BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Seiring dengan perkembangan teknologi, pesawat mengalami beberapa perubahan baik dari bentuk, kecepatan terbang, maupun fungsi pesawat tersebut. Ide manusia agar dapat terbang dan melakukan perpindahan posisi secara cepat pun berkembang menjadi banyak tujuan, baik untuk sekedar transportasi, pengangkatan barang, sampai pada tujuan keamanan suatu negara atau perang. Dimulai dari Perang Dunia I, perkembangan pesawat khususnya untuk kebutuhan militansi tampak sangat signifikan. Berbagai jenis pesawat tempur diproduksi untuk kebutuhan negara-negara dalam bidang keamanan dan pertahanan. Hingga saat ini, perkembangan pesawat jenis ini terus dilakukan dengan fungsi- fungsi mutakhir seperti kemampuan stealth dan supercruise. Indonesia sebagai salah satu negara berkembang yang memiliki kebutuhan akan keamanan negara terutama dari segi kemiliterannya sudah sepantasnya memiliki infrastruktur dan perlengkapan tempur handal, salah satunya adalah pesawat tempur. Dengan pesawat ini, Indonesia dapat meningkatkan kemampuan pertahanan negara khususnya dari segi zona udara. Adanya kerja sama dengan negara konsorsium diharapkan pengembangan pesawat tempur negara dapat dilaksanakan dengan
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi, pesawat mengalami beberapa perubahan baik
dari bentuk, kecepatan terbang, maupun fungsi pesawat tersebut. Ide manusia agar
dapat terbang dan melakukan perpindahan posisi secara cepat pun berkembang
menjadi banyak tujuan, baik untuk sekedar transportasi, pengangkatan barang, sampai
pada tujuan keamanan suatu negara atau perang.
Dimulai dari Perang Dunia I, perkembangan pesawat khususnya untuk kebutuhan
militansi tampak sangat signifikan. Berbagai jenis pesawat tempur diproduksi untuk
kebutuhan negara-negara dalam bidang keamanan dan pertahanan. Hingga saat ini,
perkembangan pesawat jenis ini terus dilakukan dengan fungsi-fungsi mutakhir seperti
kemampuan stealth dan supercruise.
Indonesia sebagai salah satu negara berkembang yang memiliki kebutuhan akan
keamanan negara terutama dari segi kemiliterannya sudah sepantasnya memiliki
infrastruktur dan perlengkapan tempur handal, salah satunya adalah pesawat tempur.
Dengan pesawat ini, Indonesia dapat meningkatkan kemampuan pertahanan negara
khususnya dari segi zona udara. Adanya kerja sama dengan negara konsorsium
diharapkan pengembangan pesawat tempur negara dapat dilaksanakan dengan
teknologi yang lebih baik, seperti pada persenjataan dan kemampuan terbangnya. Tidak
lupa pula, aspek biaya yang dianggarkan tidak terlalu besar dengan proses produksi
yang mudah untuk dilaksanakan mengingat faktor perekonomian Indonesia yang tidak
begitu baik.
Keterbatasan kemampuan setiap pesawat tempur dalam melaksanakan suatu misi
tertentu mengakibatkan pengaturan sistem pertahanan udara menjadi sangat
kompleks. Oleh sebab itu, dibutuhkan pesawat tempur yang modern dengan multi
fungsi yang dapat melakukan serangan udara dan serangan darat.
1.2. Persyaratan dan Sasaran Perancangan
2.1.1 Umum
1. Sasaran perancangan utama adalah mendapatkan pesawat tempur multi-role
dengan teknologi generasi 4.5;
2. Pesawat tempur harus didesain untuk dapat menahan beban sebesar +9/-3;
3. Meski tidak dirancang khusus sebagai pesawat stealth, namun fitur-fitur yang
dapat mengurangi keterdeteksian radar harus menjadi pertimbangan;
4. Pesawat diharapkan dapat dirancang dan diproduksi bersama oleh negara
konsorsium dengan pembagian poporsi kerja sesuai dengan kontribusi masing-
masing negara.
