## RANCANG BANGUN SIMULASI PERGERAKAN HIGH LIFT DEVICE PADA PESAWAT
Lalu Giat Juangsah Putra 1 , James Siregar 2 , Dedy Syarif Qusyairi 3
Politeknik Negeri Batam
Program Studi Teknik Perawatan Pesawat Udara
Jl. Ahmad Yani, Batam Center, Batam 29461, Indonesia
E-mail: lalugiat@polibatam.ac.id

## Abstrak
High lift device yang paling banyak digunakan pada pesawat kecil maupun pesawat besar adalah flap. Flap dapat dipasang  pada leading  edge maupun trailing  edge (hanya  untuk  pesawat  besar)  pesawat.    Untuk  membuat sebuah  alat  simulasi  dibutuhkan  rancang  bangun  dan  juga  sistem  penggerak  yang  nantinya  akan  membentuk pergerakan seperti pada flap sesungguhnya. Sebagai mode penggerak, sistem yang dirancang pada alat simulasi flap  ini  akan  menggunakan  sistem  elektronik  yaitu  motor  servo  yang  akan  dikendalikan  oleh  arduino.  Sudut yang  dibentuk  oleh  motor  servo  akan  diberi  penyesuaian  terhadap  sudut  yang  dibentuk  oleh  flap  sesuai flap level . Alat simulasi  flap ini dapat menghasilkan sudut yang dibentuk pada motor servo yaitu, 5º, 14º, 19º, 25º dan  30º berhasil menggerakan flap pada flap level 0, 1, 2, 3 dan 4 baik pada mode pergerakan extend maupun retract.
Kata kunci: Arduino, Flap, Motor Servo, Simulasi, High lift device

## Abstract
The most high lift device modifying, for small airplanes and large, is the wing flap. Flaps can be installed on the leading edge or trailing edge (only for large airplane) aircraft. To make a simulator, the design and also the drive system  are  needed  which  will  form  the  movement  as  in  the  real  flap. As  a  driving  mode,  the  system  which designed on this flap simulator will use an electronic system. By using a servo motor as a drive and Arduino as a microcontroller that will be programmed according to the planned movement.  The flap simulator can produce angles formed on servo motors such as 5º, 14º, 19º, 25º and  30º  its moving flaps on flap level 0, 1, 2, 3 and 4 in extend and retract movement modes.
Keywords: Arduino, Flap, Servo Motor, Simulation, High lift device

## 1 Pendahuluan
Salah satu  jenis high lift device yang paling banyak digunakan pada pesawat kecil maupun pesawat besar adalah flap. Flap dapat dipasang pada bagian traling edge dan leading  edge (untuk  pesawat  besar)  sayap pesawat  [5]. Flap  merupakan  salah satu sistem  yang terletak  pada  sayap  pesawat  terbang  dan  berfungsi untuk  menambah  luas  penampang  sayap  pesawat. Penambahan  luas  penampang  pada  sayap  bertujuan
untuk  meningkatkan  gaya  angkat  pada  pesawat  [5]. Pergerakan  flap  selain  untuk  menambah  luas penampang  sayap  juga  untuk  mengubah chamber pada sayap pesawat. Perubahan chamber pada sayap pesawat akan mengakibatkan peningkatan nilai  gaya angkat  dan  gaya  hambat  pada  sudut  serang  tertentu [1].    Flap  umumnya  digunakan  pada  saat  pesawat lepas  landas (take  off) dan  mendarat (landing) .  Flap digunakan  pada  kedua  kondisi  tersebut  karena  pada kondisi take  off dan landing pesawat  berkecepatan
e-ISSN: 2548-9228
Control Switch Power Supply
Arduino Uno Motor Servo
rendah  sehingga  pesawat  memerlukan  alat  bantu untuk dapat mempertahankan gaya angkatnya [1]. Tujuan  dari  pembuatan  alat  simulasi  flap  ini  adalah untuk  memodelkan  dan  mensimulasikan  mekanisme pergerakan  alat  simulasi  flap  sesuai  dengan pergerakan  flap  pada  pesawat.  Alat  ini  juga  dapat digunakan  sebagai  penunjang  sarana  pembelajaran untuk memperkenalkan fungsi dan cara kerja system flap  yang  ada  di  pesawat.  Flap  yang  dibuat  akan menggunakan sistem elektronik untuk menggantikan peran sistem hidrolik yang umumnya digunakan pada pesawat terbang.

