Uji Analisis Pengaruh Variasi Sudut Winglet Terhadap Lift dan Drag Menggunakan Wind Tunnel. Arif Fiyanto NIM :

Transkripsi

1 LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN SKRIPSI Uji Analisis Pengaruh Variasi Sudut Winglet Terhadap Lift dan Drag Menggunakan Wind Tunnel. Disusun oleh : Arif Fiyanto NIM : Telah dipertahankan di depan Tim Penguji pada tanggal... Oktober 2012 dan dinyatakan telah memenuhi syarat guna memperoleh Gelar Sarjana Teknik Dosen Pembimbing Pembimbing I Linggar Widayatmo, S.Si., MT. ( ) Pembimbing II M Jalu Purnomo, ST., M.Eng. ( ) Susunan Tim Penguji Ketua Penguji M. Ardi Cahyono, ST., MT. ( ) Penguji I Ir. Djarot Wahju S, M.T. ( ) Penguji II Karseno KS, INZ, SE., MM ( ) A.n Ketua STTA Puket I Yogyakarta,... Oktober 2012 Ketua Jurusan Tehnik Penerbangan Yasrin Zabidi, S.T.,M.T Ir. Djarot Wahju S, M.T. NIPY NIPY ii

2 PERNYATAAN PENYUSUN Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Arif Fiyanto NIM : Jurusan : Teknik Penerbangan Judul Skripsi : Uji Analisis Pengaruh Variasi Sudut Winglet Terhadap Lift dan Drag Menggunakan Wind Tunnel. Menyatakan, Judul dan materi yang termuat dalam Skripsi ini merupakan hasil penelitian yang dilakukan secara ilmiah dan mandiri sejak Mei 2012 sampai dengan Juli Kesamaan metode, objek dan hasil penelitian yang ditemukan pada beberapa bagian materi atau keseluruhan terhadap materi sejenis yang sedang dan atau telah dipublikasikan oleh suatu Lembaga Penelitian atau Perguruan Tinggi manapun dengan tujuan riset ataupun penyelesaian studi, merupakan titik temu atau sinkronitas atas konsep dasar teori yang termuat dalam teks ilmiah. Yogyakarta,... Oktober 2012 Arif Fiyanto iii

3 MOTTO Jadikanlah Sabar dan Shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu (Q.S Al Baqarah : 45) Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap (Q.S Alam Nasyarah : 6-8 ) Yang paling banyak menjatuhkan orang, itu adalah tidak seimbangnya antara perkataan dan perbuatan ( Abdullah Gymnastiar ) iv

4 PERSEMBAHAN Sujud syukurku pada-mu ya Illahi Robbi yang senantiasa memberikan kemudahan bagi hambah-nya yang mau berusaha. Petunjuk dan bimbingan-mu selama hamba menuntut ilmu diperantauan berbuah karya sederhana ini yang kupersembahkan kepada : Agamaku yang telah mengenalkan aku kepada ALLAH SWT serta Rosul- Nya dan mengarahkan jalan dari gelap-gulita menuju terang benderang, terimahkasih ALLAH atas ridho-mu hingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini, walaupun kadang keluar dari jalan yang Engkau tetapkan. ( Engkau yang mendengar do aku dan mengabulkan jerih payahku ) Kedua orang tuaku yang tercinta, ayah dan bunda sebagai pendidik pertama dan utama bagi penulis yang dengan keseriusan, cinta kasih dan tak pernah berhenti terucap bagi anaknya. Semoga segala keikhlasan, kesabaran yang telah diberikan dibalas oleh ALLAH SWT dengan derajat yang setinggi-tingginya. Amin Ya rabbal alamin. Kepada kakak-kakakku, Agus Supriyanto dan Ristiani Malik, selalulah berharap menjadi orang baik untuk hal yang terbaik, jangan lekas menyerah cepat berputus asa dalam menggapai cita-citamu atau impian yang selama ini kau inginkan, dan Firda Nur Hanifah, Vivin Eka R dan saudara-saudaraku terima kasih atas do a dan segala dukungannya. Almamater Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto, khususnya Teknik Penerbanagan. v

