Jurnal Penelitian Politeknik Penerbangan Surabaya Edisi xi.
Vol 6.
No 3.
Bulan September Tahun 2021
p-ISSN: 2615-8671
e-ISSN: 2615-868X
A-SSC APLIKASI BERBASIS MATLAB UNTUK ANALISIS
KESTABILAN STATIK PESAWAT TERBANG BERSAYAP
TETAP
Lado Rislya Prakasa.
Ahmad Nur Khordian Syah.
Lazuardy Rahendra Pinandhita Fakultas Teknologi Kedirgantaraan.
Institut Teknologi Dirgantara Adisutjipto Yogyakarta E-mail: ladoprakasa@gmail.
Abstrak Analisis kondisi stabil statik pesawat terbang melalui metode flight test memerlukan alat dan bahan pengujian yang relatif mahal.
Sedangkan melalui metode komputasi, diperlukan operasional software yang cukup kompleks.
Melalui penelitian ini dikembangkan aplikasi bernama A-SSC yang fungsinya difokuskan untuk analisis static stability pesawat terbang dengan sayap tetap berawak ataupun tanpa awak secara cepat, sederhana, dan tepat.
Aplikasi A-SSC didesain melalui software Matlab GUI (Graphical User Interfac.
yang dapat dioperasikan oleh operator dengan nilai input geometri dan kondisi terbang pesawat, sehingga eksekusi dari nilai input tersebut akan menghasilkan nilai kestabilan statik pesawat terbang secara otomatis.
Hasil kestabilan statik yang didapat melalui aplikasi ini divalidasi menggunakan beberapa hasil analisis kestabilan statik yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya dan dipaparkan pada beberapa buku teori rujukan, dan dihasilkan perbedaan nilai analisis melalui aplikasi A-SSC dengan buku teori rujukan rata Ae rata sebesar 0,27%.
Kata Kunci: A-SSC.
Matlab GUI.
Stabil Statik Pesawat Terbang.
Abstract Analysis of the static stable condition of the aircraft through the flight test method requires relatively expensive testing tools and materials.
Meanwhile, the computational method requires quite complex software operations.
Through this research, an application called A-SSC was developed whose function is focused on analyzing the static stability of aircraft with manned or unmanned fixed wings quickly, simply, and precisely.
The A-SSC application is designed through Matlab GUI (Graphical User Interfac.
software which can be operated by the operator with the geometry input value and aircraft flying conditions, so that the execution of the input value will automatically generate the aircraft's static stability value.
The results of static stability obtained through this application are validated using several results of static stability analysis that have been carried out by previous researchers and presented in several reference theory books, and the resulting difference in the value of the analysis through the A-SSC application with reference theory books is an average of 0.
27 %.
Keywords: A-SSC.
Matlab GUI.
Static Stable Condition of The Aircraft.
PENDAHULUAN
Salah satu faktor yang harus dipenuhi dalam proses manufaktur pesawat terbang untuk mencapai efektifitas operasional terbang yang baik adalah faktor stabilitas pesawat terbang ketika beroperasi.
Terdapat banyak jenis kestabilan pesawat dalam kondisi terbangnya, salah satunya adalah kestabilan statik yang dapat diartikan sebagai kemampuan alami pesawat terbang untuk dapat kembali ke kondisi semula setelah menerima gangguan eksternal dalam kondisi terbangnya.
Pesawat dengan kondisi A-Ssc Aplikasi Berbasis Matlab Untuk Analisis kestabilan statik yang buruk ketika diberi gangguan berupa hembusan udara dari depan .
, belakang .
dan samping .
akan terbawa oleh arah angin tersebut dan tidak dapat kembali ke kondisi semula .
traight and level flight positio.
Stabilitas statik yang terjadi dalam kondisi terbang pesawat bersayap tetap terdiri dari tiga matra yaitu longitudinal, directional, dan lateral.
Setiap kondisi matra tersebut dipengaruhi oleh masing Ae masing kontribusi dari struktur geometri pesawat dan nilai propertis udara sekitar.
Metode analisis stabilitas pesawat yang ada selama ini menggunakan flight test dan metode komputasi.
Penerapan metode flight test dalam melakukan analisis kestabilan pesawat memerlukan alat dan bahan pengujian secara lengkap, sehingga hal ini menimbulkan pengeluaran biaya riset yang tinggi serta membutuhkan proses waktu yang lama.
