1 2 3 PENENTUAN KOEFFISIEN GAYA HAMBAT PADA GAYA ANGKAT SAMA DENGAN NOL DAN FAKTOR EFFISIENSI OSWOLD PADA PESAWAT TERBANG MODEL LAYANG JENIS CHUCK GLIDER OHLG PELANGI (Determination of Zero lift Drag and Oswold Efficiency Factor of a Chuck Glider OHLG Pelangi)

Nur Rachmat, Dipl. Ing. Aeronautical Engineering Study Program Mechanical Eng.Department Politeknik Negeri Bandung. Abstrak/Abstract UjiTerbangadalahsalahsatumetodepengujianyangmemberikandatayangpaling nyatadalam memberikangambaran kinerja dari suatu pesawat terbang hasil rancangan.Selain memberikan gambaran mengenai kinerja yang dimiliki oleh pesawat terbang, Pengujian terbang jugadapatmemberikanharga-hargavariabelkinerjaterbangyangtidakdapatlangsung diperolehdenganhanyaanalisisdiataskertas.Gayahambatpadagayaangkatnoldanfaktor effisiensi Oswold adalah dua variabel karakteristik utamapesawat terbang yang harus diketahui lebih awal sebelum dapat dilakukannya analisis mengenai kinerja lain dari pesawat terbang. Cara pengujian terbang yang sederhana dapat dilakukan pada satu jenis pesawat terbang layang dan hasil yang diharapkan dapat diperoleh dengan cepat dan hanya menggunakan methode analisis sederhana. Makalah ini menjelaskan bagaimana menentukan kedua variabel tersebut di atas. Flight test is one of testing methods giving the most real data, which describe a designed aircrafts performance. Flight test can also give values of flight performance variables that can not be determined with only analysis on paper. Zero-lift drag and Oswolds efficiency factor are two of severalmaincharacteristicsvariablesofanairplane.Thesetwovariablesmustbeknownto enable further airplane performance analysis. A simple method of Flight Testing can be done on a certaintypeofglidertodeterminetheabovetwovariables.Thispaperdealwiththeabove mentioned flight test method to determine zero - lift drag and Oswold efficiency factor of a certain type of glider. Kata kunci / Key words : Flight test method, Overhand Launce Glider (OHLG), zero-lift drag andOswold efficiency factor. 1.Pendahuluan. Padaanalisiskinerjapesawat terbang,koeffisiengayahambatgaya angkatnol,CDo(zero-liftdrag)danfaktor effisiensiOswold,e(Oswoldefficiency factor)adalahmerupakanduavariabel pentingyangperludiketahuilebihawal sebelummenganalisiskinerjapesawat terbang lebih jauh.Keduavariabelinisangat menentukan kinerja pesawat terbang secara keseluruhandankhususnyakinerjaterbang layangnya.Untukmendapatkanharga keduavariabeliniperludilakukannya pengujian pengujian baik dalam sekala riil melaluiujiterbang(flighttest)maupun skalamodelmelaluiujiterowongangin (wind tunnel test). Padamakalahiniakandijelaskan bagaimanamenentukan/mendapatkan hargakeduavariabelini(Cdo&e)melalui pengujianskalariil(ujiterbang)pesawat terbanglayang(glider)jenischuckGlider OHLG Pelangi. Pengujian yang dilakukan adalahpengujiankinerjaterbanglayang pesawat terbang tersebut di atas..Pengujianinidimaksudkanuntuk mengetahuikinerjadasardaripesawatuji untukkemudiandapatdilakukanpengujian maupun analisis lebih jauh mengenai kinerja lainnya. Metodepengujianinidapat dilakukanjugauntukmengujikemampuan/ kinerjaterbanglayangpesawatterbang 4 padaumumnyauntukkemudianditentukan koeffisiengayahambatpadagayaangkat nol(CDo)danfaktoreffisiensiOswold(e) yangkemudiannantinyauntukmembantu analisis kinerja yang akan dilakukan. 