2.1.2 Susunan Internal
1. Kabin dan Instrumentasi
Flight deck dirancang untuk satu awak penerbang (pilot) sebagai standar,
dengan kemungkinan pengembangan untuk versi tandem;
Peralatan instrumentasi harus dirancang untuk memungkinkan penggunaan
teknologi radar Active Electronically Scanned Array (ASEA), Forward Looking
Infra Red (FLIR), dan electronic counter measure system.
2. Pesenjataan dan Payload
Pesawat harus dirancang untuk mampu membawa hingga 7000 kg
persenjataan/bahan bakar eksternal. Hard point dapat berada di bagian
fuselage maupun sayap.
3. Prestasi
Pesawat yang dirancang harus mampu melakukan misi dengan hanya
menggunakan internal fuel tank;
Misi tipikal adalah misi dengan combat radius 500 nm dan loiter selama
20 menit. Dalam misi tipikal ini, persenjataan yang dibawa adalah seberat
200 kg dan kecepatan terbang sebesar 0.7 Mach pada ketinggian 30.000
ft;
Kecepatan maksimum tidak kurang dari 2.0 Mach pada ketinggian
terbang 30.000 ft dan tidak kurang dari 1.2 Mach pada ketinggian muka
laut;
Ketinggian terbang jelajah maksimum (service ceiling) tidak kurang dari
60.000 ft;
Jarak take-off ground run untuk berat total take-off maksimum tidak
melebihi 6.000 ft pada kondisi permukaan laut, ISA+20oC;
Jarak landing run pada kondisi berat mendarat maksimum tidak boleh
melebihi 6.000 ft pada kondisi permukaan laut, ISA+20oC;
Rate of climb minimum pada kondisi permukaan laut adalah 50.000
ft/min.
4. Basis Sertifikasi
Pesawat akan diproduksi dan disertifikasi sebagai multi-role fighter
aircraft
Basis sertifikasi menggunakan USAF Military Specification (MIL-SPECS)
1.3. Pertimbangan Perancangan Secara Umum
1. Memenuhi persyaratan dan sasaran dari perancangan tersebut;
2. Produksi berkemungkinan dapat dilaksanakan dengan proses produksi yang
tidak rumit;
3. Tersedianya data dan informasi beberapa jenis pesawat pembanding setipe
yang dapat memberikan pertimbangan desain yang sesuai;
4. Konfigurasi didesain berdasarkan fungsi dan perkembangan teknologi saat
ini namun tetap memenuhi persyaratan perancangan.
BAB II
STUDI PERBANDINGAN SPESIFIKASI DAN KONFIGURASI
Untuk menentukan rancangan pesawat yang akan dibuat, maka dibutuhkan suatu acuan
atau rujukan untuk menjadikan pesawat rancangan ini sesuai dengan Design
Requirements dan Objectives yang telah diberikan. Maka, dengan spesifikasi DR&O, telah
dipilih beberapa pesawat yang menjadi acuan awal pesawat Tempur Sari ini yang
memiliki spesifikasi DR&O sejenis.
Dari hasil studi perbandingan pesawat sejenis ini, kemudian ditentukan konfigurasi
awal pesawat Tempur Sari yang akan dirancang. Studi perbandingan ini akan dilakukan
dalam 3 hal, yaitu perbandingan spesifikasi, perbandingan konfigurasi, dan
perbandingan sistem propulsi. Perbandingan spesifikasi dan sistem akan menjadi acuan
initial sizing dan ukuran serta berat dari pesawat Tempur Sari, perbandingan
konfigurasi akan menjadi acuan bagaimana bentuk dan struktur serta konfigurasi dasar,
dan setelah berat dan jumlah gaya dorong yang diperlukan diketahui maka akan
dilakukan perbandingan sistem propulsi yang digunakan oleh pesawat pesawat sejenis.