## 2 Metodologi Penelitian
Dalam  melakukan  pembuatan  alat  simulasi  flap  ini terdapat beberapa tahapan yang akan dilakukan. Hal tersebut  dilakukan  untuk  mendapatkan  kesesuaian dari  hasil  rancang  bangun  dengan  rancangan  sistem penggerak  yang  akan  dibuat,  sehingga  pergerakan yang  dihasilkan  sesuai  dengan  yang  direncanakan. Langkah-langkah yang dilakukan seperti:
A. Desain
Flap yang di buat berjenis fowler flap dan memiliki 3  bagian,  yaitu mounting  flap , middle  flap dan aft flap seperti yang tertera pada gambar 1. Spesifikasi yang  akan  digunakan  pada  proses  pembuatan  alat simulasi  pergerakan high  lift  device ,  yaitu  sebagai berikut:
a) Flap Mounting Lebar : 53 cm Panjang : 35.5 cm Panjang track : 15 cm b) Middle Flap Lebar : 49 cm Panjang : 30.7 cm Panjang track : 6.5 cm c) Aft Flap Lebar : 42.2 cm Panjang : 30 cm Luas penampang saat retract : 2303 cm 2 Luas penampang saat extend : 3136 cm 2
Aplikasi  yang  digunakan  untuk  membuat  design
adalah  autodesk  inventor  2016.  Hasil  desain  dapat dilihat pada gambar 1.

## B. Membuat design system control
Tahap  ini  akan  memuat  alur  proses  kerja  dari sistem dengan komponen yang akan digunakan sehingga  sistem  sebagai  pengendali  dapat membuat  pergerakan  yang  diinginkan  seperti yang digambarkan pada gambar 2 [2].
Gambar 1: Design System Control
Gambar: 1 (a ) Mounting Flap (b) Aft Flap (c) Mid Flap
a b c
Spesifikasi motor servo yang akan digunakan adalah
sebagai berikut:
• Merek : JX 6221MG • Bahan : PA66 + fiber 40% • Besar torsi
: 17.25 kg/cm (4.8 V)
20.32 kg/cm (6 V)
• Kecepatan operasi : 0.18sec/60º (4.8V) 0.16sec/60º (6V) • Tegangan : 4.8-6 V
• Dimensi : 40.5x40x20.2mm
• Berat produk : 0.2 kg
• Material gear : Gear dari metal
• Casing
: Aluminium
Gambar 2: Motor Servo JX 6221 MG

## C. Perakitan Sistem
Perakitan sistem akan dilakukan melalui dua tahapan, yaitu  perakitan  sistem  elektrikal  dan  sistem mekanikal.

## a. Sistem elektrikal
Untuk  menghasilkan  pergerakan  motor  pada  alat simulasi  flap  dibutuhkan  sistem  elektrikal.  Sistem elektrikal  yang  akan  digunakan  adalah Arduino  [4]. Arduino adalah alat  elektronik atau papan rangkaian elektronik open  source yang  di  dalamnya  terdapat komponen  utama,  yaitu  sebuah  chip  mikrokontroler. Arduino dapat membaca masukan dari control switch dan  kemudian  mengubahnya  menjadi  output  berupa perintah untuk menggerakan motor. Arduino menjadi pusat  kendali  untuk  mengatur  semua  mode pergerakan servo motor dengan menggunakan bahasa program  yang  dimasukan  menggunakan software Arduino  IDE [2].  Adapun  beberapa  komponen  yang harus  dipersiapkan  untuk  merakit  sistem  yang digunakan pada flap tersebut dapat diliat pada tabel I.
Tabel I

## KOMPONEN DAN FUNGSINYA
Nama Komponen Fungsi Arduino Uno Sebagai  pusat  perintah  dan kendali dari sistem Control Switch Sebagai selector untuk menentukan  pergerakan  flap yang di ingiinkan [4] Servo Motor + Encoder Sebagai  penggerak  utama  pada alat simulasi flap , dan mendeteksi posisi dari pergerakan  yang  sudah  di tentukan  oleh  pusat  kendali  [3], [4]. Power Supply Min.5V Sebagai sumber listrik yang akan mensuplai arus kepada perangkat sistem. PC dengan Software IDE Arduino Untuk  memasukkan  program sesuai  dengan  pergerakkan  yang dikehendaki.
Gambar 4: Control Switch