Sedangkan penerapan metode komputasi dapat dilakukan dengan software yang selama ini telah disediakan oleh beberapa perusahaan manufaktur dan analisis kondisi terbang pesawat, tetapi software hanya menyediakan analisis stabil statik pesawat terbang sebagai sub fungsi kerja software, sehingga membutuhkan proses penggabungan pada setiap sub kerja software untuk mendapatkan hasil analisis stabil statik pesawat terbang.
Hal ini tentu membutuhkan operasional software yang cukup kompleks, dikarenakan hingga saat ini belum tersedia software khusus untuk analisis kestabilan statik pesawat terbang.
Kedua metode tersebut menjadi hambatan yang dapat ditinjau dari sisi waktu, tenaga, dan biaya dalam pelaksanaan analisis kestabilan statik pada pesawat terbang.
Untuk itu, pada penelitian ini dikembangkan aplikasi bernama A-SSC yang memiliki fungsi khusus sebagai sarana dalam menganalisis nilai kestabilan statik pesawat terbang bersayap tetap berawak ataupun tanpa awak (UAV) secara cepat, sederhana, dan tepat.
Aplikasi A-SSC didesain dengan basis software Matlab GUI (Graphical User Interfac.
yang dapat dioperasikan oleh operator berdasarkan nilai input yang mencakup pada data aspek geometri seperti luasan wing, panjang tail section, diameter fuselage, dan nilai-nilai serupa lainnya, serta properti lingkungan pada kondisi terbang pesawat seperti nilai kerapatan dan suhu udara pada ketinggian terbang tertentu.
Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan metode baru untuk menjadi solusi yang tepat dalam melakukan analisis kestabilan statik pesawat terbang bersayap tetap berawak maupun tanpa METODE Terdapat 2 bagian penting dalam perancangan apilkasi A-SSC, yaitu pengumpulan beserta pengolahan data persamaan matematis stabil statik pesawat terbang yang digunakan, dan rancang bangun aplikasi melalui MATLAB GUI dengan persamaan matematis stabil statik pesawat terbang yang telah di telaah.
Pengolahan Data Persamaan Matematis Stabil Statik Pesawat Terbang yang Digunakan A-Ssc Aplikasi Berbasis Matlab Untuk Analisis Persamaan matematis stabil statik yang digunakan sesuai dengan masing-masing matra dan kontribusi tiap Ae tiap struktur dari pesawat didapat melalui buku teori rujukan yang ditampilkan pada daftar pustaka.
Setiap persamaan matematis kemudian diinputkan ke program melalui rancang bangun MATLAB GUI.
Adapun daftar persamaan matematis beserta arti notasi adalah seperti berikut:
Longitudinal Wing Contribution ycuycayci ycuycayci ycu ycu yayco ycayci yc = yayco ycayca yc ya ya0 yc ( ycaI - ycaIycayc.
ya yayca yc ( ycaI - ycaIycayc.
ycayc Longitudinal Tail Contribution yccyuA yaycoyci yc = ycOya yuCyayaycayc .
uA0 ycnyc -ycnyc ) - ycOya yuCyayayc yu.
- yccyc.
Longitudinal Fuselage contribution ycoyce yco Oeyco yayco0yce = 36.
O ycyce2 ( yu0yc ycnyce )yccycu ycI ycaI 0 yco Oeyco ycoyce ycoyce yuyuAyc yayco0yce = 36.
O ycyce2 O0 ycI ycaI 0 yuyu yccycu .
ccyceyciOe1 ) Directional Tail contribution yccyua yaycu yu yc = ycOyc yuCyc yaya ycayc = .
yc yccyua yc ycO/ycI yuCyc .
= 0.
06 1 cos.
4 yccycO 0.
009 yaycIyc yca/4ycO) Directional Wing contribution ycI ( yaycuyu )w = ycaya yca 57.
3 sin2O Directional fuselage contribution ycIyceyc ycoyce yaycu yu ycyce = - ycoycu Oe ycoycIya ycI yca yc Lateral Wing Body Contribution At Subsonic Condition .
aycoyu ) w (B) = yaya [ yaycoyu yaya ]Ae/2 yaycAya yayce ( yaycoyu yaya )A] e[ yaycoyu yaycAe OI yaycoyu ] (OIyaycoyu )zw Lateral Wing Body Contribution At Supersonic Condition ya ycAyu .
aycoyu ) w (B) = -0.
061 yaycA ( 57.
) .
yuI .
uLE)] .
2yaya ) ( e( yaycoyu OI yaycoyu tanuyaya yu ycA 2 ycaycuyc 2 uyaya )x[ ya tanuyaya 4/3 ) ] ) (OIyaycoyu )zw Lateral Tail Contribution OCE ycI ycs ycaycuycyu ycoyc sin yu .
aycoyu )v = -yaycayc .