5 KATA PENGANTAR Dengan mengucapkan Alhamdulillahi rabbil alamiyn (segala puji bagi ALLAH SWT yang telah memberikan nikmat ilmu (aqidah Islam dan sains teknologi), kesehatan dan keselamatan, sehingga penulis dapat menyelesaikan Penelitian ilmiah yang dituangkan dalam sebuah skripsi dengan judul UJI ANALISIS PENGARUH VARIASI SUDUT WINGLET TERHADAP LIFT DAN DRAG MENGGUNAKAN WIND TUNNEL. Penulis berharap dan yakin penelitian dalam Skripsi ini dapat bermanfaat bagi siapa pun yang ingin belajar, sebagai sumber ilmu pengetahuan tentang pesawat terbang. Khususnya dalam bidang ilmu aerodinamika pesawat terbang. Skripsi ini bisa terselesaikan berkat dukungan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tak langsung, baik secara moril maupun materil. Untuk itu penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah mendukung dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Dengan kerendahan hati dan dengan tulus penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. ALLAH SWT yang memberikan limpahan nikmat dan kesempatan, serta dikabulkannya do a dalam tiap sujudku. 2. Kedua orang tua tercinta Ibunda Tumiasih dan Ayahanda Sugianto yang selalu tanpa henti memberikan dukungan bagi penulis untuk bisa meraih cita-cita. 3. Bapak Ir. Sutjianto S. MT, selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta. 4. Bapak Ir. Djarot Wahju Santoso, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Penerbangan STTA Yogyakarta. vi

6 5. Bapak Linggar Widayatmo, S.T, M.T, selaku Dosen Pembimbing Utama. Yang memiliki andil yang sangat besar dalam terselesaikannya skripsi ini. 6. Bapak M Jalu Purnomo, S.T, M.Eng, selaku dosen pembimbing dua yang telah banyak memberikan koreksi, masukan, dan waktunya bagi penulis. 7. Semua Dosen Teknik Penerbangan pak M Ardi Cahyono ST.MT dan Pak Karseno KS, INZ, SE., MM dan yang penulis tidak bisa sebutkan satupersatu yang telah menyampailkan mata kuliah yang bisa menjadi bekal bagi penulis. 8. Adik-adikku yang selalu memberikan semangat kepada penulis. Teruskan perjuangan, jangan mudah menyerah dan raih cita-citamu dengan sebaikbaiknya. 9. Temen-temen seperjuangaku di kost Marm yang telah bayak memberi semangat, motivasi dan telah menjadi keluarga kecilku selam aku di jogja ini. 10. Feri dan luni terima kasih atas segalah bantuan dan dukungannya. 11. Bapak dan ibu Marm kost, terima kasih atas kebaikan kepada kami semua yang tinggal di kost marm. 12. Temen-temen TP A 08, 4 tahun bersama kalian menjadi hal yang tak akan terlupakan dalam perjalanan ini. 13. Serta semua pihak yang tidak mungkin penulis cantumkan satu-persatu. Terima kasih yang setinggi-tingginya, semoga Allah SWT selalu memberikan curahan nikmatnya kepada kita semua..amin Akhir kata, sebagai manusia tentunya penulis memiliki banyak kesalahan dan kekhilafan. Oleh karena itu, kritik dan saran serta aksi nyata yang berdampak kepada kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang patut dilandasi akhlak dan aqidah yang lurus, sangat dibutuhkan bagi ilmu pengetahuan dan masyarakat. Yogyakarta,...Oktober 2012 vii

7 Arif Fiyanto DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii PERNYATAAN... iii MOTTO... iv PERSEMBAHAN... v KATA PENGANTAR vi DAFTAR ISI viii DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xvii ABSTRAK... xviii BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Rumusan masalah Tujuan Batasan Masalah Manfaat Sistematika Penulisan... 3 BAB II. LANDASAN TEORI 2.1 Aerodinamika Gaya-gaya yang bekerja pada peswat terbang Aplikasi pada sayap pesawat Airfoil NACA Teori dasar wing viii