2.Dasar Dasar Teori. 2.1 GayaGaya Pada Pesawat Terbang. Secarapraktisterdapatdua macam gayaluaryangbekerjapadapesawat terbangpadasaatmengudara,(terbang) yaitu gaya gravitasi (gaya berat) dan gaya gaya aerodinamik. Gayagravitasiataugayaberat (W)adalahmerupakangayayang ditimbulkanolehmassasuatubenda(m) karenapengaruhgayatarik/percepatan bumi g (dalam hal ini adalah massa pesawat terbang dibawah pengaruh gravitasi bumi). mg W =(1) Gayagayaaerodinamikadalah gayagayayangtimbulakibatgerakan pesawatterhadapmediadimanapesawat terbangbergerak(dalamhaliniudara).Gayagayaaerodinamikinisecaraprinsip dapatdibagimenjadiduakelompokyaitu gayaaerodinamikyangdihasilkanoleh karenainteraksiantaraudaradengan permukaan luar pesawat terbang, dalam hal inidisebutsebgaigayaresultan aerodinamik R, karena gaya ini merupakan resultan dari gaya angkat (lift, L) dan gaya hambat(drag,D),dangayaaerodinamik yang dihasilkan oleh karena interaksi antara udaradengansistempropulsi/penggerak pesawatterbangyangdisebutgaya dorong (thrust, T). Secaraprinsipkesetimbangangaya gayayangbekerjapadapesawatterbang padasaatterbangdalamkondisitak berubahterhadapwaktu(steady),maka jumlahvektorgayagayatersebutadalah sama dengan nol. 0 = + + W T R (2) Kondisiumumpenerbangan pesawatterbangadalahdalamkondisi terbangtakberubahterhadapwaktudan simetris(steadysymmetricflight), sehinggakesetimbangangayagayayang terjadi(Gambar1)dapatdinyatakansebagai berikut: T R W + =atauT D L W + + = (3) dan TT D L W o sin sin cos + + =(4) o cos sin cos D L TT+ = (5) atau TT L W o sin cos + = (6) D W TT+ = o sin cos (7) Persamaan(4)&(5)adalah merupakankesetimbangangayagaya padaarahydanxsumbupesawat terbang,(Yb&Xb aircraftaxissystem) danpersamaan (6) & (7) adalah merupakan persamaankesetimbangangayagaya padaarahsumbuydanxsumbuangin/ sumbuaerodinamika/sumbulintasan terbang,(Ya&Xa, aerodynamic/flight path axis system) Gambar 1. Gaya Gaya Pada Pesawat Terbang. 2.2KoeffisienGayaHambatPadaGaya AngkatNol&FaktorEffisiensi Oswold. Gayahambattotal(totaldrag) yangterjadipadapesawatterbangdapat dibagimenjadiduayaitugayahambatdari sayapDWdanjumlahgayahambatdari komponen komponen lainnya DN. 5 N WD D D + = (8) Gayahambatsayapsendiridapat dibagimenjadiduayaitugayahambat profilDpdangayahambatinduksiDI, dalambentukkoeffisiennondimensional dapat ditulis sebagai berikut: Di Dp DWC C C + =(9) Sehinggagayahambattotal pesawat terbang dapat dinyatakan sebagai: N i PD D D D + + = (10)

Gayahambatprofilterdiridari gayahambattekanan,gayahambat gesekankulitdangayahambat gelombang(pressuredrag,skinfriction dargandwavedrag).Gayahambat gelombangsamadengannoluntuk kecepatansubsonikdibawahangkaMach kritis. Gayahambattekanan,gaya hambatgesekankulitdangayahambat gelombangsecarabersamamembentuk gayahambatkomponenkomponen pesawatterbang.Karenakoeffisiengaya hambatdarisetiapkomponen,CDn, didasarkanpadasuatuluasantertentuSn, sebagai luasan acuan, dimana gaya hambat total dinyatakan sebagai: + = S V C S V CDi D2 22121 ( )22121V S C VS Cn Dn Dp E +(11) Dengandemikiankoeffisien gayahambatpesawatterbang(Gambar2) adalah: SS CC C Cn DnD Di DE+ + =0 (12) dimanasukuketigasebelahkanan persamaan(12)disebutsebagaikoeffisien gayahambatparasit(parasitedrag coefficient). Secarateoritisaerodinamis diprediksibahwakoeffisiengayahambat induksiadalahberbandinglurusterhadap kuadratkoeffisiengayaangkatCL,dan berbanding terbalik terhadap Aspek Rasio A dan suatu faktor effisiensi sayap |. | tACCLDi2= (13) Faktoreffisiensisayap| bergantungutamanyapadabentukbidang sayap (wing planform) hal ini karena bentuk bidangsayapmenunjukkankedekatannya dengan bentuk elliptik distribusi gaya angkat yang diperoleh. Untuk distribusi gaya angkat (lift)elliptik|=1(koeffisiengayahambat induksi minimum). Dalam kebanyakan kasus | akan lebih kecil dari satu. Dengandemikiankoeffisiengaya hambat pesawat udara adalah: SS CCACCn DnDpLDE+ + =| t2(14) Gambar 2. Koeffisien Gaya Hambat Pesawat Terbang. Dikarenakan koeffisien gaya hambat profildangayahambatparasittidak bergantungpadasudutserang(angleof attack), persamaan (7) dapat ditulis menjadi: + + =22LLDXCACC| t

0 =((

E+LCn DnDpSS CC (15) Sukukeduasebelahkanan persamaan(15)merupakanperubahan parabolikyangdiasumsikandarikoeffisien gayahambatprofildankoeffisiengaya hambat parasit terhadap gayaangkat. Suku dalamkurungdisebutsebagaikoeffisien 6 gayahambatgayaangkatsamadengan nol(zero-liftdragcoefficient)danditulis dengansimbolCDo.Dengandemikian persamaan (15) dapat tuliskan menjadi: AeCC CLDo Dt2+ = (16) dimana faktor e diperoleh dari: |t1 1+ = A Xe(17) dandisebutsebagaifaktoreffisiensi Oswold(OswoldEfficiencyFactor).Jelas bahwafaktorinimempengaruhiperubahan koefisiengayahambatprofildankoefisien gayahambatparasitterhadapkoeffisien gayaangkat,daneffekdaridistribusigaya angkataktualpadakoeffisiengayahambat induksi.Untukhampirsemuajenispesawat terbanghargaeinibervariasiantara0.6 dan0.9.Persamaan(16)dapatpula dituliskan sebagai: 2L Do DkC C C + =(18) dimanak=1/(tAe)dandisebutsebagai faktorgayahambatinduksi(induceddrag factor). 2.3Analisis Kinerja Terbang LayangPesawat Terbang. Terbanglayang(glidingflight) secaradefinisiadalahmerupakankondisi terbangdengangayadorongnol(zero thrust).Kondisiiniterjadi(benar)pada pesawatterbanglayangtanpamotor penggerak (enginelless glider / sailplane), akantetapihalinijugabisaterjadipada pesawatterbangyangmemilikimotor penggerakpadasaatmotorpenggeraknya dalamkondisistatsioner(idle)dimana gayadorongyangdihasilkanbiasanya cukupkecilsehinggakontribusinya terhadap gaya aerodinamik dapat diabaikan. Lebihjauhgayadorongnoldapatterjadi padasaatmotorpenggerakkehabisan bahanbakarataumengalamikegagalan (engine failure). DenganmenyatakangayadorongT=0,makapersamaan(6)&(7)dapat ditulis menjadi: L W = cos(19) D W + = sin 0(20) Persamaan (19) & (20) menyatakan kesetimbangangayagayapadapesawat terbangpadakondisiterbangsimetristak bertenaga(symmetricunpoweredflight) mengacupadasistemsumbuangin.Kedua persamaanmenunjukkanbahwaberat pesawatterbangharusdiimbangihanya oleh gaya angkat dan gaya hambat. Karena gayahambatDbekerjakearahsumbuXa (sistemsumbukecepatan)negatif,kondisi kesetimbanganakanterjadijikaberat pesawatudaramenghasilkankomponen gayapadaarahterbang(sumbuXapositif). Dengankatalain,pesawatterbangharus bergerakmenujukebawahsehingga