Beban Pesawat 2013 - 01 Introduction · Perancangan struktur adalah proses iteratif yang melibatkan...

UA MTC

Beban PesawatDipl.-Ing H. Bona P. Fitrikananda| 2013

IntroductionBeban Pesawat / Aircraft Loads

2013DIPL.-ING H. BONA P. FITRIKANANDA | BEBAN PESAWAT 2

Pendahuluan

Wilbur Wright:

“I am constructing my machine to sustain about five times myweight and I am testing every piece. I think there is no possible

chance of its breaking while in the air”2013DIPL.-ING H. BONA P. FITRIKANANDA | BEBAN PESAWAT 3

Pendahuluan

Permasalahan struktur sudah ada sejak awal pesawatdibuat.


Syarat umum strukturpesawat: ringan tapikuat. Untuk itu dalampembuatan pesawatmodern digunakankonsep struktur(konstruksi) ringan,dengan menggunakanspt. Spar, rib dsb.

Bagian-bagian Pesawat


Fuselage

Wing

Ekor Datar(Horizontal Tail)

Ekor Tegak(Vertical Tail)

Sistem Propulsi

Bidang Kemudi

Landing Gear

Bagian-bagian Pesawat

Fuselage

tempat dimana payload (muatan) ditempatkan

Sayap

bagian utama pesawat - penghasil gaya angkat utama. Pada kondisi tertentu gaya angkat lebihbesar dari berat total pesawat

Ekor Tegak (Vertical Tail)

kestabilan pada arah lateral

Ekor Datar (Horizontal Tail)

kestabilan pada arah horizontal

Bidang Kemudi

terdiri dari: elevator, rudder, aileron

Sistem Propulsi

penghasil gaya dorong pesawat


Terminologi

Mission Profile

perkiraan manuver pesawat selama operasi

Payload

semua jenis muatan (penumpang, bagasi, kargo dll.)

Weight / Berat

jenis berat pada pesawat

Power Available dan Power Required

daya yang tersedia dan daya yang dibutuhkan


Terminologi

Rate of Climb (R/C) dan Rate of Descent (R/D)

kecepatan menanjak / menurun

Absolute Ceiling dan Service Ceiling

ketinggian absolute - ketinggian pesawat pada saat R/C = 0

ketinggian efektif - ketinggian pesawat pada saat R/C 0 0.5 m/s


Terminologi

Pada Struktur dikenal istilah:

Kekuatan Statik

kemampuan struktur untuk menerima beban yang sangat tinggi - StaticDesign Load (Beban Perancangan Statik)

Kekuatan Fatique

kemampuan struktur menerima beban yang berulang

Fatique Load Spectrum (FLS):

Penentuan FLS - penentuan beban baik dari segi harga maupun darisegi frekuensi keterjadiannya

Load Factor:

berat total aerodinamika dibagi dengan harga beban gravitasi


Jenis-jenis pembebanan

Beban Aerodinamika

Lift, Drag, Thrust serta Momen yang terjadi

Beban Gravitasi

beban yang diterima pesawat akibat massa pesawat, payload sertabahan bakar

Beban Darat

taxin, take-off run dsb.

Beban Lain-lain

Beban Cabin Pressure, Beban Akustik, dsb.


Kategori Beban Eksternal

• Air Loads

• Di bawah kontrol pilot - due to airplane maneuvere

• Di luar kontrol pilot - due to Air Gust

• Landing Loads

• Landing on Land (wheel atau ski type)

• Landing on Water

• Arresting (pendaratan pesawat angkut)

• Power Plant Loads

• Thrust

• Torgue


Kategori Beban Eksternal

• Take Off Loads

• Catapulting

• Assisted take off with auxiliary short period

• Special Loads

• Towing Airplane

• Beaching of Hull type Airplane

• Fuselage Pressurizing

• Weight and Inertial Loads


Regulasi

Istilah-istilah dalam regulasi:

Airworthiness Requirements / Persyaratan Kelaikan Udara

Loading Case / kasus beban

terjadinya suatu jenis pembebanan tertentu dengan harga tertentu pada suatu

kondisi terbang

Design Loading Cases

sejumlah besar kasus beban yang harus diperhatikan pada desain pesawat terbang

Critical Design Loading Case

Satu kasus beban yang mengakibatkan tegangan tertinggi pada setiap elemen


Regulasi

Istilah-istilah dalam regulasi:

Limit Load

Ukuran design load. Di bawah Limit Load, struktur pesawat tidak boleh

menunjukkan gejala deformasi permanen

Design Loading

untuk menyatakan kondisi-kondisi yang jarang muncul

Ultimate Load

1,5 kali Limit Load (yang biasa diminta oleh Regulasi)

