際際滷

際際滷Share a Scribd company logo

Homework 2: Design Loads Analysis

Sayogyo Rahman Doko
Sayogyo Rahman Doko

Homework 2: Design Loads Analysis of Diamond DA 40 - Analisis dan Perancangan Struktur Ringan I (APS I)

1 of 9
Downloaded 16 times
HOMEWORK 2 (REVISION) AE 3141 ANALISIS DAN PERANCANGAN STRUKTUR RINGAN I Design Loads Analysis Disusun oleh: Sayogyo Rahman Doko 13611046 FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA AERONOTIKA DAN ASTRONOTIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2014
APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 2 0 0.5 1 1.5 2 2.5 -10 0 10 20 Cl 留 Cl留 1. Pesawat yang dipilih untuk desain struktur: Diamond DA-40 a. Data i. Data umum dari soal ii. Data dari Airplane Flight Manual DA 40 Wing Horizontal tail Airfoil = Wortmann FX 63-137/20-W4 S = 2.34 m2 (25.2 ft2) S = 13.54 m2 (145.7 ft2) = 1.121 m (3.667 ft) Airspeed Center of Gravity VC = 129 knots at MTOW = 2.46 m Load Factor (at VA) nmax = 3.8 nmin = -1.52 iii. Data airfoil Dengan menggunakan data dari blended learning yakni airfoil and aero characteristic.xlsx dan dengan software JavaFoil, diperoleh: Clmax = 2.119 Cl留 (slope a) = 5.82398 rad-1
APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 3 iv. Data dari skala 3 view drawing Melalui software AutoCAD dan XFLR5, digunakan pengukuran berbagai dimensi bagian yang diperlukan dengan skala 1: 33.4812 (cm). Diperoleh: Wing Horizontal tail = 0.72 m x = 2.077241 m x = 7.033062 m
APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 4 v. Data keseluruhan yang dipakai SI British Environtment g 9.81 m/s2 32.2 ft/s2 0 1.225 kg/m3 0.00176 slugs/ft3 Wing S 13.54 m2 145.7 ft2 b 11.94 m AR 10.53 1.121 m 3.677822 ft cl留 = a 5.823984 rad-1 clmax 2.119 Horizontal Tail S 2.34 m2 b 3.29 m 0.73819 m Load MTOW 1150 kg 2535 lb MTOW 11281.5 N EOW 750 kg 1653 lb EOW 7357.5 N nmax 3.8 nmin -1.52 Velocity VS MTOW 25.20778 m/s 49 knot VS EOW 20.46149 m/s 39.77396 knot VA MTOW 49.13901 m/s 95.51858 knot VA EOW 39.88679 m/s 77.53372 knot VC 66.36333 m/s 129 knot VD 92.90867 m/s 180.6 knot Position x wing 2.077241 m x ht 7.033062 m CG MTOW 2.46 m CG wing 2.686934 m CG ht 7.402721 m Keterangan : - VS (stall) yang tercantum dalam data soal adalah saat MTOW. Sebab VS bergantung pada massa sesuai persamaan: = 2 躯 =1 Sehingga untuk EOW (750 kg), VS = 39.77 knot. - VA adalah maneuvering speed yang dirumuskan sebagai: = - VD adakah dive speed yang biasanya lebih besar daripada Vmax pesawat. Kecepatan ini juga disebut red-line speed yang tidak pernah boleh dilampaui. Untuk pesawat normal, sesuai FAR 23, besar VD 1.4 VC dan inilah yang dipakai di tugas ini.
APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 5 b. V-n Diagram with Gust Persamaan yang digunakan: 錐 麹″ = 02躯 2/ 鷺 =1賊 2/ ろ≠ = 0.88 5.3+ = 2/ Dengan asumsi: - sea level MTOW EOW W (N) 11281.5 7357.5 S (m2) 13.54 13.54 W/S (N/m2) 833.1979 543.39 (kg/m3) 1.225 1.225 (m) 1.121 1.121 g (m/s2) 9.81 9.81 a (rad-1) 5.823984 5.823984 亮 21.23965 13.85194 kg 0.704263 0.636474 MTOW = 1150 kg (2535 lb) MTOW KTS m/s Ude (ft/s) Ude (m/s) n n (+) n (-) VA 95.51858 49.13901 66 20.1168 2.980562 3.980562 -1.98056 VC 129 66.36333 50 15.24 3.049482 4.049482 -2.04948 VD 180.6 92.90867 25 7.62 2.134637 3.134637 -1.13464 EOW = 750 kg (1653 lb) EOW KTS m/s Ude (ft/s) Ude (m/s) n n (+) n (-) VA 77.53372 39.88679 66 20.1168 3.352611 4.352611 -2.35261 VC 129 66.36333 50 15.24 4.225794 5.225794 -3.22579 VD 180.6 92.90867 25 7.62 2.958056 3.958056 -1.95806
APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 6 VB diperoleh dengan cara menentukan kecepatan yang lebih kecil antara kecepatan hasil perpotongan garis Gust 66 ft/s ke kurva stall positif dan kecepatan perpotongan nmax VC ke kurva stall positif. Setelah dilakukan perhitungan, kecepatan yang lebih kecil adalah 99.109 knots, sehingga VB = 99.109 knots. -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 n, load factor V (knots) V-n Diagram at MTOW 1150 kg (2535 lb) VS VA VB VC VD Ude = 66 ft/s Ude = 50 ft/s Ude = 25 ft/s
APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 7 Untuk diagram dari EOW, VB juga diperoleh dengan langkah yang sama. Setelah dilakukan perhitungan, didapatkan kecepatan yang lebih kecil untuk VB adalah 86.66 knots. -4 -2 0 2 4 6 8 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 n, load factor V (knots) V-n Diagram at EOW 750 kg (1653 lb) VS VA VB VC VD Ude = 66 ft/s Ude = 50 ft/s Ude = 25 ft/s
APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 8 2. Dari data keseluruhan nomor 1: CG plane = 2.46 m (96.9 in) setelah Datum Plane (DP) untuk MTOW CG wing = 2.68 m setelah Datum Plane CG ht = 7.40 m setelah Datum Plane Gambar 1: Diagram Benda Bebas Pesawat Dari DBB di atas, kita dapat menentukan lift pada wing (Lw) dan ekor (Lt) untuk load factor maksimum dan minimum dengan asumsi terjadi kesetimbangan gaya vertikal. Maka dari itu, berat pesawat akan dikalikan dengan load factor yang bekerja pada pesawat, hasilnya akan sama dengan jumlah lift yang dihasilkan sayap dan tail. Pendekatan ini akan menghasilkan persamaan keseimbangan gaya vertikal sebagai berikut: 錐も錐= .. (1) Kemudian jika kita menggunakan persamaan kesetimbangan momen, kita menganggap jarak dari CG ke Lw adalah a = 0.227 m, dan jarak dari CG ke Lt adalah b = 4.943 m, maka kita akan mendapatkan persamaan : 錐ろ錐″+=0 .. (2) Substitusi persamaan (1) ke (2), didapat hasil : 錐= + CG plane a CG wing b CG ht W MAC LWING LTAIL
APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 9 Selain itu, digunakan persamaan = 12 02躯ロ beserta asumsi: - Sea level - Cmmax wing= -0.232 - S = Sw + Sht = 13.54 + 2.34 = 15.88 m2 - W yang dipakai adalah MTOW Maka diperoleh Mac, Lt, Lw untuk tiap v pojok (kondisi terbang maneuver kritis): V critical (m/s) V critical (knot) Mac (Nm) n L tail (N) L wing (N) V1 99.10985 50.986512 -6575.985 4.049482 803.959368 46488.19 V2 129 66.363333 -11140.55 4.049482 -163.97312 45520.26 V3 180.6 92.908667 -21835.48 3.1346374 -2928.531 42755.7 V4 180.6 92.908667 -21835.48 -1.1346374 -5246.2752 40437.96 V5 129 66.363333 -11140.55 -2.049482 -3475.0363 42209.19 V6 95.518585 49.139005 -6108.055 -1.9805621 -2370.4616 43313.77 V7 60.720995 31.237579 -2468.34 -1.52 -1348.6124 44335.62 Dengan persamaan = 12 02躯 diperoleh nilai CL saat Lwing maksimum dan Ltail maksimum (harga absolut): Tail Wing L max (N) -5246.2752 46488.1902 CL -0.4240496 2.15629055 REFERENSI Airfoil and aero characteristic.xlsx di blendedlearning.itb.ac.id Airplane Flight Manual DA 40, 2000. Diamond Aircraft InGustries GMBH, Austria. Chun, Michael. Niu, Yung. 1988. Airframe Structural Design. Conmilit Press Ltd, California. Sadraey, M. 2009. Aircraft Performance Analysis.

