Perpustakaan Digital ITB

Pesawat tak berawak High Altitude Long Endurance (HALE) sebagai high altitude platform dengan aspek rasio tinggi berpotensi mengalami kegagalan struktur ketika beroperasi pada ketinggian rendah akibat beban turbulensi, sebagaimana terjadi pada pesawat Helios HP-03. Antisipasi permasalahan beban turbulensi ini juga dilakukan pada pengembangan pesawat HALE di ITB dengan melakukan penelitian mendalam mengenai fenomena respons struktur terhadap beban turbulen. HALE ITB memiliki geometri kompleks (twin wing dan triple boom), sehingga ketika berinteraksi dengan beban turbulen akan menghasilkan respons dinamik struktur dengan tingkat kompleksitas yang tinggi. Hal ini menjadi tantangan dalam menghasilkan solusi aeroelastik yang efisien dari sisi akurasi dan waktu pengujian. Penelitian difokuskan dengan mengintegrasikan analisis numerik dan eksperimen. Model numerik struktur dibangun berdasarkan data rancangan konfigurasi struktur HALE ITB. Selain itu juga dilakukan uji getar struktur untuk memverifikasi dan memperbaiki model numerik yang dibangun. Pada penelitian ini, diajukan suatu prosedur integrasi metode numerik dan eksperimen, di mana penentuan titik eksitasi dan pengukuran respons dilakukan dengan memperhatikan hasil analisis numerik awal menggunakan pendekatan energi kinetik pada proses uji getar struktur. Dengan pendekatan ini, proses uji getar menjadi lebih efisien karena titik pengukuran yang diperlukan menjadi lebih sedikit. Pemodelan interaksi fluida dan struktur dilakukan dengan menggunakan metode Doublet Lattice dan elemen hingga dengan gangguan turbulensi direpresentasikan menggunakan model Von Karman. Pembebanan turbulen diaplikasikan pada hasil numerik karakteristik dinamik struktur yang telah diperbarui dari hasil uji getar. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa dengan kondisi intensitas turbulen tinggi (severe), wahana HALE ITB V4 memiliki kecenderungan tidak aman. Hal ini karena amplitudo getaran struktur pada ujung sayap yang besar, yaitu 30 % dari half span sayap di kecepatan terbang 12 m/s. Getaran tersebut terjadi pada frekuensi yang lebih rendah (0,198 Hz) daripada frekuensi natural fleksibel struktur wahana (1,15 Hz). Pendekatan energi kinetik pada perancangan uji getar, menghasilkan titik pengukuran sebanyak 10 buah, hal ini lebih efisien dibandingkan pengujian sebelumnya yang dilakukan menggunakan 160 titik dengan aspek rasio sayap yang lebih kecil.