8 2.6 Winglet BAB III. METODELOGI PENELITIAN 3.1 Tinjauan umum penelitian Metode pengumpulan data Proses pembuatan benda uji Pengujian Kalibrasi suhu dan densitas ruangan Menghitung nilai koefisien Drag dan koefisien Lift Diagram alur analisis BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Koordinat Airfoil Wing Uji Saya Analisis hasil data pengujian Data ruangan Prosedur Penelitian Kalibrasi temperatur dan densitas ruangan Menghitung luas sayap Tabel hasil pengukuran nilai Lift dan Drag Grafik hasil pengukuran Lift dan Drag Perhitungan Koefisien Lift dan Koefisien Drag dari hasil pengukuran Perhitungan Koefisien Lift dan Koefisien Drag Sudut Winglet Perhitungan Koefisien Lift dan Koefisien Drag Sudut Winglet Perhitungan Koefisien Lift dan Koefisien Drag Sudut Winglet Grafik perbandingan koefisien Lift (C L ) dan Koefisien Drag (C D ) dari ketiga winglet ix

9 4.4 Tabel Koefisien Lift (C L )/Koefisien Drag (C D ) dari ketiga winglet Grafik Perbandingan Koefisien Lift (C L )/Koefisien Drag (C D ) dari ketiga winglet yang paling efisien yaitu winglet BAB V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN.. 73 x

10 DAFTAR GAMBAR 2.1 Konsep Teori Bernouli Pada Pipa Venturi Tekanan Menurun pada bagian upper side Gaya-gaya yang bekerja dipesawat Penampang sayap Penampang sayap Kemiringan sayap pesawat Aliran udara pada pesawat Angle of attack degrees Naca Airfoil geometri Proses terbentuknya gaya angkat Vortex pada wing tip Grafik C L - C D akibat AR Rentangular wing Taper wing Sebuah gangguan pilihan udara dan perbandingan antara pesawat ber winglet dan yang tidak ber winglet Pesawat yang menggunakan winglet Ukuran Airfoil dari kertas xi

11 3.2 Bektuk arfoil dari kayu balsa Winglet dari komposit Windtunnel Timbangan pengukur lift dan drag Termometer ruangan Barometer ruangan Kurva perbandingan Lift dari ketiga pada Winglet v=10 m/s Kurva perbandingan Drag dari ketiga pada Winglet v=10 m/s Kurva perbandingan Lift dari ketiga pada Winglet v=15 m/s Kurva perbandingan Drag dari ketiga pada Winglet v=15 m/s Kurva perbandingan Lift dari ketiga pada Winglet v=20 m/s Kurva perbandingan Drag dari ketiga pada Winglet v=20 m/s Kurva perbandingan Lift dari ketiga pada Winglet v=25 m/s Kurva perbandingan Drag dari ketiga pada Winglet v=25 m/s Kurva perbandingan C L dari ketiga pada Winglet v=10 m/s Kurva perbandingan C D dari ketiga pada Winglet v=10 m/s Kurva perbandingan C L dari ketiga pada Winglet v=15 m/s Kurva perbandingan C D dari ketiga pada Winglet v=15 m/s Kurva perbandingan C L dari ketiga pada Winglet v=20 m/s Kurva perbandingan C D dari ketiga pada Winglet v=20 m/s Kurva perbandingan C L dari ketiga pada Winglet v=25 m/s xii

12 4.16. Kurva perbandingan C D dari ketiga pada Winglet v=25 m/s Kurva perbandingan C L /C D dari ketiga pada Winglet v=10 m/s Kurva perbandingan C L /C D dari ketiga pada Winglet v=15 m/s Kurva perbandingan C L /C D dari ketiga pada Winglet v=20 m/s Kurva perbandingan C L /C D dari ketiga pada Winglet v=25 m/s xiii