OC) yuCv( ycIyc ) ( yc yca Arti notasi:
yayco0 = Koefisien pitching moment pada sudut serang 0o.
ya ya0 yc = Koefisien lift dari wing pada sudut serang 0o.
A-Ssc Aplikasi Berbasis Matlab Untuk Analisis yayco ycayci yc = Koefisien momen center of gravity dari wing.
ya yayca yc = Koefisien lift dari wing pada sudut serang tertentu.
ycaI = The wing mean aerodynamic chord.
ycUycayci = Jarak center of gravity dengan wing leading edge .
ycUycayca = Jarak aerodynamic center dengan wing leading edge .
yaycoycayci yc = Koefisien momen center of gravity dari tail section.
yayaycayc = Koefisien lift dari tail pada sudut serang tertentu.
yayayc = Koefisien lift pada tail section.
ycnyc = Tail incidence angle.
ycnyce = Fuselage reference line.
yuC = Efisiensi.
yu = Besar sudut serang pesawat .
ngle of attac.
ycOya = Horizontal tail volume ratio.
yuA0 = Downwash pada sudut serang 0o.
yco2 Oe yco1 = The correction factor for the body fineness ratio.
ycaya = Koefisien drag.
yuA = Sudut downwash .
yaycoyca yc = Tail contribution to the static stability of the airplane.
ycoyce = The incidence of the fuselage chamber line relative to the fuselage reference line at the center of each fuselage increment.
= Sweep angle of wing.
= Dihedral angle.
ycI = Luas area wing.
ycyce = Lebar rata-rata bagian fuselage.
yu0yc = The wing zero lift angle relative to the fuselage reference line.
yu = Sideslip .
ngle between the plane of symmetry of the airplane and the direction motio.
ycoycIya = Emperical correction factor that is a function of the fuselage reynold ycoycu = Emperical wing-body interface factor.
yaycIyc = Aspect ratio of the wing.
ycycO = Distance parallel to the z axis from wing root quarter chord point to the fuselage centerline.
A-Ssc Aplikasi Berbasis Matlab Untuk Analisis yayca/4ycO = sweep of wing quarter chord.
ycIyc = Vertical tail area.
ycIyaAycI = Project side area of fuselage .
ycoyce = Total length of fuselage .
ycUyco = Distance from fuselage nose section .
= Height of a quarter the total fuselage length .
= Maximum height of fuselage .
uyaya = Wing leading edge sweep .
= Wing Span .
ya = Empirical parameter.
ycayc = Lift curve slope.
(OIyaycoyu )zw = Contribution of zw difference to rolling moment.
OI yaycoyu = Contribution of wing dihedral difference to rolling moment.
yaycoyu = Contribution of wing dihedral to rolling moment.
yaycAya = Compressibilty correction factor.
yayce = Fuselgae correction factor.
yaycAe = Compressibilty correction to wing dihedral effect.
Perancangan Aplikasi A-SSC Aplikasi A-SSC dirancang dengan media MATLAB GUI dengan tahapan inti perancangan sebagai Masuk ke layanan GUI pada command window MATLAB dan mendesain layout aplikasi beserta program yang akan dirancang pada workbench MATLAB GUI dengan memanfaatkan fitur-fitur yang tersedia pada layanan MATLAB GUI.
Setelah dilakukan proses desain layout aplikasi A-SSC, dilanjutkan dengan melakukan programming dengan input perintah-perintah kerja .
ermasuk persamaan matematis yang digunaka.
dan logika komputasi untuk menjalankan program.
Proses ini dilakukan dengan cara masuk ke script program .
ditor MATLAB) melalui callbacks fitur yang akan Setelah melakukan proses desain layout dan programming dilanjutkan dengan proses konversi program menjadi aplikasi yang dapat berjalan secara mandiri atau aplikasi dapat melakukan komputasi tanpa harus masuk melalui software MATLAB.
Proses ini dilakukan melalui layanan complier pada MATLAB.
A-Ssc Aplikasi Berbasis Matlab Untuk Analisis Adapun tampilan default aplikasi AAeSSC secara keseluruhan setelah dilakukan proses perancangan adalah seperti yang ditampilkan pada gambar 1.
Gambar 1.
Tampilan Default Aplikasi AAeSSC Operasional Aplikasi A-SSC Operasional aplikasi A-SSC terbagi menjadi 6 tahapan inti.
Adapun tahapan inti tersebut seperti yang ditampilkan pada gambar 2.
Gambar 2.
