PERHITUNGAN PARAMETER AERODINAMIKA ROKET POLYOT

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "PERHITUNGAN PARAMETER AERODINAMIKA ROKET POLYOT"

Iwan Setiabudi
7 tahun lalu
Tontonan:

1 BAB 4 PERHITUNGAN PARAMETER AERODINAMIKA ROKET POLYOT 4. 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. 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 jari-jari (R) setiap section titik-titik koordinat yang telah didefinisikan. 8

2 Tabel 4-.Variabel input Datcom arah depan X (m) Zupper (m) Zlower (m) S (m ) R (m) P (m) Z (m) X (m) Z upper Z low er Gambar 4-.Koordinat geometri roket Polyot arah depan Tabel 4-. Variabel input Datcom arah belakang X (m) Zupper (m) Zlower (m) S(m ) R (m) P (m) Z (m) X (m) Z Upper Z low er Gambar 4-. 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. 9

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 Karakteristik C D, C L Terhadap Bilangan Mach pada Ketinggian Konstan Gambar 4.3 dan 4.4 di bawah ini menampilkan harga-harga C D dan C L pada bilangan Mach yang bervariasi dari. hingga 8.. Variasi dilakukan pada haga sudut serang (α) konstan 5 derajat dan pada ketinggian terbang yang berbeda-beda untuk memperoleh pengaruh ketinggian terhadap harga-harga C D dan C L. CD vs Mach (h konstan).45.4 H = m.35 CD H = 3 m H = 5 m..5 H = 7 m Mach Gambar 4-3. Grafik C D terhadap bilangan Mach (H konstan)

4 CL vs Mach.35.3 H = m.5. H = 3 m CL.5 H = 5 m..5 H = 7 m Mach Gambar 4-4. Grafik C L terhadap bilangan Mach (H konstan) Pada gambar 4.3 dan 4.4 di atas dapat dilihat bahwa kurva C D dan C L memiliki trend grafik yang sama untuk ketinggian yang berbeda. Pada grafik C D, harga C D akan semakin besar dengan bertambahnya ketinggian. Sedangkan pada grafik C L harganya akan semakin kecil dengan bertambahnya ketinggian, namun perbedaan harga yang terjadi cukup kecil terutama pada harga bilangan Mach yang tinggi Karakteristik C D, C L Terhadap Sudut Serang pada Bilangan Mach Konstan Berikut akan ditampilkan harga-harga C D dan C L pada variasi sudut serang dari (nol) sampai derajat. Harga-harga C D dan C L yang ditampilkan adalah hargaharga pada kondisi roket Polyot ke arah depan dan ke arah belakang. Pemvariasian tersebut dilakukan pada harga ketinggian konstan m dan pada beberapa harga bilangan Mach.

5 Cd vs Alpha Cd Mach =. Mach =.7 Mach =. Mach = 3. Mach = Alpha [deg] Gambar 4-5. Grafik C D terhadap sudut serang α (Polyot ke depan) Cl-Alpha.5 Cl.5 M =. Mach M =.7 Mach M =. Mach M = 3. Mach M = 7. Mach Alpha [deg] Gambar 4-6. Grafik C L terhadap sudut serang α (Polyot ke depan)

6 Cd vs Alpha Cd.5.4 M =. Mach M =.3 Mach M =.5 Mach Alpha Gambar 4-7. Grafik C D terhadap sudut serang α (Polyot ke belakang) Cl vs alpha Cl..8 M =. Mach M =.3 Mach M =.5 Mach Alpha Gambar 4-8. Grafik C L terhadap sudut serang α (Polyot ke belakang) Pada gambar 4.5 dan 4.7 terlihat bahwa harga C D akan semakin besar dengan bertambahnya harga sudut serang, dan pada harga bilangan Mach diatas. Mach harga C D akan semakin kecil dengan bertambahnya harga bilangan Mach. Pada dua grafik tersebut di atas dapat dilihat perbedaan harga C D pada konfigurasi roket Polyot 3