More Related Content

Homework 2: Design Loads Analysis

  • 1. HOMEWORK 2 (REVISION) AE 3141 ANALISIS DAN PERANCANGAN STRUKTUR RINGAN I Design Loads Analysis Disusun oleh: Sayogyo Rahman Doko 13611046 FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA AERONOTIKA DAN ASTRONOTIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2014
  • 2. APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 2 0 0.5 1 1.5 2 2.5 -10 0 10 20 Cl 留 Cl留 1. Pesawat yang dipilih untuk desain struktur: Diamond DA-40 a. Data i. Data umum dari soal ii. Data dari Airplane Flight Manual DA 40 Wing Horizontal tail Airfoil = Wortmann FX 63-137/20-W4 S = 2.34 m2 (25.2 ft2) S = 13.54 m2 (145.7 ft2) = 1.121 m (3.667 ft) Airspeed Center of Gravity VC = 129 knots at MTOW = 2.46 m Load Factor (at VA) nmax = 3.8 nmin = -1.52 iii. Data airfoil Dengan menggunakan data dari blended learning yakni airfoil and aero characteristic.xlsx dan dengan software JavaFoil, diperoleh: Clmax = 2.119 Cl留 (slope a) = 5.82398 rad-1
  • 3. APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 3 iv. Data dari skala 3 view drawing Melalui software AutoCAD dan XFLR5, digunakan pengukuran berbagai dimensi bagian yang diperlukan dengan skala 1: 33.4812 (cm). Diperoleh: Wing Horizontal tail = 0.72 m x = 2.077241 m x = 7.033062 m
  • 4. APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 4 v. Data keseluruhan yang dipakai SI British Environtment g 9.81 m/s2 32.2 ft/s2 0 1.225 kg/m3 0.00176 slugs/ft3 Wing S 13.54 m2 145.7 ft2 b 11.94 m AR 10.53 1.121 m 3.677822 ft cl留 = a 5.823984 rad-1 clmax 2.119 Horizontal Tail S 2.34 m2 b 3.29 m 0.73819 m Load MTOW 1150 kg 2535 lb MTOW 11281.5 N EOW 750 kg 1653 lb EOW 7357.5 N nmax 3.8 nmin -1.52 Velocity VS MTOW 25.20778 m/s 49 knot VS EOW 20.46149 m/s 39.77396 knot VA MTOW 49.13901 m/s 95.51858 knot VA EOW 39.88679 m/s 77.53372 knot VC 66.36333 m/s 129 knot VD 92.90867 m/s 180.6 knot Position x wing 2.077241 m x ht 7.033062 m CG MTOW 2.46 m CG wing 2.686934 m CG ht 7.402721 m Keterangan : - VS (stall) yang tercantum dalam data soal adalah saat MTOW. Sebab VS bergantung pada massa sesuai persamaan: = 2 躯 =1 Sehingga untuk EOW (750 kg), VS = 39.77 knot. - VA adalah maneuvering speed yang dirumuskan sebagai: = - VD adakah dive speed yang biasanya lebih besar daripada Vmax pesawat. Kecepatan ini juga disebut red-line speed yang tidak pernah boleh dilampaui. Untuk pesawat normal, sesuai FAR 23, besar VD 1.4 VC dan inilah yang dipakai di tugas ini.
  • 5. APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 5 b. V-n Diagram with Gust Persamaan yang digunakan: 錐 麹″ = 02躯 2/ 鷺 =1賊 2/ ろ≠ = 0.88 5.3+ = 2/ Dengan asumsi: - sea level MTOW EOW W (N) 11281.5 7357.5 S (m2) 13.54 13.54 W/S (N/m2) 833.1979 543.39 (kg/m3) 1.225 1.225 (m) 1.121 1.121 g (m/s2) 9.81 9.81 a (rad-1) 5.823984 5.823984 亮 21.23965 13.85194 kg 0.704263 0.636474 MTOW = 1150 kg (2535 lb) MTOW KTS m/s Ude (ft/s) Ude (m/s) n n (+) n (-) VA 95.51858 49.13901 66 20.1168 2.980562 3.980562 -1.98056 VC 129 66.36333 50 15.24 3.049482 4.049482 -2.04948 VD 180.6 92.90867 25 7.62 2.134637 3.134637 -1.13464 EOW = 750 kg (1653 lb) EOW KTS m/s Ude (ft/s) Ude (m/s) n n (+) n (-) VA 77.53372 39.88679 66 20.1168 3.352611 4.352611 -2.35261 VC 129 66.36333 50 15.24 4.225794 5.225794 -3.22579 VD 180.6 92.90867 25 7.62 2.958056 3.958056 -1.95806