2.1 Perbandingan spesifikasi
Spesifikasi dan konfigurasi pesawat multirole fighter yang kini sudah banyak di
produksi oleh Negara-negara di dunia hampir sama dengan DR&O pesawat Tempur Sari
yang akan dibuat. Untuk memperoleh kecenderungan spesifikasi yang hampir sama,
maka di ambil data dari beberapa pesawat pembanding sebagai berikut :
2.1.1 Rafale
Dassault Rafale adalah pesawat 4,5th-generation jet fighter bermesin ganda Perancis
dengan delta wing. Didesain dan dibuat oleh Dassault Aviation. Pertama kali
diperkenalkan pada tahun 2000, Rafale diproduksi untuk memenuhi kebutuhan Land-
base aircraft dari French Air Force dan Carrier-based dari French Navy. Dari tabel
spesifikasi di atas, Rafale merupakan pesawat pembanding yang memiliki DR&O
maximum speed, service ceiling, dan rate of climb yang hampir sama dengan DR&O yang
dibutuhkan.
2.1.2 F-15 Fighting Falcon
F-15 Fighting Falcon adalah jet tempur Multi-role yang dikembangkan oleh General
Dynamics di Amerika Serikat. Pesawat ini awalnya dirancang sebagai pesawat tempur
ringan, dan akhirnya berevolusi menjadi pesawat tempur multi-role yang sangat
populer. Kemampuan F-15 yang bisa dipakai untuk segala macam misi inilah yang
membuatnya sangat sukses di pasar ekspor. F-15 dikenal memiliki kemampuan tempur
di udara yang sangat baik, dengan inovasi seperti kokpit tanpa frame yang memperjelas
penglihatan, gagang pengendali samping untuk memudahkan kontrol pada kecepatan
tinggi, dan kursi kokpit yang dirancang untuk mengurangi efek g-force pada pilot,
pesawat ini juga merupakan pesawat tempur pertama yang dibuat untuk menahan
belokan pada percepatan 9g. Pada dasarnya, profil misi yang akan dirancang untuk
Tempur Sari hampir sama dengan profil misi F-15.
2.1.3 Chengdu J-10
Chengdu J-10 adalah pesawat tempur multi-role yang dirancang dan diproduksi oleh
Chengdu Aircraft Industri Corporation untuk Angkatan Udara Tiongkok, didesain
sebagai pesawat tempur dan pesawat pengebom ringan segala cuaca. Sistem kokpit
pada pesawat Chengdu J-10 memiliki karakter bisa dikembangkan menjadi 2 crew
untuk keperluan training.
2.1.4 F/A-18E/F Super Hornet
Pesawat tempur yang merupakan varian lebih besar dan lebih maju dari F/A-18C/D
Hornet ini memiliki sistem jaringan terpadu yang memberikan peningkatan
interopebilitas. Jet tempur buatan Boeing setelah di merger dari McDonnell Douglas
tersebut memiliki radar APG-79 AESA dan bentuk intake persegi yang berfungsi untuk
mengurangi RCS (Radar Cross Section) yang menjadi salah satu DR&O pesawat yang
akan di rancang. Pesawat F/A-18 E/F menggunakan twin-Engines F414-GE-400
turbofan dari General Electric yang memiliki thrust 22.000 lb dengan afterburner
dengan kecepatan maksimum lebih dari 1.8 Mach.
2.1.5 F-22 Raptor
F22 Raptor adalah pesawat tempur buatan Amerika Serikat yang direncanakan untuk
menjadi pesawat tempur superioritas udara yang digunakan menghadapi pesawat
tempur Uni Soviet. Pesawat tempur dengan dua engine Pratt &Whitney F119-PW-100
turbofans tersebut memiliki kecepatan maksimum 2.25 Mach, mirip dengan DR&O
dengan pesawat yang akan dibuat. F22 memiliki kemampuan yang sangat baik dalam
bermanuver pada kecepatan supersonic maupun subsonic. Penggunaan pengarah daya
dorong membuatnya memiliki kelebihan dalam berbelok secara tajam dan melakukan
manuver ekstrim seperti Manuver Herbst, Kobra Pugachev, dan Kubit.