Tahapan Inti Operasional Aplikasi A-SSC Adapun penjelasan dari tahapan inti seperti yang ditampilkan pada gambar 2 adalah sebagai Langkah pertama adalah memilih menu stabilitas/propertis yang akan dihitung melalui panel menu option.
Aplikasi A-SSC menyediakan 2 jenis menu hitung, yaitu stability menu dan propertis Stability menu merupakan menu hitung inti pada aplikasi A-SSC, stability menu menyediakan 9 pilihan menu hitung, yaitu longitudinal wing contribution, longitudinal horizontal tail contribution, longitudinal fuselage contribution, lateral wing body contribution at subsonic flight condition, lateral wing body contribution at supersonic flight condition, lateral vertical tail contribution, directional wing contribution, directional vertical tail contribution, dan directional fuselage contribution.
Sedangkan propertis menu merupakan menu hitung pendukung untuk menghitung beberapa vaiabel nilai A-Ssc Aplikasi Berbasis Matlab Untuk Analisis propertis yang belum diketahui pada 9 jenis matra stabil statik yang ada pada stability menu.
Propertis menu menyediakan 13 pilihan menu hitung.
Gambar 3.
Panel Menu Option Aplikasi A-SSC Langkah berikutnya adalah melakukan pengisian nilai yang dibutuhkan pada tiap variabel (Data Nam.
untuk perhitungan melalui panel input data.
Pengisian dilakukan pada kolom value.
Jenis variabel (Data Nam.
nilai yang harus diisikan akan berbeda Ae beda, tergantung jenis menu yang dipilih oleh operator pada panel menu option untuk dilakukan perhitungan.
Gambar 4 merupakan contoh panel input data untuk perhitungan kestabilan statik matra longitudinal horizontal tail Gambar 4.
Panel Input Data Aplikasi A-SSC A-Ssc Aplikasi Berbasis Matlab Untuk Analisis Setelah dilakukan pemilihan jenis menu hitung dan input data, langkah selanjutnya adalah tahap eksekusi oleh aplikasi A-SSC melalui tombol calculate pada panel execution menu.
Sebelum melakukan eksekusi, operator diharuskan untuk memberikan input kode eksekusi/perhitungan yang telah disediakan oleh programmers terhadap setiap jenis menu hitung yang dipilih.
Setelah diberi input kode eksekusi secara tepat, operator dapat menekan tombol calculate agar aplikasi dapat melakukan perhitungan dengan tepat.
Gambar 5.
Kode Eksekusi Untuk Menu Hitung Stability Pada Aplikasi A-SSC Gambar 6.
Kode Eksekusi Untuk Menu Hitung Propertis Pada Aplikasi A-SSC Gambar 7.
Panel Execution Menu Aplikasi A-SSC A-Ssc Aplikasi Berbasis Matlab Untuk Analisis Setelah dilakukan proses eksekusi, operator dapat meninjau hasil perhitungan melalui panel result sesuai dari menu perhitugan yang di pilih pada menu option, karena setiap jenis output variabel hasil perhitungan akan berbeda Ae beda, tergantung menu perhitunganya.
Gambar 7 merupakan contoh output yang ditampilkan pada panel result berdasarkan salah satu menu hitung yang dipilih pada panel menu option.
Gambar 8.
Panel Result Aplikasi A-SSC Proses operasional aplikasi dengan satu perhitungan menu hitung telah selesai dilaksanakan.
Setelah operator mengetahui hasil yang telah di hitung, dan operator hendak melakukan perhitungan lain, operator dapat menekan tombol clear pada panel execution menu untuk membersihkan seluruh nilai input dan output pada setiap panel.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk menyimpulkan optimasi kerja dari aplikasi A-SSC, dilakukan proses validasi terhadap hasil perhitungan melalui aplikasi A-SSC dengan metode perhitungan manual yang didapat dari referensi buku teori rujukan.
Adapun buku teori rujukan yang digunakan untuk keperluan proses validasi adalah buku yang berjudul performance, stability, dynamics, and control of airplane ditulis Bandu N Pamadi pada Buku berikutnya adalah buku yang berjudul flight stability and automatic control edisi kedua ditulis oleh Robert C Nelson pada tahun1998.
Proses validasi dilakukan dengan melakukan input data atau nilai yang didapat dari buku teori rujukan pada aplikasi A-SSC, kemudian dilakukan perbandingan hasil antara perhitungan melalui aplikasi A-SSC dengan perhitungan melalui buku teori rujukan.
Adapun hasil validasi pada setiap matra stabilitas ditampilkan pada tabel 1.
