),

5. material (metal, composites; ductile, brittle; tanpa cacat), 6. failure theories (Tresca, Hencky, modified Mohr)

7. failure modes (static, fatique, static instability, dynamic response,

(21)

Perancangan dan Analisis Konstruksi Ringan



Penentuan jenis beban (loads) menempati urutan pertama

dalam work-flow perancangan pesawat terbang.



Secara umum, struktur pesawat pengalami dua jenis

pembebanan, yaitu :

1. Static Load (Overload) atau pembebanan static-beban yang sangat

tinggi. Kurva stress vs load point menunjukkan letak static load dalam operasi penerbangan.

2. Operasional Loads-beban yang terlalu tinggi tetapi terjadi secara

berulang-ulang (beban fatique). Beban operasional ini adalah beban yang paling sering dialami oleh struktur pesawat.

(22)

Perancangan dan Analisis Konstruksi Ringan

Limit Load

 Limit load atau beban limit adalah beban maksimum yang dapat diantisipasi

oleh pesawat selama masa terbangnya.

 Struktur pesawat harus mampu menahan beban limit tanpa mengalami

deformasi permanen yang bersifat merusak. Design Load (Ultimate Load)

 Design Load adalah hasil antara limit load dan faktor keamanan (safety factor).  Ultimate Load = Limit Load x Safety Factor.

 Umumnya, faktor keamanan adalah sebesar 1.5.

 Persyaratan menentukan bahwa struktur pesawat harus mampu menahan

(23)

Perancangan dan Analisis Konstruksi Ringan

 Perancangan struktur adalah proses iteratif yang melibatkan

pendefinisian (sintesis) struktur dan analisis untuk memenuhi persyaratan perancangan tertentu.

 Suatu struktur dapat didefinisikan dengan memilih jenis, konfigurasi

dan ukuran komponen.

 Analisis pada struktur diperlukan guna mendapatkan respon struktur

seperti tegangan, regangan dan perpindahan akibat pengaruh lingkungan (misal : akibat pembebanan dan thermal effect).

 Struktur dianggap mampu memenuhi fungsinya apabila respon struktur

masih dalam batas-batas yang diijinkan; seperti kekuatan material, beban tekuk kritis, frekwensi pembebanan dan sebagainya.

(24)

Perancangan dan Analisis Konstruksi Ringan

Faktor-faktor yang mempengaruhi perancangan struktur pesawat Production Inspection Maintenance Cost Weight Stiff Safety Function

(25)

Beban-beban Pesawat

Beban

(26)