f1_134_presentasi_evaluasi

[ Balai Besar Teknologi KekuatanStruktur (B2TKS-BPPT)]

2012

[ F1.134]

[ Aplikasi Material Komposit Untuk Peningkatan Kehandalan Struktur

Landing Gear Pesawat Udara Nir Awak (PUNA)]

[ Ir. Andi Muhdiar Kadir,MT]

LATAR BELAKANG

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012 1

• 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 buatandan lain-lain maka dibutuhkan alat yang aman dan murahyaitu 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 /durasiterbang.

PERMASALAHAN


• Load design masih 2,5 g sementara menurut desainkriteria adalah 3,8 g x 2,0 (untuk Wing/ catagorinormal) dan 3,0 g X 2 utk struktur landing gear kondisihard landing.

• Struktur landing Gear dengan material fiber glass sudah digunakan tetapi belum pernah diverifikasi/test

• Struktur cenderung masih berat sehingga strukturdituntut lebih kuat dan lebih ringan untuk memberikankontribusi peningkatan payload atau BBM.

• Kondisi L/G saat ini masih fix landing gear, rencana kedepan menggunakan retract L/G untuk mengurangidrag.

METODOLOGI


• Ruang Lingkup KegiatanDesain dan analisis, manufaktur dan testing/verifikasi

• Fokus KegiatanAplikasi material komposit untuk meningkatkan kehandalan struktur landinggear PUNA (untuk aplikasi Teknologi Pertahanan Keamanan)

• Desain PenelitianStudi tentang material dan beban, Pemodelan, manufaktur, sertaPerencanakan dan Pembuatan set up/ sistem pengujian serta pelaksanaanpengujian untuk mengetahui kekuatan aktual dari prototipe struktur landing gear PUNA. Menganalisa hasil FEM dan hasil pengujian untuk mengetahuikekuatan struktur landing gear PUNA memenuhi kriteria desain atau tidak.

• Tahapan – Metode Pelaksanaan Kegiatan1.Desain dan Analisis Struktur, outputnya berupa detail drawing2.Manufaktur Benda uji, outputnya berupa benda uji3.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 kekuatanaktual sudah dilakukan dan hasilnya utk E-glass kekuatan 3G dan Carbon 6G.

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)

Progres s/d September 2012

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang 2012 4

Hasil Desain dan Analisis


Seleksi Material

No Material 0,2

(MPa

ult

(MPa)

E

(MPa)

(gr/cm3)

Ket

1 Carbon 116 586 58062 0,24 1,141

2 Uni-

Eglass

54 303 21057 0,34 1,518

3 45-

Eglass

31 174 15382 - 1,330

4 Uni-

Sglass

57 536 27905 0,32 1,360

5 45-

Sglass

33 232 16290 - 1,421

Data Analitis

35 mm

1560

55 85

500

1560

1

1

1

1

F1/2 F1/2

85 mm

b

d

t

h

POT 1-1

1/2 L= L’ 780 mm

MTOW/ 1G 120 Kg

LF 3.0 G

SF 2

F 720 Kg

F/2 360 Kg

L 1560 mm

= M/(b.d.t)

dimana M : momen bending, b: lebar,

t : tebal dan d : jarak antara sumbu

dari ketebalan.

Hasil Analitik dan FEM


X

Y

Z

28.24

26.53

24.81

23.1

21.39

19.68

17.96

16.25

14.54

12.83

11.11

9.401

7.689

5.976

4.264

2.552

0.839

V1

L1

C1

Output Set: 720 kg atau 6G Carbon 4mm

Contour: Plate Top VonMises Stress

X

Y

Z

20.06

18.85

17.64

16.44

15.23

14.03

12.82

11.61

10.41

9.201

7.995

6.789

5.583

4.377

3.171

1.965

0.759

V1

L1

C1

Output Set: 6G EGlass 6mm

Contour: Plate Top VonMises Stress

Carbon,t=4 mm

E-glass, t = 6 mm

Material

Komposit

Tebal

(mm)

Metode

Analitis

FEM

Tegangan

(kg/mm2)

Tegang

an Von

(kg/mm2)

E-Glass 6 19.20 20.06

5 22.27 23.07

4 26.94 28.24

3 34.79 38.13

S-Glass 6 19.20 19.99

5 22.27 23.02

4 26.94 28.29

3 34.79 38.59

Carbon

Fiber

6 19.20 19.69

5 22.27 22.74

4 26.94 28.24

3 34.79 39.49

Detail drawing


Lokasi SG dan test sistem


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 µЄdan4079 µЄ) atau stress max = 9,04 kg/mm2)