2.1.6 Eurofighter Typhoon
Pesawat tempur yang merupakan rancangan konsorsium tiga perusahaan yaitu Alenia
Aeronautica, BAE System dan EADS ini memiliki dua engine Eurojet EJ200 afterburning
turbofan dengan kecepatan maksimum 2 Mach. Dengan menggunakan EJ200 yang baru
dikembangkan dan dikombinasikan dengan aerodinamis pesawat Typhoon memiliki
kemungkinan untuk pelayaran supersonically tanpa re-heat dalam waktu lama bahkan
saat pesawat membawa beban senjata normal.
Berikut ini tabel spesifikasi pesawat multirole fighter yang sejenis
Tabel 1. Perbandingan Spesifikasi Pesawat Sejenis
Jenis Pesawat Type Seats Length (m)
Height (m)
Wing Span (m)
Wing Area (m)
Dassault Rafale
multi role 4,5th-
generation
1-2 15.3 5.34 10.8 45.7
McDonnel Douglas F-15
Tactical Fighter
1 19.43 5.63 13.05 56.5
F/A 18 E/F Super Hornet
Multi-role attack and
fighter aircraft
1-2 18.31 4.88 13.62 46.45
F-22 Raptor Air superiority
fighter
1 18.9 5.08 13.56 78.04
Chengdu J-10 Multi-role fighter
and bomber aircraft
1-2 15.5 4.78 9.7 39
Lanjutan 1 Tabel 1. Perbandingan Spesifikasi Pesawat Sejenis
Untuk mendapatkan nilai dari V, diperlukan nilai dari A = 2.35e = 0.8. Kemudian
perbandingan nilai T/W dan W/S dapat diperoleh dan ditampilkan pada table berikut
ini:
Tabel 7. Perbandingan T/W dan W/S saat climb
(W/S) TO V RC/V 1/L/D (T/W) TO
50 409.54
46
2.0347
81
0.0952
38
1.9395
42
60 448.63
36
1.8574
92
0.0952
38
1.7622
54
70 484.57
97
1.7197
03
0.0952
38
1.6244
65
80 518.03
75
1.6086
35
0.0952
38
1.5133
97
90 549.46
17
1.5166
36
0.0952
38
1.4213
98
100 579.18
35
1.4388
07
0.0952
38
1.3435
69
110 607.45
28
1.3718
49
0.0952
38
1.2766
11
120 634.46
37
1.3134
45
0.0952
38
1.2182
07
4.3.4 Perhitungan Subsonic Cruise Pada Sea Level
Asumsi yang digunakan untuk memenuhi perhitungan ini adalah terbang pada
ketinggian sea level dengan suhu 20oC pada kecepatan 0.7 M. Persamaan yang
digunakan pada kondisi cruise adalah sebagai berikut:
(T/W)req = CDo q /(W/S) + (W/S)/q. .A.eπ (4.15)
Dengan nilai q = 656.431 , A = 2.35 , CDo = 0.012142 dan e=0.8
Lalu didapatkan perbandingan nilai T/W dan W/S sebagai berikut ini:
Tabel 8 . Perbandingan T/W dan W/S saat Subsonic Cruise
W/S
TO
T/W T/W TO
50 0.2392
07
0.3683
78
60 0.2141
56
0.3298
70 0.1985
71
0.3058
80 0.1889
03
0.2909
11
90 0.1831
8
0.2820
97
100 0.1802
18
0.2775
35
110 0.1792
63
0.2760
66
120 0.1798
15
0.2769
15
4.4 Pemilihan Titik Desain
60 80100
120140
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Matching Chart
Cl max TO 1,4 Linear (Cl max TO 1,4)Cl max TO 1,6 Linear (Cl max TO 1,6)Cl max TO 1,8 Linear (Cl max TO 1,8)Cl max TO 2 Linear (Cl max TO 2)Thrust/weight TO Sea Level Cruise Linear (Thrust/weight TO Sea Level
