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

Transkripsi

1 [ F1.134] [ Aplikasi Material Komposit Untuk Peningkatan Kehandalan Struktur Landing Gear Pesawat Udara Nir Awak (PUNA)] [ Ir. Andi Muhdiar Kadir,MT] [ Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur (B2TKS-BPPT)] 2012

2 LATAR BELAKANG 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. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa

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. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa

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. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa

5 Progres s/d September 2012 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) Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang

6 Hasil Desain dan Analisis Seleksi Material No Material 0,2 (MPa ult (MPa) E (MPa) (gr/cm 3 ) 1 Carbon ,24 1,141 2 Uni- Eglass ,34 1,518 Ket Eglass 4 Uni- Sglass Sglass , ,32 1, ,421 Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang

7 Data Analitis 1 35 mm 1560 F1/2 F1/ /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 1 85 mm = M/(b.d.t) 1 h d 1560 t dimana M : momen bending, b: lebar, t : tebal dan d : jarak antara sumbu dari ketebalan. b POT 1-1

8 Hasil Analitik dan FEM V1 L1 C1 Z X Y Output Set: 720 kg atau 6G Carbon 4mm Contour: V1 Plate Top VonMises Stress L1 C1 Carbon,t=4 mm E-glass, t = 6 mm Material Komposit Tebal (mm) Metode Analitis Tegangan (kg/mm 2 ) FEM Tegang an Von (kg/mm 2 ) E-Glass S-Glass Carbon Fiber Z Y X Output Set: 6G EGlass 6mm Contour: Plate Top VonMises Stress Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang

9 Detail drawing Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang

10 Lokasi SG dan test sistem Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang

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 max = 19,2 kg/mm2)

13 Test Load Maksimum L/Gear E-Glass/ 3G L/Gear Carbon/ 6G

14 Evaluasi Kekuatan Struktur Landing gear PUNA (MTOW 120 kg) dengan Material Komposit Tebal mm) Teoritis Metode FEM Analitis Tegangan (kg/mm 2 ) Tegangan Von (kg/mm 2 ) Tegangan (kg/mm 2 ) Test Kekakuan (kg/mm) Keterangan E-Glass (m= 4,1 kg) Carbon (m= 3,8 kg) ,04 5, ,2 12,7 Test 3 G, benda uji rusak Test 6 G, benda uji tidak rusak Material 0,2 ult E (MPa (MPa) (MPa) Carbon Uni-Eglass

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 weight ratio) dapat dipenuhi.

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. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa

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 meningkat (dari 3gmenjadi 6G) (dari 4,1 kg menjadi 3,8 kg) dan kekuatannya Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa

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) Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa

19 FOTO KEGIATAN Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa

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