Bab II ini membahas tinjauan pustaka yang relevan dengan pengembangan pesawat tempur Indonesia-Korea Selatan, yang harus unggul dalam efisiensi propulsi, aerodinamika, dan *strength-to-weight ratio*. Disertasi ini fokus pada peningkatan *strength-to-weight ratio* melalui aplikasi struktur anisogrid pada sayap pesawat tempur, memanfaatkan keunggulan material komposit.
**II.1 Sejarah Perkembangan Struktur Pesawat Terbang:** Evolusi struktur pesawat terbang dibagi menjadi tiga era utama:
1. **Struktur Berpenguat Kawat:** Pesawat awal seperti Wright Flyer menggunakan struktur truss dengan kawat diagonal untuk kekuatan dan keringanan. Konsep biplane juga berkontribusi pada kekuatan dan menghindari masalah aeroelastik.
2. **Struktur Semi-Monocoque:** Terinspirasi dari pembuatan kapal, struktur ini memanfaatkan skin luar sebagai komponen pembawa beban utama, meningkatkan efisiensi dan kekakuan. Penggunaan stringer mengatasi kerentanan tekuk pada skin tipis. Peralihan dari kayu ke logam memfasilitasi penggunaan rivet.
3. **Struktur Sandwich dan Bahan Komposit:** Struktur sandwich menggunakan core ringan di antara panel luar kaku untuk meningkatkan kekakuan tanpa menambah berat. Material komposit, dengan rasio kekuatan-per-berat tinggi, semakin banyak digunakan.
Perkembangan terbaru mengarah pada struktur *morphing* dan konsep pesawat yang ringan, ramah lingkungan, dan hemat bahan bakar.
**II.2 Struktur Anisogrid:** Konfigurasi struktur anisogrid, seperti grid dengan sifat mekanik berbeda di setiap arah, menjanjikan untuk aplikasi struktur pesawat terbang. Meskipun telah diterapkan pada fuselage dan wahana antariksa, penelitian pada sayap pesawat masih terbatas. Teknologi manufaktur anisogrid, seperti *wet element winding* dan pemesinan, terus berkembang.
Tinjauan pustaka mencakup desain, manufaktur, analisis (analitik dan numerik), serta pengujian panel anisogrid terhadap beban kompresi. Struktur anisogrid menawarkan kekuatan dan kekakuan spesifik yang tinggi, serta ketahanan terhadap korosi dan kelelahan yang lebih baik dibandingkan logam konvensional. Optimasi struktur anisogrid mempertimbangkan arah dan luas penampang stiffener untuk meminimalkan berat struktur. Analisis elemen hingga digunakan untuk memprediksi deformasi dan tegangan.
**II.3 Optimasi Struktur Pesawat Terbang:** Optimasi struktur bertujuan untuk menghasilkan desain yang lebih baik secara matematis dan rasional. Material komposit berperan penting dalam *aeroelastic tailoring*, yaitu pemanfaatan kekakuan directional untuk mengendalikan deformasi. Metode optimasi termasuk *gradient-based* dan stokastik (misalnya, algoritma genetik). Pengurangan konsumsi bahan bakar dan intensitas karbon memacu pengembangan konfigurasi pesawat baru. Struktur yang efisien meminimalkan massa tanpa kegagalan struktur (statis, kelelahan, tekuk, aeroelastik). Optimasi *gradient-based* terintegrasi dengan analisis elemen hingga untuk mempertimbangkan berbagai kriteria kegagalan.
Konsep optimasi diilustrasikan dengan pencarian titik tertinggi pada lereng, di mana variabel desain (posisi), vektor arah pencarian (kemiringan), dan kendala (pagar) berperan. Masalah optimasi didefinisikan secara matematis dengan fungsi tujuan, kendala ketidaksamaan/kesamaan, dan kendala samping. Proses iterasi melibatkan penentuan gradien, arah pencarian, dan pembaruan desain. MSC Nastran, menggunakan *Automatic Design Synthesis* (ADS) dan *Interior-Point Optimization* (IPOPT), digunakan untuk optimasi. Analisis sensitivitas menentukan variabel desain yang paling mempengaruhi hasil.
**II.4 Prosedur Optimasi MSC Nastran:** Optimasi dimulai dengan desain awal yang mencakup model analisis, variabel desain, properti desain, fungsi tujuan, dan kendala. Setelah analisis struktur, dilakukan penyaringan batasan dan analisis sensitivitas. Metode optimasi yang dikembangkan MSC Nastran meliputi ADS dan IPOPT. Proses optimasi dilakukan melalui iterasi hingga mencapai konvergensi. Analisis perancangan sensitivitas digunakan untuk mengetahui seberapa besar suatu perubahan respon tertentu berdasarkan perubahan pada variabel desain. Analisis sensitivitas komposit pada MSC Nastran menggunakan pendekatan semianalitik dengan metode beda hingga pertama.
**II.5 Komposit:** Bagian ini membahas dasar-dasar komposit, karena di bab terakhir disertasi ini, dikembangkan alat bantu perancangan komposit untuk merancang skin pesawat tempur. Material komposit didefinisikan sebagai gabungan dua material atau lebih, dibagi menjadi komposit berpenguat serat dan partikel. Mekanika komposit (mikromekanik dan makromekanik) mempelajari sifat material komposit. Kriteria kegagalan komposit lamina meliputi *fibre breakage*, *matrix microcracks*, *debonding*, dan *delamination*. Jenis orientasi arah serat komposit dibedakan menjadi serat lurus searah dan *variable angle towing*.
**II.6 Rangkuman Tinjauan Pustaka:**
1. Sejarah struktur pesawat terbang menunjukkan evolusi bahan dan teknologi desain.
2. Struktur anisogrid menjanjikan, tetapi penelitian pada sayap pesawat masih terbatas.
3. Optimasi struktur penting untuk kinerja dan efisiensi pesawat.
4. Prosedur optimasi MSC Nastran digunakan untuk mengoptimasi dua konfigurasi struktur sayap yang akan dibandingkan.
5. Studi pustaka mengenai komposit juga disampaikan dalam studi pustaka dan berisi mengenai dasardasar ilmu yang dugunakan untuk membangun alat bantu perancangan yang dinamakan CAT (Composite Analysis Tools).
**II.7 Hipotesis:**
1. Struktur anisogrid yang dioptimalkan akan mengurangi massa sayap, meningkatkan deformasi/kekakuan torsi, serta kinerja tekuk/aeroelastik.
2. Penggunaan pesawat tempur sebagai studi kasus akan memunculkan penemuan baru.
**II.8 Peta Jalan Penelitian:** Peta jalan ini menggambarkan tahapan pengembangan struktur sayap pesawat tempur komposit anisogrid.