Cruise)thrust/weight TO climb sizing Linear (thrust/weight TO climb
sizing)Cl max Landing 1,6 Linear (Cl max Landing 1,6)Cl max Landing 1,8 Linear (Cl max Landing 1,8)Cl max Landing 2 Linear (Cl max Landing 2)Cl max Landing 2,2 Linear (Cl max Landing 2,2)Cl max Landing 2,4 Linear (Cl max Landing 2,4)Cl max Landing 2,6 Linear (Cl max Landing 2,6)
Weight per Area
Thru
st p
er W
eigh
t
Gambar 9. Matching Chart
Berdasarkan grafik matching chart di atas dipilih titik desain dengan (T/W)TO dan
(W/S)TO . berikut ini adalah
Weight = 56.095 lb
(T/W)TO = 1,1
Thrust = 61.700 lb
(W/S)TO = 110
Sref = 500 ft2
AR = 2.35
L/D Max = 10.5
CL Max TO = 2.4
CL Max L = 1.6
CL Max Cruise = 1.2
Setelah melakukan perhitungan berdasarkan berat, maka diperoleh data data seperti
thrust per weight, weight per area, semuanya diperhitungkan dalam kondisi koefisien
gaya angkat yang berbeda. Matching chart merupakan gabungan dari berbagai grafik
perhitungan dimana grafik tersebut saling berkaitan dengan axis Weight per Area dan
ordinat Thrust per Weight dalam berbagai kondisi.
Dari grafik ini akan diperoleh design point yang akan menjadi dasar perhitungan
selanjutnya untuk pesawat Tempur Sari. Design point untuk pesawat Tempur Sari
berada pada Thrust per Weight 1,1 dan Weight per Area 110. Design point ini
menunjukkan hal yang hampir sama pada pesawat pembanding, karena rata-rata thrust
per weight untuk pesawat sejenis berada di angka 1,1 - 1,2. Thrust per weight ini pada
akhirnya akan mempengaruhi pemilihan system propulsi.
4.5 Ukuran Awal dan Pemilihan Propulsi
Gambar 10. F404-GE-402
Setelah menganalisis profil misi dari pesawat Tempur Sari dan mengetahui berapa
berat, gaya dorong yang dibutuhkan, serta thrust per weightnya, maka pesawat Tempur
Sari menggunakan sistem propulsi turbofans 2 engine General Electric F404.
Pemilihan sistem propulsi ini karena dari perbandingan pesawat sejenis yang
menggunakan, memiliki profil misi yang hampir sama, dengan tujuan, dan DR&O yang
setipe, yaitu F-18 super hornets, F404-GE-402 memiliki kemampuan dry thrust 62,3 kN
dan jika menggunakan afterburner mencapai 97,9 kN.
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Kegiatan membandingkan pesawat – pesawat tempur “multirole” yang sejak awal
dilakukan dengan mengacu kepada DRO yang ada memberikan hasil yang cukup
merepresentasikan pesawat yang hendak dirancang pada kuliah perancangan ini.
Dalam membandingkan berbagai jenis pesawat – pesawat tersebut, F-16 dan F–22 yang
diproduksi oleh lockheed martin menjadi dua pesawat pembanding yang memiliki
spesifikasi paling sesuai dengan pesawat tempur sari, pesawat yang direncanakan akan
dirancang pada perkuliahan ini.