  • 6. APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 6 VB diperoleh dengan cara menentukan kecepatan yang lebih kecil antara kecepatan hasil perpotongan garis Gust 66 ft/s ke kurva stall positif dan kecepatan perpotongan nmax VC ke kurva stall positif. Setelah dilakukan perhitungan, kecepatan yang lebih kecil adalah 99.109 knots, sehingga VB = 99.109 knots. -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 n, load factor V (knots) V-n Diagram at MTOW 1150 kg (2535 lb) VS VA VB VC VD Ude = 66 ft/s Ude = 50 ft/s Ude = 25 ft/s
  • 7. APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 7 Untuk diagram dari EOW, VB juga diperoleh dengan langkah yang sama. Setelah dilakukan perhitungan, didapatkan kecepatan yang lebih kecil untuk VB adalah 86.66 knots. -4 -2 0 2 4 6 8 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 n, load factor V (knots) V-n Diagram at EOW 750 kg (1653 lb) VS VA VB VC VD Ude = 66 ft/s Ude = 50 ft/s Ude = 25 ft/s
  • 8. APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 8 2. Dari data keseluruhan nomor 1: CG plane = 2.46 m (96.9 in) setelah Datum Plane (DP) untuk MTOW CG wing = 2.68 m setelah Datum Plane CG ht = 7.40 m setelah Datum Plane Gambar 1: Diagram Benda Bebas Pesawat Dari DBB di atas, kita dapat menentukan lift pada wing (Lw) dan ekor (Lt) untuk load factor maksimum dan minimum dengan asumsi terjadi kesetimbangan gaya vertikal. Maka dari itu, berat pesawat akan dikalikan dengan load factor yang bekerja pada pesawat, hasilnya akan sama dengan jumlah lift yang dihasilkan sayap dan tail. Pendekatan ini akan menghasilkan persamaan keseimbangan gaya vertikal sebagai berikut: 錐も錐= .. (1) Kemudian jika kita menggunakan persamaan kesetimbangan momen, kita menganggap jarak dari CG ke Lw adalah a = 0.227 m, dan jarak dari CG ke Lt adalah b = 4.943 m, maka kita akan mendapatkan persamaan : 錐ろ錐″+=0 .. (2) Substitusi persamaan (1) ke (2), didapat hasil : 錐= + CG plane a CG wing b CG ht W MAC LWING LTAIL
  • 9. APS I Homework 2 Sayogyo Rahman Doko 13611046 9 Selain itu, digunakan persamaan = 12 02躯ロ beserta asumsi: - Sea level - Cmmax wing= -0.232 - S = Sw + Sht = 13.54 + 2.34 = 15.88 m2 - W yang dipakai adalah MTOW Maka diperoleh Mac, Lt, Lw untuk tiap v pojok (kondisi terbang maneuver kritis): V critical (m/s) V critical (knot) Mac (Nm) n L tail (N) L wing (N) V1 99.10985 50.986512 -6575.985 4.049482 803.959368 46488.19 V2 129 66.363333 -11140.55 4.049482 -163.97312 45520.26 V3 180.6 92.908667 -21835.48 3.1346374 -2928.531 42755.7 V4 180.6 92.908667 -21835.48 -1.1346374 -5246.2752 40437.96 V5 129 66.363333 -11140.55 -2.049482 -3475.0363 42209.19 V6 95.518585 49.139005 -6108.055 -1.9805621 -2370.4616 43313.77 V7 60.720995 31.237579 -2468.34 -1.52 -1348.6124 44335.62 Dengan persamaan = 12 02躯 diperoleh nilai CL saat Lwing maksimum dan Ltail maksimum (harga absolut): Tail Wing L max (N) -5246.2752 46488.1902 CL -0.4240496 2.15629055 REFERENSI Airfoil and aero characteristic.xlsx di blendedlearning.itb.ac.id Airplane Flight Manual DA 40, 2000. Diamond Aircraft InGustries GMBH, Austria. Chun, Michael. Niu, Yung. 1988. Airframe Structural Design. Conmilit Press Ltd, California. Sadraey, M. 2009. Aircraft Performance Analysis.