Perpustakaan Digital ITB

Persaingan yang ketat antara industri pesawat terbang di dunia membuat para perancang terus berusaha melakukan inovasi perancangan struktur untuk memperoleh pengurangan berat struktur. Pengurangan berat struktur memiliki dampak pada penggunaan bahan bakar pesawat terbang, jarak jangkau, daya angkut, dan lain-lainnya. Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi berat struktur yaitu penggunaan material komposit sebagai pengganti metal, mengubah tipe desain dari struktur tradisional dengan struktur grid, memperbaiki metode desain dan analisis struktur, dan memperbaiki metode manufaktur. Sampai saat ini peneliti dan rekayasawan terus berusaha untuk memperkenalkan teknologi baru baik dalam bidang desain, manufaktur, dan penggunaan material komposit. Penggunaan komposit mengalami kemajuan pesat dari prosentase kandungannya dalam struktur pesawat terbang. Airbus A350 dan Boeing 787 adalah dua pesawat terbang komersil modern yang memanfaatkan komposit untuk memperoleh keunggulan dari segi berat struktur. Dengan pengalaman panjang penggunaan struktur grid dalam bangunan sipil dan bidang spacecraft, para peneliti mulai melihat peluang penerapan struktur grid untuk pesawat terbang. Struktur dengan penguat grid telah diteliti banyak peneliti untuk memperoleh kemungkinan mengganti struktur monocoque, skin-stringer dan struktur sandwich dengan inti honeycomp. Kebanyakan aplikasi struktur grid pada bidang spacecraft memiliki bentuk geometri silinder. Aplikasi struktur grid untuk bidang aircraft merupakan terobosan baru dalam rancang bangun pesawat terbang. Mayoritas penelitian struktur grid di bidang aircraft dilakukan pada komponen fuselage yang secara geometri serupa dengan bentuk geometri struktur grid pada bidang spacecraft. Penerapan struktur grid untuk perancangan sayap pesawat terbang memunculkan beberapa permasalahan, yaitu masalah teknik pemodelan struktur grid, penyediaan perangkat desain dan analisis respon struktur, serta masalah teknik verifikasi hasil desain. Dalam rangka memperoleh hasil desain yang optimum maka perlu dilakukan optimasi desain struktur grid sayap pesawat terbang dengan menggunakan algoritma genetik (AG) yang didukung oleh metode elemen hingga (MEH). AG merupakan algoritma optimasi yang populer karena dapat diterapkan pada data yang bersifat diskrit dan dengan jumlah variabel yang banyak. AG merupakan algoritma optimasi probabilistik yang dibuat berdasarkan teori evolusi. Penerapan AG untuk perancangan struktur grid pesawat terbang masih tergolong metode baru. Walaupun ada banyak algoritma yang berbeda, tetapi struktur dasar AG masih tetap sama, yaitu terdiri dari populasi awal, evaluasi kecocokan, seleksi, persilangan, mutasi, dan fungsi target. Penelitian ini bertujuan untuk menerapkan struktur grid untuk perancangan struktur sayap pesawat terbang model N219 melalui proses optimasi AG menggunakan material komposit CFRP IM6/5208 pada kulit dan aluminium pada penguat dalam fase preliminary design. Tujuan penelitian lainnya, yaitu pengembangan perangkat optimasi AG yang didukung MEH untuk perancangan struktur grid sayap pesawat terbang. Langkah penelitian diawali dengan pembuatan perangkat optimasi dengan kegiatan utama membuat kode MEH yang dapat digunakan untuk analisis wing box yang mengandung panel kulit komposit dengan penguat grid aluminium. Setelah berhasil membuat perangkat optimasi termasuk proses validasinya, penelitian dilanjutkan pada aktivitas utamanya, yaitu penerapan perangkat optimasi untuk perancangan struktur grid sayap pesawat terbang pada tahap preliminary design. Penerapan perangkat optimasi dimulai dari model planar dilanjutkan dengan model wing box tanpa kulit dan terakhir adalah perancangan struktur wing box yang mengandung kulit komposit dan penguat grid aluminium model sayap N219. Proses analisis buckling dilakukan terpisah dari proses optimasi desain struktur berdasarkan strength, dengan menggunakan program komersil Nastran. Kesimpulan yang dapat diambil dalam penelitian ini, yaitu struktur grid lebih ringan dari struktur tradisional. Perbedaan berat kedua tipe struktur tersebut makin besar dengan meningkatnya sudut swept. Kondisi ini menunjukkan bahwa struktur grid lebih efektif jika diterapkan pada sayap dengan sudut swept yang besar. Beban kritis dan faktor beban kritis struktur grid lebih besar daripada struktur tradisional. Nisbah faktor buckling terhadap beratnya sendiri menunjukkan keunggulan struktur grid dibandingkan dengan struktur tradisional.