Dengan beberapa pertimbangan yang ada (tersedia pada bab III), maka disimpulkan
bahwa untuk pemilihan model awal pesawat tempur sari ini, dapat dihampiri bentuk
dari pesawat ini dengan bentuk pesawat F–16 dengan catatan spesifikasi pesawat yang
ditingkatkan atau dengan pesawat F-22 dengan spesifikasi geometri dasar yang
disederhanakan. Hal ini didasari bahwa pesawat rancangan ini dianggap merupakan
gabungan perkembangan teknologi dan kemampuan pemenuhan penyelesaian misi
seperti F-16 dan F-22.
Setelah melakukan diskusi lanjutan terkait pemilihan model awal ini, diputuskan untuk
dipilihnya pesawat F – 22 sebagai model, dimana double engine yang menjadi
pendorong pesawat ini lebih sesuai dengan DRO yang menyatakan bahwa fighter 4.5th
generation menggunakan double engine, dibandingkan dengan F – 16 yang hanya
menggunakan single engine.
Dari segi konfigurasi pesawat yang telah dipelajari dan bandingkan, bentuk sayap
trapesium, dan kemampuan horizontal tail pada pesawat F – 22 yang membuat pesawat
dapat melakukan manuver dalam tingkatan yang tinggi, juga vertical tail yang memberi
tambahan durabilitas dalam melakukan manuver tersebut, menjadi pilihan yang sesuai
untuk dijadikan model awal konfigurasi pesawat tempur sari.
Selain itu dari hasil perhitungan marching chart didapat nilai t/w sebesar 1,1 dan nilai
w/s sebesar 110. Dari data tersebut, ditetapkanlah Turbo – Union RB 199 sebagai sistem
propulsi ganda yang digunakan untuk pesawat ini, yang memiliki bentuk awal sama
dengan fighter F – 22 raptor dengan dibeberapa bagian pentingnya mengalami
pengecilan dimensi sebesar 30%.
Pertimbangan perancangan pada laporan pertama ini menghasilkan poin – poin awal
penentuan spesifikasi pesawat tempur sari baik dari segi bentuk sayap, ekor, dan
beberapa hal lain seperti jumlah engine, yang dalam keberjalanan kedepannya mungkin
saja dapat mengalami perubahan setelah nantinya mengalami perhitungan lebih detail
seperti analisa aerodinamika, struktur, prestasi terbang, dsb. Secara umum, dalam
laporan kali telah ditentukan pesawat F–22 sebagai pesawat yang dijadikan model awal
pesawat tempur sari yang merupakan pesawat multirole fighter 4.5th generation.
5.2 Saran
Jumlah pesawat yang disediakan sebagai objek tudi spesifikasi sebenarnya sudah cukup
untuk memberikan gambaran awal mengenai bentuk pesawat seperti apa yang akan
dirancang pada perkuliahan ini. Namun, saat ini studi spesifikasi yang ada tidak
memiliki detail informasi yang baik dan terperinci, sehingga data yang diperoleh hanya
data-data umum pesawat saja. Hal ini menyulitkan saat hendak dilakukannya
perhitungan seperti estimasi berat awal dan pemilihan sistem propulsi. Oleh sebab itu,
dibutuhkan informasi terperinci dan juga spesifikasi dan teknik khusus yang
diinformasikan kepada para perancang mengenai jenis pesawat yang hendak dirancang.
Contohnya, apabila ditentukan bahwa jenis pesawat yang harus dirancang adalah
pesawat fighter, maka seluruh informasi yang diberikan (termasuk materi perkuliahan)
dikhususkan tentang bagaimana cara merancang pesawat tipe ini.
Sumber informasi yang tersedia sudah cukup baik. Secara pustaka tertulis (buku
referensi) sudah tersedia namun seperti Roskam part I tidak tersedia sehingga sumber
informasi menjadi sedikit berkurang. Informasi via dunia maya juga cukup banyak
tersedia, namun karena tidak ada referensi pasti yang ditentukan diawal kuliah, maka
terlalu banyak informasi yang harus dikelola. Oleh sebab itu diharapkan dapat
disediakannya referensi yang pasti saat awal perancangan pesawat dilaksanakan.