7 ke depan dan ke belakang. Roket Polyot pada konfigurasi ke depan memiliki harga C D yang lebih kecil daripada roket Polyot pada konfigurasi ke belakang. Pada gambar 4.6 dan 4.8 terlihat bahwa harga C L 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 C L akan semakin besar, namun di atas sudut serang 4 harga C L pada konfigurasi ke belakang meningkat hingga melampaui harga C L pada konfigurasi roket Polyot ke depan Karakteristik C M terhadap Bilangan Mach dengan Sudut Serang Konstan Berikut ditampilkan variasi harga C M terhadap bilangan Mach dengan rentang harga dari. hingga.8. Pemvariasian ini dilakukan pada harga sudut serang konstan 5 dan pada ketinggian m. Cm-Ma 3.5 Cm.5 Alpha = 5 deg Alpha = deg Alpha = deg Ma Gambar 4-9. Grafik C M terhadap bilangan Mach (α konstan) Pada gambar 4.9 di atas dapat dilihat bahwa harga C M cenderung konstan terhadap perubahan harga bilangan Mach. Terlihat pula bahwa harga C M semakin besar dengan bertambahnya harga sudut serang. 4

8 4.3.4 Karakteristik C M terhadap Sudut Serang dengan Bilangan Mach Konstan Berikut ditampilkan variasi harga C M terhadap harga sudut serang dengan rentang hingga derajat. Pemvariasian dilakukan pada beberapa harga bilangan Mach dan pada ketinggian terbang m. Cm-Alpha 3.5 Cm.5 Mach =. Mach =.7 Mach =. Mach = 3. Mach = Alpha [deg] Gambar 4-. Grafik C M terhadap sudut serang α (Polyot ke depan) Cm vs Alpha CM.8 Mach =. Mach =.3 Mach = Alpha Gambar 4-. Grafik C M terhadap sudut serang α (Polyot ke belakang) 5

9 Pada gambar 4. dan 4. dapat dilihat bahwa harga C M 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 C M akan semakin kecil dengan bertambahnya sudut serang pada harga sudut serang di atas 5. Hal tersebut menunjukkan bahwa di atas sudut serang 5 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,α ) C L = f (4-) ( h, Re, Ma,α ) C D = f (4-) ( h, Re, Ma,α ) C M = f (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. 5], yaitu: C C C 3 ( Ma) + C ( Ma) α + C ( Ma) α C ( Ma) D CD D D + D3 α = (4-4) = C ( Ma)α (4-5) L L ( Ma) C ( Ma)α = C (4-6) M M + M Ketika roket terbang dalam daerah hipersonik (Ma > 3), koefisien gaya dan momen aerodinamika tidak akan terpengaruh oleh pertambahan bilangan Mach [Ref. 5]. Model aerodinamika roket saat terbang dalam daerah hipersonik dapat dituliskan sebagai berikut: C = C + (4-7) D D CDα C = C α + C α α (4-8) L L L C M = C M α (4-9) 6

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 C D Mach Polinomial. y = x3 +.45x +.445x y = x3 +.45x +.445x y = 9.489x3 +.39x +.558x y =.757x x x y =.74x x +.3x +.43 Tabel 4-4. Koefisien Polinomial C D Mach Cd Cd Cd Cd

11 Tabel 4-5. Persamaan polinomial C L Mach Polinomial. y = x +.765x y = 4.858x +.387x y = x +.94x y = x +.955x y = x +.69x y = 8.959x +.467x y =.533x x y = 8.378x x -.8 Tabel 4-6. Koefisien polinomial C L Mach Cl Cl Cl Tabel 4-7. Persamaan dan koefisien polinomial C M Mach Polinomial Cm Cm. y = x y = 7.86x y = 7.595x y = 7.6x - 3E y = 7.697x y = x y = 7.588x y = 7.559x

dokumen-dokumen yang mirip

SIMULASI GERAK WAHANA PELUNCUR POLYOT

BAB SIMULASI GERAK WAHANA PELUNCUR POLYOT. Pendahuluan Simulasi gerak wahana peluncur Polyot dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Simulink Matlab 7.. Dalam simulasi gerak ini dimodelkan gerak roket