A-Ssc Aplikasi Berbasis Matlab Untuk Analisis Tabel 1.
Hasil Validasi Perhitungan Pada Setiap Matra Stabilitas Melalui Aplikasi A-SSC Dengan Buku Teori Rujukan No.
Stability Menu Longitudinal Wing Contribution Longitudinal Horizontal Tail Contribution Longitudinal Fuselage Contribution Directional Wing Contribution Directional Vertical Tail Contribution Directional Fuselage Contribution Lateral Wing Body Contribution at Subsonic Flight Condition Lateral Wing Body Contribution at Supersonic Flight Condition Lateral Vertical Tail Contribution Hasil Perhitungan Melalui Buku Teori Rujukan yayco0yc = -0.
Hasil Perhitungan Melalui Aplikasi ASSC yayco0yc = -0.
Persentase Faktor Kesalahan yaycoyca yc = 0.
yaycoyca yc = 0.
00373 /deg yayco0yc = 0.
yaycoyuyc = -0.
0215/deg yayco0yc = 0.
yaycoyuyc = -0.
021471/deg yayco0yce = -0.
yayco0yce = -0.
yaycoyuyce = 0.
00209/deg yaycoyuyce = 0.
00209/deg .
yc ) =0.
0042308/deg .
yc ) = 0.
0042308/deg .
yc ) = 0.
004230/deg .
yc ) = 0.
0042308/deg .
aycuyu )B.
= -0.
0025/deg .
aycuyu )B.
= -0.
0025/deg .
aycoyu ) w (B) = 0.
000572/deg .
aycoyu )w (B) =0.
000571/deg (Cl )wb= -0.
002634/deg (Cl )wb= -0.
002605/deg (OICl )v = -0.
0019462/deg (OIyaycoyu )v= -0.
0019451/deg Melalui proses validasi yang dtampilkan pada tabel 1, dapat diketahui bahwa rentang kesalahan perhitungan melalui aplikasi A-SSC dengan buku teori rujukan adalah sebesar 0.
006% hingga Adanya beberapa faktor kesalahan tersebut diakibatkan oleh digit angka dibelakang koma yang Kemudian dari perhitungan faktor kesalahan di atas juga didapat tingkat keberhasilan perhitungan aplikasi A-SSC adalah sebesar 99.
Terdapat 3 aspek tolak ukur kekuatan dari operasional aplikasi A-SSC, yang pertama adalah efisiensi, hanya dengan input data/parameter yang dibutuhkan kedalam aplikasi A-SSC, operator dapat menganalisis nilai stabil statik pesawat secara cepat dan tepat.
Kedua adalah akurasi, hal ini dapat ditinjau melalui proses validasi dengan tingkat keberhasilan perhitungan di atas 99%.
Ketiga adalah fitur yang disediakan, aplikasi A-SSC tidak hanya menyediakan fitur untuk langsung menghitung nilai stabil statik pesawat terbang atau momen yang A-Ssc Aplikasi Berbasis Matlab Untuk Analisis terjadi pada dimensi dan kondisi tertentu, namun aplikasi A-SSC juga menyediakan fitur properties menu yang digunakan untuk mencari nilai variabel penunjang pada perhitungan nilai di stability menu.
PENUTUP
Melalui penelitian ini dihasilkan metode baru untuk melakukan analisis kestabilan statik pesawat terbang bersayap tetap menggunakan aplikasi A-SSC berbasis software MATLAB GUI.
Operasional aplikasi ASSC diawali dengan memilih menu stabilitas/propertis yang akan dihitung, kemudian dilanjutkan dengan melakukan input nilai/parameter yang dibutuhkan untuk perhitungan.
Selanjutnya aplikasi ASSC akan melakukan eksekusi perhitungan setelah operator memberikan kode eksekusi, dan operator dapat meninjau hasil pada panel result beserta grafik hasil perhitungan melalui panel show graph.
Untuk keperluan optimasi dan memastikan tingkat keakuratan hasil, dilakukan proses validasi antara perhitungan nilai kestabilan statik pesawat bersayap tetap malalui aplikasi A-SSC dengan perhitungan melalui buku teori rujukan yang dilakukan oleh peneliti terdahulu.
Melalui uji validasi operasional aplikasi A-SSC, dapat disimpulkan bahwa aplikasi A-SSC dapat berkontribusi dalam proses perancangan pesawat terbang bersayap tetap, hal ini dapat ditinjau dari tingkat keberhasilan perhitungan operasional yang nilainya sebesar 99,73%.
DAFTAR PUSTAKA