## PENGARUH KETINGGIAN TERBANG TERHADAP ENDURANCE MAKSIMUM TERBANG JELAJAH PESAWAT N219 MENGGUNAKAN METODE Pr-V
Hary Sutjahjono 1 , FX. Kristianta 1 , Akhmad Nirman Zaki 2*
1 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jl. Kalimantan 37 Jember 68121
2 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
Email: *akhmadnirmanzaki@gmail.com

## ABSTRACT
As  a  plane  that  is  still  in  flight  testing  period  then  the  N219  aircraft  needs  to  be  assessed  for  evaluation purposes. Focus in this study is on field of performance. This field  is studied to determine the performance of N219 aircraft especially in the cruise phase. This study was conducted with the aim to determine the effect of variations  in  the  selection  of  flying  alititudes  on  the  achievement  of  maximum  endurance  flying.  The calculation method is done by using Pr-V graph. This method is used to determine the maximum endurance through  the  minimum  power  required  curve.  The  result  show  that  the  increase  in  flying  height  cause  the decrease of air density. This  happens because the pressure and temperature of the air also decreases  with increasing height.  In addition, the increase in flying altitude also affects the fuel flow. Fuel flow decrease with increasing altitude. Conversely, the maximum endurance increases with the increase in altitude. This happens because  the  endurance  is  derived  from  the  division  of  the  fuel  flow  weight,  so  the  endurance  is  inversely proportional to the fuel flow. The lowest maximum endurance value occurs at sea level is 6,48 jam, and the highest maximum endurance value occurs at 10.000 ft is 8,65 jam.
Keywords: Endurance, cruise, altitude

## PENDAHULUAN
Pesawat  adalah  alat  transportasi  yang dirancang  untuk  dapat  memudahkan  mobilisasi terutama untuk wilayah yang tidak dapat ditempuh dengan  jalur  darat.  Pesawat  N219  merupakan pesawat hasil karya PT. Dirgantara Indonesia dan Lembaga  Penerbangan  dan  Antariksa  Nasional (LAPAN)  yang  dapat  digunakan  untuk  berbagai keperluan  dan  mudah  disesuaikan  dengan  misi penerbangan antara lain untuk pesawat penumpang,  pesawat  pengangkut  barang  ( cargo ), dan pesawat patroli. Sebagai pesawat yang masih dalam  masa  uji  terbang  maka  perlu  diketahui kemampuan terbang atau prestasi terbang pesawat. Prestasi terbang adalah salah satu aspek yang ada pada  bidang performance .  Bidang performance menggunakan hukum gerak Newton dalam proses perhitungannya [1].
Untuk  menghitung  performance  maka diperlukan  data  dari  modul  prestasi  terbang pesawat yang meliputi geometri pesawat (dimensi), aerodinamik, stability and control, dan sebagainya. Serta diperlukan modul misi pesawat yang meliputi perencanaan bahan bakar dan berat pesawat  sesuai  dengan  fungsinya  [2].  Salah  satu yang  dikaji  pada  bidang performance adalah endurance.  Endurance merupakan  parameter prestasi terbang yang menunjukkan panjang waktu terbang pesawat [3].
Dalam  satu  kali  perjalanan,  pesawat mengalami  beberapa  tahapan  fase  terbang.  Fase- fase tersebut yaitu take-off, climb, cruise, descent, dan landing . Fase terbang cruise (terbang jelajah) merupakan  fase  terbang  paling  dominan.  Oleh karena itu fase terbang cruise penting untuk diteliti agar  dapat  mengetahui  kemampuan  terbang  atau prestasi  terbang  pesawat  N219  [4].  Pada  fase terbang jelajah ini pesawat berada pada kecepatan dan  ketinggian  yang  relatif  konstan  [1]. Ketinggian terbang merupakan kondisi penerbangan  yang  perlu  diperhatikan  untuk mengetahui  prestasi  terbang  pesawat.  Pada ketinggian  terbang  yang  berbeda,  massa  jenis udara juga akan berbeda [3]. Oleh karena itu perlu pengkajian  mengenai  pengaruh  variasi  pemilihan ketinggian  terbang  terhadap  prestasi  terbang pesawat  N219,  pada  penelitian  ini  khsusnya endurance maksimum pada fase terbang jelajah Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  pengaruh  variasi  ketinggian  terbang pesawat  terhadap endurance maksimum  yang mampu  dihasilkan  oleh  pesawat  N219  pada  fase terbang jelajah.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  cara pengamatan langsung di PT. Dirgantara Indonesia khususnya  (Divisi  Aerodinamik)  dan  dilanjutkan dengan  pengambilan  data  dari  berbagai  bidang
yang  terkait.  Selanjutnya  dilakukan  pengolahan data  dan  analisa  hasil  pengolahan  data  di Laboratorium Rekayasa Mekanik, Fakultas Teknik,  Universitas  Jember.  Penelitian  ini dilakukan  dalam  rentang  waktu  Januari-Maret 2017. Peralatan dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
• Pesawat N219
• Wind Tunnel (terowongan angin)
• Software Microsoft Excel 2017
Prosedur Penelitian
a) Studi  literatur,  yaitu  proses  pengumpulan  dan pengkajian  literatur  yang  berkaitan  dengan penelitian
b) Observasi,  yaitu  melakukan  pengamatan tentang cara  memperoleh data simulasi dalam lingkup  performa  pesawat  N219  sebelum terbang perdana
c) Pengambilan  data,  yaitu  proses  pengumpulan data yang diperlukan dalam lingkup performa pesawat  N219  yang  dihasilkan  melalui perhitungan  dan  simulasi  sebelum  pesawat melakukan terbang perdana
d) Melakukan perhitungan massa jenis udara
e) Melakukan perhitungan koefisien lift ( 𝐶 𝐿 ) dan koefisien drag ( 𝐶 𝐷 )
f) Melakukan perhitungan power required
g) Plot  Kurva  antara  Power  Required  dengan kecepatan
h) Menentukan  Persamaan  Kurva  antara  Power Required dengan kecepatan
i) Menentukan kecepatan pada endurance maksimum
j) Melakukan perhitungan fuel flow
k) Melakukan perhitungan endurance maksimum
l) Analisa  hasil  pengolahan  data,  yaitu  proses pengkajian  hasil  perhitungan  sebagai  tahapan dalam menjawab rumusan masalah
a. Menarik kesimpulan

## HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Penerbangan
Parameter    yang  menentukan  kondisi penerabangan  seperti  tekanan  dan  temperatur udara,  massa  jenis  udara,  dan  kecepatan stall ditampilkan  pada  Tabel  1.  Hasil  perhitungan menunjukkan  bahwa  ketinggian  berbanding terbalik  dengan  tekanan  udara,  temperatur  udara, dan  massa  jenis.  Semakin  meningkat  ketinggian terbang maka tekanan, temperatur, dan masa jenis udara  semakin  berkurang.  Lain  halnya  dengan kecepatan stall .  Semakin  meningkat  ketinggian terbang,  semakin  tinggi  pula  kecepatan stall pesawat.
Tabel 1. Kondisi Penerbangan
Grafik Pr-V Perhitungan endurance menggunakan metode power  required –  kecepatan  dilakukan dengan  memplot  hasil  perhitungan  beberapa karakteristik yaitu kecepatan stall , power required , dan power  available. Kecepatan  pada endurance maksimum  diperoleh  dari  titik  minimum  kurva power  required. Perhitungan  tersebut  dilakukan pada  kondisi  temperatur  ISA+20,  berat  pesawat pada maksimum  take-off  weight yaitu  7031  kg, serta variasi ketinggian 0 ft,  5 . 000 ft, dan 10 . 000 ft. Grafik Pr-V untuk ketinggian 0 ft, 5 . 000 ft, dan 10 . 000 ft secara berturut-turut tertera pada Gambar 1, Gambar 2, dan Gambar 3.
Gambar 1. Grafik Pr-V (H = 0 ft)
Gambar 2. Grafik Pr-V (H = 5 . 000 ft)
Gambar 3. Grafik Pr-V (H = 10 . 000 ft)

## Fuel Flow
Fuel flow adalah jumlah bahan bakar yang mengalir  tiap  satuan  waktu. Fuel  flow diperoleh dari  data  propulsi  dengan  melihat  estimasi kecepatan pada endurance maksimum. Mengetahui fuel flow dari pesawat sangat penting untuk  meminimalisir  pengaruh  emisi  terhadap lingkungan,  menghemat  sumber  energi  bahan bakar,  menghemat  biaya  operasi  penerbangan, serta  meningkatkan  efektifitas  penerbangan  [5]. Untuk mengetahui fuel flow di berbagai kecepatan maka  perlu  dibuat  grafik  dengan  memunculkan trendline tipe linear beserta persamaannya. Grafik fuel  flow ditunjukkan  pada  Gambar  4.  Setelah diperoleh  kecepatan  pada endurance maksimum dan  persamaan  dari  grafik fuel  flow dengan kecepatan  maka  dapat  disubstitusikan  kecepatan tersebut  pada  persamaan  kurva fuel  flow untuk mengetahui  nilai fuel  flow pada  masing-masing kecepatan yang telah ditentukan.
Gambar 4. Grafik Fuel Flow