## b. Sistem Mekanikal
Untuk  meneruskan  pergerakan  motor  servo  yang telah  diprogram,  dibutuhkan  mekanisme  sebagai penghubung antara motor servo dengan flap. Adapun beberapa  komponen  yang  harus  dipersiapkan  untuk merakit sistem  mekanikal  yang digunakan pada  flap dapat dilihat pada tabel II:
Tabel II KOMPONEN SISTEM MEKANIKAL
Gambar komponen pada tabel II dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5: Main Rod
Gambar 6: Linkage Rod

## 3 Pembahasan dan Analisa
3.1 Konsep Desain
Konsep desain untuk sistem yang akan menggerakan alat  simulasi  flap  ini  akan  menyesuaikan  dari spesifikasi  dari  rancang  bangun  flap  tersebut  agar
pergerakan  yang  diharapkan  dapat  terwujud.    Hal yang menjadi pertimbangan diantaranya:
a. Beban maksimal yang akan di gerakkan oleh sistem penggerak.
Pada  penghitungan  beban,  beban  maksimal  yang dapat  digerakkan  oleh  motor  servo  bergantung kepada panjang lengan Main Rod. Untuk Jarak titik poros ke titik dorong untuk Mid Flap dan Aft Flap pada Main Rod adalah 14.5 cm dan 6.5 cm . Motor servo mempunyai torsi sebesar 17.25 kg/cm (4.8V) pada poros, sehingga torsi yang dihasilkan adalah :
17.25 cm/kg
14.5 cm = 1.18 kg untuk 𝐴𝑓𝑡 𝐹𝑙𝑎𝑝
17.25 cm/kg 6.5 cm = 2.6 kg untuk 𝑀𝑖𝑑 𝐹𝑙𝑎𝑝
b. Jarak  pergerakan  yang  dihasilkan  oleh  sistem penggerak.
Jarak  pergerakan  yang  mampu  di  hasilkan  oleh sistem  bergantung  kepada  panjang Main  Rod dengan  radius  putarnya . Total  panjang Main  Rod dihitung  dari  poros  adalah  15  cm.  Sehingga, apabila  digerakan  pada  sudut  0º  sampai  180º menjadi 30 cm.
Berikut hasil dari perhitungan konsep desain.
Tabel III Hasil perhitungan konsep desain
Beban  total flap sebelum  di assembly : ±1.8 kg Beban  yang  ditanggung  untuk pergerakkan Mid Flap : ±1.1 kg Beban  yang  ditanggung  untuk pergerakkan Aft Flap : ±0.3 kg Beban  yang  dapat  di  tanggung oleh  motor  untuk  menggerakan mid flap : ±2.6 kg Beban  yang  dapat  di  tanggung oleh  motor  untuk  menggerakan aft flap : ±1.18 kg
Range pergerakkan yang dibuat pada  proses  rancang  bangun ( Flap track) : 16 cm Range pergerakkan  yang  dapat dihasilkan oleh motor penggerak :30 cm
Nama Komponen
Fungsi Main Rod Sebagai  pendorong yang langsung  terhubung  pada poros motor servo Linkage Rod Sebagai  penerus  dorongan dari Main  Rod dan  lansung terhubung kepada titik dorong pada flap Linkage Coupling Sebagai mekanisme penyambung    dorongan  antar linkage menuju titik dorong
c. Sudut yang akan dibentuk pada alat simulasi flap.
Sudut  yang  akan  dibentuk  oleh  sistem  penggerak mengacu kepada rancang bangun dari flap tersebut, dimana  titik flap  level telah  ditetapkan.  Untuk mendapat sudut-sudut yang sesuai maka diperlukan proses  perhitungan  dan  penyesuaian  sistem terhadap flap.  Sudut  yang dibentuk  pada  alat  yang dibuat, ditampilkan pada tabel IV.