13 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Format pengujian lift dan drag dengan airfoil clack y Tabel 4.1 Koordinat Airfoil NACA Jenis Clack Y Tabel 4.2 Data Temperatur dan Tekanan ruangan Tabel 4.3 Winglet 10 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 10 m/s Tabel 4.4 Winglet 10 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 15 m/s Tabel 4.5 Winglet 10 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 20 m/s Tabel 4.6 Winglet 10 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 25 m/s Tabel 4.7 Winglet 15 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 10 m/s Tabel 4.8 Winglet 15 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 15 m/s Tabel 4.9 Winglet 15 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 20 m/s Tabel 4.10 Winglet 15 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 25 m/s Tabel 4.11 Winglet 20 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 10 m/s xiv

14 Tabel 4.12 Winglet 20 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 15 m/s Tabel 4.13 Winglet 20 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 20 m/s Tabel 4.14 Winglet 20 0 Nilai Gaya Angkat (lift) dan Gaya Hambat (drag) pada v = 25 m/s Tabel 4.15 Ketiga Winglet Nilai C L /C D Untuk kecepatan 10 m/s Tabel 4.16 Ketiga Wingle Nilai C L /C D Untuk kecepatan 15 m/s Tabel 4.17 Ketiga Wingle Nilai C L /C D Untuk kecepatan 20 m/s Tabel 4.18 Ketiga Wingle Nilai C L /C D Untuk kecepatan 25 m/s xv

15 DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN NACA = National Advisory Committee for Aeronautics ρ = Densitas Udara (slug/ft) 2 atau (kg/m 3 ) v = Kecepatan Udara (ft/s) atau (m/s) c = Chord (m) C L C D = Koefisien Lift = Koefisien Drag S = Luas Wing (m 2 ) T = Temperatur ( 0 K) h = Ketinggian (m) D = Drag (N) atau (lb) L = Lift (N) atau (lb) AR = Aspek Rasio b = Panjang Sayap (Wing Span) (m) = Sudut Serang (Angle Of Attack) g = Percepatan gravitasi bumi (ft/s 2 ) atau (m/s 2 ) q = Tekanan Dinamik (lb/ft 2 ) atau (n/m 2 ) = Viskositas Udara (slug/ft.s) atau (kg/m.s) λ = Gradien kenaikan temperatur (K/m) xvi

16 DAFTAR LAMPIRAN 1. Tabel Hasil pengujian nilai Lift dan drag 2. Tabel Hasil perhitungan nilai C L dan C D 3. Tabel Hasil pembagian C L /C D 4. Koordinat Airfoil xvii

17 Uji Analisis Pengaruh Variasi Sudut Winglet Terhadap Lift dan Drag Menggunakan Wind Tunnel Arif Fiyanto Abstrak Apa itu winglet? sirip ajaib atau tambahan untuk wing yang berada di ujung wingtip yang membuat harga penerbangan lebih murah untuk menghemat bahan bakar, mengurangi vortex dan drag dan untuk meningkatkan jarak jelajah berapa persen, dalam skripsi ini penulis menggunakan airfoil jenis clack y sebagai seksi uji. Penelitian dilakukan di Laboratorium Aerodinamika Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto (STTA) dengan model wing uji airfoil jenis clack y yang memiliki ukuran span : 13 cm, thikness : 0,6 cm. Pengujian dilakukan dengan konfigurasi winglet dengan memvariasikan Sudut serang yaitu 0 0,5 0,10 0, dan 15 0, dan variasi kecepatan mulai dari 10 m/dtk, 15 m/dtk, 20 m/dtk, dan 25 m/dtk, kemudian perhitungan dilakukan dengan menggunakan rumus koefisien gaya angkat, koefisien gaya hambat. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan menujukkan bahwa dengan bertambahnya sudut serang dan kecepatan pada wing uji menyebabkan penambahan gaya angkat dan Penambahan gaya hambat dan apabila gaya angkat telah mencapai titik maksimal maka akan terjadi penurunan gaya angkat yang disebut dengann stall. Pada pengujian ini penguji tidak menukan stall. Dari ketiga winglet yang efisien adalah winglet 10 0 dibandingkan dengan winglet yang lainnya. Kata kunci : Winglet, Uji Terowongan Angin, Koefisien Lift, Koefisien Drag. xviii