## Endurance Maksimum
Endurance maksimum  adalah  rentang waktu terlama yang dilalui pesawat selama berada di udara dengan bahan bakar yang tersedia (tidak memperhatikan  jarak  yang  ditempuh)  [6]. Endurance maksimum  dapat  diketahui  dengan cara membagi berat bahan bakar dengaan fuel flow . Berat bahan bakar maksimum pada pesawat N219
adalah  1 . 588  kg.  Sehingga  diperoleh  nilai endurance di  masing-masing  kecepatan  yang ditampilkan  pada  Tabel  2.  Untuk  menampilkan dengan lebih jelas pengaruh dari variasi ketinggian terhadap endurance maksimum  pesawat  N219 maka dibuat grafik yang ditampilkan pada Gambar 5.
Tabel 2. Endurance Maksimum
Perbandingan endurance maksimum pesawat  N219  dengan  variasi  ketinggian  tertera pada  Gambar  5.  Dari  Gambar  5  tersebut  dapat diketahui  bahwa endurance maksimum  pesawat N219 semakin meningkat seiring dengan meningkatnya  ketinggian. Endurance maksimum terendah  yaitu pada saat berada pada 0 ft dengan nilai 6,48 jam, dan endurance tertinggi yaitu pada saat berada pada 10 . 000 ft dengan nilai 8,65 jam.
Gambar 5. Grafik Endurance Maksimum

## KESIMPULAN
Variasi  ketinggian  terbang  memberikan pengaruh  pada  prestasi  terbang  pesawat.  Massa jenis  udara  semakin  berkurang  seiring  dengan meningkatnya ketinggian. Hal ini disebabkan oleh temperatur dan tekanan  udara  yang juga  semakin berkurang seiring dengan peningkatan ketinggian. Berdasarkan  grafik  Pr-V  dapat  diketahui  bahwa kecepatan  untuk endurance maksimum  semakin meningkat seiring dengan peningkatan ketinggian terbang. Begitu pula dengan endurance maksimum.
Peningkatan  ketinggian  juga  berpengaruh pada  karakteristik  pesawat  yaitu fuel  flow . Fuel flow semakin berkurang seiring dengan peningkatan  ketinggian.  Sebaliknya, endurance semakin  meningkat  seiring  dengan  peningkatan ketinggian.  Hal  ini  terjadi  karena endurance diperoleh dari hasil pembagian berat bahan bakar
0 2 4 6 8 10 0 5000 10000 En d u ra n ce (h r) h (ft) h (ft)
V (m/s) Fuel flow (kg/s) Endurance (hr) 0 50,35 0,068 6,48 5 000 53,60 0,061 7,27 10 000 57,63 0,051 8,65
dengan fuel  flow .  Sehingga enduance semakin meningkat seiring dengan penurunan fuel flow .

## SARAN
Saran  yang  dapat  disampaikan  untuk penelitian  selanjutnya  yaitu  perlu  dilakukan validasi  menggunakan  data flight  test yang dilakukan  PT.  Dirgantara  Indonesia  mengingat data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah data  hasil  perhitungan  dan  simulasi  sebelum dilakukan flight test .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Ojha,  S,  K.,  1995. Flight  Performance  of Aircraft .  Washington  DC:  American  Insitute of Aeronautics and Astronautics, Inc.
[2] Filippone, A., 2008. Comprehensive analysis of  transport  aircraft  flight  performance .
Progress in  Aerospace Sciences, Volume 44, pp. 192-236.
[3] Ruijgrok,  G.,  1990. Elements  of  Airplane Performance .  Netherlands:  Delf  University Press.
[4] Saarlas,  M.,  2007. Aircraft  Performance . Canada: John Wiley & Sons, Inc.
[5] Baklacioglu, T., 2016. Modeling the fuel flow- rate of transport aircraft during flight phases using  genetic  algorithm-optimized  neural networks . Aerospace Science and Technology, Volume 49, pp. 52-62.
[6] Sachs,  G.,  1992 .  Optimization  of  Endurance Performance .  Prog.  Aerospace  Sci,  Volume 29, pp. 165-191