## Tabel IV
Sudut flap

## 3.2 Perhitungan dan Uji coba pergerakan Flap
Perhitungan dilakukan dengan melakukan percobaan dan  mengukur  secara  manual  sudut  yang  dibentuk oleh  pergerakan  motor  servo  hingga  mencapai  dan sesuai  dengan  flap  level  yang  telah  ditentukan. Setelah  melakukan  perhitungan  dan  pengukuran, proses  selanjutnya  adalah  penyesuaian  dengan
melakukan percobaan pergerakan untuk menarik data yang dihasilkan dari pergerakan alat simulasi flap.
Percobaan  dilakukan  sebanyak  empat  kali  dengan mendapat  hasil  yang  berbeda-beda.  Empat  kali percobaan  tersebut  bertujuan  untuk  mengambil  rata rata  pergerakan  yang  dihasilkan  oleh  sistem penggerak  untuk  menggerakan  flap  yang  telah dibuat.  Hasil  dari  percobaan  yang  dilakukan,  dapat dilihat pada tabel V sampai tabel IX:

## Tabel V

## Percobaan pada posisi Flap lavel 0
Percobaan I II III IV Sudut Flap 4 º 5 º 5 º 5 º Sudut Motor Servo 180 º 180 º 180 º 180 º Jarak  yang  di  capai Mid Flap (cm) 0 0 0 0 Jarak yang di capai Aft Flap (cm) 0 0 0 0 Total  luas  penampang yang dihasilkan (cm 2 ) 2303 2303 2303 2303
Tabel VI Percobaan pada posisi Flap lavel 1 Percobaan I II III IV Sudut Flap 12 º 14 º 14 º 13 º Sudut Motor Servo 125 º 125 º 125 º 125 º Jarak  yang  di  capai Mid Flap (cm) 2 2 2 2 Jarak  yang  di  capai Aft Flap (cm) 2,5 2,5 2,5 2,5 Total  luas  penampang yang dihasilkan (cm 2 ) 2401 2401 2401 2401

## Tabel VII
Percobaan pada posisi Flap lavel 2 Percobaan I II III IV Sudut Flap 19 º 20 º 19 º 19 º Sudut Motor Servo 95 º 95 º 95 º 95 º Jarak yang di capai Mid Flap (cm) 4,8 4.8 5 5 Jarak  yang  di  capai Aft Flap (cm) 3,5 3.5 3.2 3.2
Total  luas  penampang yang dihasilkan (cm 2 ) 2597 2597 2597 2597 Tabel VIII Percobaan pada posisi Flap lavel 3 Percobaan I II III IV Sudut Flap 25 º 25 º 24 º 24 º Sudut Motor Servo 72 º 72 º 72 º 72 º Jarak  yang  di  capai Mid Flap (cm) 7,7 7,7 7.8 7.8 Jarak yang di capai Aft Flap (cm) 5,7 5,7 6 6 Total  luas  penampang yang dihasilkan (cm 2 ) 2891 289 1 2897 289 7 Tabel IX Percobaan pada posisi Flap lavel 4 Percobaan I II III IV Sudut Flap 29 º 28 º 30 º 30 º Sudut Motor Servo 40 º 40 º 40 º 40 º Jarak  yang  di  capai Mid Flap (cm) 9.9 9.9 10 10 Jarak  yang  di  capai Aft Flap (cm) 6 6 6 6 Total  luas  penampang yang dihasilkan (cm 2 ) 3136 313 6 3136 313 6
Setelah melakukan empat kali percobaan perhitungan dan  penyesuaian  dari  sudut  motor  servo  untuk mencapai flap level yang sudah, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

## Tabel X
Kesimpulan hasil percobaan Flap level 0-4
Posisi/Flap Level 0 1 2 3 4 Sudut Flap 5 º 14 º 19 º 25 º 30º Sudut Motor Servo 180 º 125 º 95 º 72 º 40 º Jarak yang di capai Mid Flap (cm) 0 2 5 8 10
Jarak yang di capai Aft Flap (cm) 0 2,5 3,2 5,5 6 Total luas penampang yang dihasilkan (cm 2 ) 2303 2401 2597 2891 3136
Berdasarkan  hasil  percobaan  yang  ditampilkan  pada tabel X, dapat dilihat bahwa adanya pertambahan luas penampang  pada  sayap  akibat  pergerakan  flap.  Pada posisi flap  level 0  (5  º)  luas  penampang  yang dihasilkan 2303 cm 2 sedangkan pada posisi flap level 1 (14º) luas penampang yang dihasilkan 2401 cm 2 .

## 3.3 Pengoperasian dan Cara Kerja Sistem Penggerak
Sistem  yang  akan  menggerakan  alat  simulasi  flap  ini mempunyai urutan  tata  cara  mengoperasikan dan cara kerja hingga menghasilkan gerakan.