Safety Factor (j)

Certificate of Airworthiness


Regulasi

Jenis Regulasi Kelaikan Udara:

• FAR

• JAR

• BCAR

• CASR

• Mil-Spec


Regulasi

Regulasi (untuk masalah struktur) (FAR 25):

• 25.321 General

• 25.331 - 25.351 Flight Maneuver and Gust Conditions

• 25.361 - 25.373 Suplementary Conditions

• 25.391 - 25.459 Control Surface and System Loads

• 25.471 - 25.551 Ground Loads

• 25.521 - 25.537 Water Loads

• 25.561 - 25.563 Emergency Landing Conditions

• 25.571 - 25.573 Fatigue Evaluation

• 25.581 Lightning Protection


Safety Factor

• Memberikan pengamanan terhadap kegagalan strukturdalam hal:

• terjadinya beban-beban lebih tinggi dari Limit Load

• kekuatan yang sebenarnya dari pesawat terbang adalah kurang dariteoritis perhitungan.

• Penyebab:

• toleransi ukuran material

• kesalahan produksi

• kesalahan perhitungan


Perancangan dan Analisis Konstruksi Ringan

Struktur pesawat yang dirancang harus mampu menahanbeban-beban yang terjadi ketika pesawat berada di daratmaupun di udara. Kemampuan struktur pesawat dalam menahan beban

tersebut dapat dianalisis dengan mengikuti workflowperancangan struktur sehingga struktur yang dirancangmampu menjalankan fungsinya dan memenuhi faktorkeselamatan (safety).



Workflow perancangan struktur berisi tentang :1. penentuan beban (statik, dinamik, operasional, environmental),

2. airframe/struktur (skeletal, plate-shell, continuum),

3. struktural responses (axial, shear, bending, torsion; stress, strain,Mohr’circle, displacement, vibration, energy),

4. local effects (notch, cracks),

5. material (metal, composites; ductile, brittle; tanpa cacat),

6. failure theories (Tresca, Hencky, modified Mohr)

7. failure modes (static, fatique, static instability, dynamic response,dynamic instability, corrosion, etc).



Penentuan jenis beban (loads) menempati urutan pertamadalam work-flow perancangan pesawat terbang.

Secara umum, struktur pesawat pengalami dua jenispembebanan, yaitu :

1. Static Load (Overload) atau pembebanan static-beban yang sangattinggi. Kurva stress vs load point menunjukkan letak static loaddalam operasi penerbangan.

2. Operasional Loads-beban yang terlalu tinggi tetapi terjadi secaraberulang-ulang (beban fatique). Beban operasional ini adalahbeban yang paling sering dialami oleh struktur pesawat.



Limit Load

Limit load atau beban limit adalah beban maksimum yang dapat diantisipasi

oleh pesawat selama masa terbangnya.

Struktur pesawat harus mampu menahan beban limit tanpa mengalami

deformasi permanen yang bersifat merusak.

Design Load (Ultimate Load)

Design Load adalah hasil antara limit load dan faktor keamanan (safety factor).

Ultimate Load = Limit Load x Safety Factor.

Umumnya, faktor keamanan adalah sebesar 1.5.

Persyaratan menentukan bahwa struktur pesawat harus mampu menahan

ultimate load tanpa mengalami deformasi yang bersifat merusak.



Perancangan struktur adalah proses iteratif yang melibatkan

pendefinisian (sintesis) struktur dan analisis untuk memenuhi

persyaratan perancangan tertentu.

Suatu struktur dapat didefinisikan dengan memilih jenis, konfigurasi

dan ukuran komponen.

Analisis pada struktur diperlukan guna mendapatkan respon struktur

seperti tegangan, regangan dan perpindahan akibat pengaruh

lingkungan (misal : akibat pembebanan dan thermal effect).

Struktur dianggap mampu memenuhi fungsinya apabila respon struktur

masih dalam batas-batas yang diijinkan; seperti kekuatan material,

beban tekuk kritis, frekwensi pembebanan dan sebagainya.




Faktor-faktoryang

mempengaruhiperancangan

strukturpesawat

Production

Inspection

Maintenance

CostWeight Stiff

Safety

Function

Beban-beban Pesawat


BebanGravitasi

BebanAerodinamik

Beban DaratBeban Lain-

lain

STRUKTUR PEFORMANCE &STABILITY

Beban Pesawat 2013 - 01 Introduction · Perancangan struktur adalah proses iteratif yang melibatkan...

Documents

Transcript of Beban Pesawat 2013 - 01 Introduction · Perancangan struktur adalah proses iteratif yang melibatkan...