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 µЄdan 3059 µЄ) atau stress max = 19,2 kg/mm2)

Test Load Maksimum

L/Gear E-Glass/ 3G L/Gear Carbon/ 6G

Evaluasi Kekuatan

Struktur

Landing gear

PUNA (MTOW

120 kg)

dengan

Material

Komposit

Tebal

mm)

Teoritis

Test

Keterangan

Metode

AnalitisFEM

Tegangan

(kg/mm2)

Tegangan

Von

(kg/mm2)

Tegangan

(kg/mm2)

Kekakuan

(kg/mm)

E-Glass

(m= 4,1 kg)6 19.20 20.06 9,04 5,8

Test 3 G, benda

uji rusak

Carbon

(m= 3,8 kg)4 26.94 28.24 19,2 12,7

Test 6 G, benda

uji tidak rusak

Material 0,2

(MPa

ult

(MPa)

E

(MPa)

Carbon 116 586 58062

Uni-Eglass 54 303 21057

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 dipakaipada PUNA (wulung, pelatuk dan gagak / MTOW = 120kg) adalah 720 kg (6G = load factor 3g dan Safety factor 2).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa kriteria desain strukturpesawat terbang (PUNA) yg ringan dan kuat (high strength to weight ratio) dapat dipenuhi.

SINERGI KOORDINASI


• Lingkup dan bentuk koordinasi yang dilakukanMenentukan material komposit yang ringan dan kuat serta metodemanufaktur 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 karenadisamping anggaran SPPD belum turun, juga proses manufaktur dapatdilakukan oleh pihak UKM yang pengalaman membuat pesawat PUNA daribahan komposit (pemilihan material komposit dan metode manufakturnyalangsung dapat ditentukan). Disisi lain, ada pertimbangan bahwa PT. DI tidakdiperkenangkan melakukan riset dan biaya manhour dan pembuatannyasangat mahal (rate perjam 20 dollar). Kalau dipaksakan biaya penelitiannyatidak cukup. Ke depan kalau sudah produksi massal PUNA (utuh), kerja samadengan PT. DI sangat di rekomendasikan untuk kebutuhan sertifikasi.

PEMANFAATAN HASIL KEGIATAN


• Kerangka dan strategi pemanfaatan hasil kegiatanStrategi pemamfaatan hasil litbangyasa ini adalah mengkomunikasikan denganPTIPK-BPPT (Pusat Teknologi Industri Pertahanan Keamanan) yang sedangmengembangkan pesawat PUNA

• Wujud - bentuk pemanfaatan hasil kegiatanIndikatornya adalah bahwa hasil riset ini langsung akan diplikasikan pada PUNABPPT untuk misi dan tujuan survellence, pengintaian, hujan buatan dll dimanamembutuhkan daya angkut yang tinggi dan jarak jelajah yang jauh sehinggasangat 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 (dari 4,1 kg menjadi 3,8 kg) dan kekuatannyameningkat (dari 3gmenjadi 6G)

POTENSI PENGEMBANGAN

KE DEPAN


• Rancangan Pengembangan ke depanPenyempurnaan sistem roda dan rem serta rencana aplikasi landing gear PUNAdengan sistem retract untuk mengurangi drag.

• Strategi Pengembangan ke depanStrategi pengembangan ke depan akan dilakukan melalui kerja samapembiayaan dengan pihak-pihak yang berkepentingan seperti TNI/Hankam,dalam rangka meningkatkan kualitas dan performa serta mewujudkankemandirian teknologi pertahanan keamanan di bidang pesawat udara nir awak(PUNA).

• Tahapan Pengembangan ke depanRencana pengembangan 2013 : memperoleh data kajian sistem roda danpengereman pada landing gear, melakukan desain, analisis, dan pengujiansistem 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 sistemretract landing gear PUNA serta mengevaluasi untuk mendukung PUNA nasionaluntuk perang (Unmanned Combat Aerial Vehicle /UCAV)

FOTO KEGIATAN


TERIMA KASIH

Ir. Andi Muhdiar Kadir, MTIr. Puguh Triwinanto, APU

Ir. Sudarmadi, M.Eng Sc.Ir. Doddy Tjiptono, MM

Dr.Ir. Hamir Hamzah, M.Eng

f1_134_presentasi_evaluasi

Documents