Komparasi Gaya Angkat dari Berbagai Bentuk Sayap Pesawat dengan Metode CFD (Computational Fluid Dynamics)

Abstract

Airfoil merupakan penampang dari sayap pesawat yang dapat mempengaruhi kinerja aerodinamis untuk menghasilkan gaya angkat. Airfoil yang sering digunakan yaitu airfoil asimetris, karena memiliki geometri dengan karakteristik aerodinamis yang mampu meningkatkan nilai dari koefisien lift. Gaya angkat pada pesawat terbang berasal dari perbedaan tekanan antara upper dan lower surface pada airfoil. Perbedaan tekanan ini terjadi karena tekanan pada upper lebih kecil daripada lower surface sehingga dapat terbang. Penelitian ini fokus pada kajian performa airfoil mulai dari zaman Wright bersaudara hingga airfoil jenis NACA menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD). Simulasi pada setiap airfoil akan dilakukan dengan perangkat lunak Simflow. Simflow merupakan perangkat lunak CFD yang dapat dioperasikan baik dengan Windows maupun Linux operating system. Keunggulan dari simflow dapat membuat serta mengimpor mesh, mendefinisikan kondisi batas, menjalankan simulasi, menentukan parameter dan melihat hasil pro-processing dengan menambahkan software Para-view. Tujuan dari penelitian ini adalah membandingkan gaya angkat pada setiap airfoil yang dipilih. Airfoil yang dipilih yaitu airfoil Wright, Bleriot, Naca 0024, dan Naca 6409. Variasi keempat airfoil tersebut akan dianalisis gaya angkatnya dengan angle of attack dan kecepatan aliran udara yang sama. Proses simulasi dimulai dengan proses meshing dan menginputkan koordinat airfoil kedalam software simflow. Setelah itu dilanjutkan dengan running data dan menginputkan nilai viskositas udara, panjang chord, model turbulen, sudut serang, bilangan Reynold, serta kecepatan aliran udara. Hasil dari proses running didapatkan data berupa koefisien lift untuk membandingkan gaya angkat dari masing-masing airfoil. Berdasarkan data yang didapat, maka airfoil Naca 6409 memiliki koefisien lift paling besar dan secara otomatis airfoil ini juga yang memiliki gaya angkat paling bagus. Sementara itu koefisien lift paling kecil terjadi pada airfoil Naca 0024 dan airfoil ini juga yang memiliki gaya angkat paling kecil bahkan lebih kecil dari airfoil milik Wright. Airfoil milik Wright sudah berbentuk asimetris walaupun airfoil ini yang pernah kali dibuat dan bentuknya belum elips seperti milik Naca. Faktor yang menyebabkan besar atau kecilnya koefisien lift juga dapat dilihat dari bentuk geometri masing-masing airfoil. Airfoil dengan bentuk geometri asimetris dapat menghasilkan koefisien lift lebih tinggi daripada airfoil simetris. Berdasarkan dari airfoil yang digunakan, airfoil Naca 6409 berbentuk asimetris yang memiliki maksimum camber paling tinggi, yaitu 6% terletak pada 0,4c dari leading edge serta ketebalan 9% chord. Sementara Naca 0024 memiliki bentuk simetris antara atas dan bawah. Nilai maksimum camber juga paling kecil, yaitu 0% terletak pada 0c dari leading edge serta ketebalan 24%.