## 3.3.1 Cara Mengoperasikan
Untuk  mengoperasikan  alat  simulasi  flap  ini  perlu mengetahui langkah langkah sebagai berikut:
 Hubungkan power supply ke sumber listrik
 Secara otomatis motor akan menuju titik flap level 0
 Untuk mendapatkan pergerakan extend menuju flap level yang lebih besar, tekan switch berwarna hijau satu  kali  untuk  setiap  pertambahan flap  level nya.
Pastikan bahwa posisi disetiap level sudah tercapai secara sempurna terlebih dahulu.
 Untuk  mendapatkan  pergerakkan retract menuju flap  level yang  lebih  kecil,  tekan switch berwarna merah  satu  kali  untuk  setiap  berkurangnya flap level .  Pastikan  bahwa  posisi  disetiap level sudah tercapai secara sempurna terlebih dahulu.
 Untuk  menghasilkan  pergerakan  dan  sudut  yang sesuai  dengaan  masing  masing flap  level ,  hindari menahan tombol secara terus menerus.

## 3.3.2 Cara Kerja Sistem Pengggerak
Arduino  sebagai  pusat  kendali  pergerakkan  motor servo  diberi  program  dengan  perintah  kerja  sesuai dengan  rancangan  pergerakkan  yang  akan dihasilkan,yaitu [2]:
 Arduino  diprogram  untuk  membaca  posisi  180º
sebagai  posisi  awal  servo  motor  sebelum  diberi perintah lanjutan.
 Arduino  diprogram  membaca  tombol  hijau  yang ditekan  sebagai  perintah  motor  servo  untuk memperkecil  sudut  yang  di  mulai  dari  sudut  180º, 125º, 95º, 72º, 40º secara berurutan untuk tiap satu kali tekan.
 Arduino  diprogram  membaca  tombol  merah  yang ditekan  sebagai  perintah  motor  servo  untuk memperbesar sudut motor servo yang di mulai dari sudut  40º,  72º,  95º,  125º,  180º  secara  berurutan untuk tiap satu kali tekan.
 Arduino  diprogram  untuk  tetap  dapat  melakukan perintah dari tombol hijau dan merah dengan tidak harus  sampai  pada  sudut  maksimal extend atau maksimal retract terlebih dahulu.
 Arduino diprogram untuk dapat tetap mempertahankan  motor  servo  pada  posisi  sudut yang  telah  ditentukan  disetiap flap  level sebelum mendapat  perintah  dari  tombol  hijau  atau  tombol merah.

## 4   Kesimpulan
Berdasarkan  data  utama  flap  yang  sudah dirancang  ,maka  digunakanlah  motor  servo  bertipe JX6221MG sebagai alat penggerak alat simulasi flap yang  mana  pergerakkan  motor  servo  tersebut dikendalikan  oleh  arduino  yang  telah  diprogram sesuai  dengan flap  level yang  dimaksud.  Dari  hasil percobaan  dan  penyesuaian  dihasilkan  lima  sudut dari  motor  servo.  Sudut  yang  dibentuk  pada  motor servo  yaitu,  5 º,  14º,  19º,  25º,dan    30º berhasil menggerakan  flap  pada flap  level 0,  1,  2,  3,dan  4.
Flap level 0 disebut dengan titik retract dan flap level 4  disebut  dengan  titik extend. Luas  penampang  flap yang dapat  dibentuk  yaitu pada Flap level 0 sebesar 2303 cm 2 , Flap level 1 sebesar 2401 cm 2 , Flap level 2  sebesar  2597  cm 2 , Flap  level 2  sebesar  2891  cm 2 , dan Flap level 0 sebesar 3136 cm 2 .

## Daftar Pustaka
[1] Jeppesen. (2016). Airframe Technician
Textbook. USA: Englewood.
[2] Kadir,  A.  (2017). Pemrograman  Arduino  &
Android Menggunakan App Inventor. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.
[3] Samuel,  H  Saroinsong.  dkk.  2018.  Rancang Bangun  Wahana  Pesawat  Tanpa Awak  ( Fixed
Wing )  Berbasis  Ardupilot. Jurnal  Teknik Elektro dan Komputer. Vol. 7, 1.
[4] Albayumi,  Usep  Ali.  Dkk.      2018. Perancangan prototype  landing  gear  system dan  monitoring  pergerakan landing  gear system pesawat terbang menggunakan mikrokontroler.  Universitas  Telkom  program studi S1 teknik elektro.
[5] https://www.faa.gov/regulations_policies/hand books_manuals/aircraft/media/amt_general_ha ndbook.pdf