## PENGARUH NILAI KOEFISIEN AERODINAMIKA DAN PADA KESTABILAN TERBANG GERAK PERIODE PENDEK ( SHORT

## PERIOD ) RKX-200 LAPAN
[EFFECT OF AERODYNAMICS COEFFICIENT VALUE AND
TO THE STABILITY OF THE FLY MOTION SHORT PERIOD RKX-200 LAPAN]
Endang Mugia GS. Peneliti Bidang Teknologi Avionik, Lapan e-mail: endangmugia@yahoo.com

## ABSTRACT
The  rocket  flew  of  short  period  modes  of  motion,  can  be  used  as  a  way  to measure  the  stability  of  the  rocket  flying.  By  performing  simulation  using  software Missile  DATCOM  obtained  aerodynamic  coefficient and ,  each  of  which  affects the  value  of  the  natural  frequency and  damping motion  short  period.  RKX-200 Lapan rocket is a quite stable rocket. And the magnitude of the aerodynamic coefficient : -0,12 to -.0,02 and value of : -2,4 to -1,2, with each value remains negative at cruising speed prediction of 0,1 M s.d 2,0 M. It’s good enough to be the guided missile with value 0,18  SM  0,46.
Key words: A short period modes of motion

## ABSTRAK
Roket terbang dengan moda gerak periode pendek, dapat dijadikan cara untuk mengukur tingkat kestabilan terbang roket. Dengan melakukan simulasi menggunakan software  Missile  DATCOM diperoleh  nilai  koefisien  aerodinamika dan ,  yang masing-masing  berpengaruh  pada  nilai  frekuensi  natural dan  redaman gerak periode  pendek.  Roket  RKX-200  Lapan  merupakan  roket  yang  cukup  stabil,  dan besarnya nilai koefisien aerodinamika : -0,12 s.d -.0,02 dan nilai : -2,4 s.d -1,2, dengan  masing-masing  nilai  tetap  negatif  pada  prediksi  kecepatan  terbang  0,1  M  s.d 2,0  M.  Roket  ini  cukup  baik  untuk  menjadi  roket  kendali  dengan  nilai  0,18  SM  0,46.
Kata kunci: Moda gerak periode pendek

## 1  PENDAHULUAN
Roket  RKX-200  merupakan  roket kendali  yang  terdiri  dari  dua  tingkat, yaitu  tingkat  1  disebut booster dan tingkat 2 disebut sustainer . Roket booster bekerja  untuk  menghantarkan  roket sustainer terbang pada ketinggian sesuai rancangan  yaitu  500  m,  selanjutnya roket sustainer akan  terbang  dengan moda jelajah menuju sasaran yang telah ditetapkan, dengan jangkauan maksimum dalam arah horisontal 8 km.
Perilaku  terbang  roket sustainer pada  saat  moda  jelajah  dalam  arah gerak  longitudinal,  dengan  adanya gangguan  terpaan  angin,  ada  momen angguk  yang  bekerja  sehingga  menim- bulkan  anggukan  dan  roket  bergerak untuk  berusaha  kembali  ke  sumbu stabilitas.  Respon  gerak  roket  bolak balik  terhadap  gangguan  membentuk gerak  periode  pendek  ( short  period ). Gerak  periode  pendek  ini  membentuk model persamaan orde 2, dengan besarnya
frekuensi  natural
merupakan  fungsi dari dan  redaman fungsi  dari besarnya .  Parameter dan
merupakan koefisien aerodinamika, masing-masing  besarnya  disebabkan karena momen angguk yang bekerja pada sumbu  X  roket  terhadap  perubahan sudut  serang    ( )  dan  laju  angguk  ( q ). Dalam paper ini akan dianalisis besarnya koefisien  aerodinamika  tersebut,  dan pengaruhnya terhadap kestabilan terbang gerak  periode  pendek  untuk  roket  RKX- 200 Lapan.

## 2  DASAR TEORI
Tinjauan pada gerak roket, dibatasi  pada  gerak  angguk  terhadap sumbu  y  sepanjang  lintasan  terbang yang  sejajar  dengan  sumbu  x  pada roket, seperti  terlihat  pada  Gambar  2-1. Sedangkan kajiannya dikhususkan pada gerak periode pendek.
Gambar 2-1: Gerak angguk roket

## 2.1 Koefisien Aerodinamik
.
Besarnya  nilai  koefisien  aero- dinamika
disebabkan  oleh  perubahan besarnya momen angguk karena perubahan sudut serang .  Roket akan bergerak  stabil  statik  dalam  arah longitudinal,  bilamana  nilai <  0.
Roket  dikatagorikan  stabil  statik,  akan selalu  kembali  ke  arah  kesetimbangan pada  sumbu  stabilitas  setelah  terjadi gangguan. Nilai negatif, memberi arti bila  sudut  serang  membesar  positif, maka  momen  angguk  menjadi  lebih negatif,  sehingga  menurunkan  besarnya sudut  serang  menuju  nilai  0  (sudut serang = 0 , roket berada pada sumbu
stabilitas). merupakan  fungsi  dari Statik Margin (SM), yaitu:
dimana
merupakan  perubahan
koefisien  gaya  angkat terhadap perubahan  sudut  serang  (  )  yang bekerja  pada  wahana  ( a = aircraft ) dengan  posisi  defleksi  elevator  tetap (  =0).

## 2.2 Koefisien Aerodinamika
.
Besarnya  nilai  koefisien  aero- dinamika diakibatkan  oleh  momen angguk terhadap laju angguk. Perubahan laju  angguk  terhadap  lintasan  terbang, diakibatkan oleh gaya yang bekerja pada sirip  ekor  roket.  Besarnya  koefisien aerodinamika dan  juga dapat ditetapkan dengan merancang konfigurasi bentuk  dan  kontur  permukaan  luar roket,  disamping  itu  nilai
dan bergantung  kepada  besarnya  sudut serang dan kecepatan terbang roket.
2.3 Gerak  Terbang  Periode  Pendek ( Short Period )
Moda  gerak  terbang  periode pendek  seperti  pada  Gambar  2-2, dengan  fungsi  transfer  dimodelkan mengikuti persamaan orde 2 berikut:
Dimana , ,  dan masing-masing merupakan  konstanta  kontrol  propor- sional,  redaman,  dan  frekuensi  natural dari gerak terbang periode pendek.
Gambar 2-2:  Gerak  terbang  periode  pendek ( short period )
Moda  terbang  periode  pendek terjadi  pada  kecepatan  tetap,  akan berosilasi  membentuk  gerak  angguk
x   Arah angguk Sumbu Y Sumbu Z Sumbu X v p
sebagai respon karena adanya gangguan dari  luar  seperti  arah  kecepatan  angin. Gerak  angguk  berosilasi  mempunyai frekuensi  natural dengan  redaman amplituda yang  berosilasi  menuju kesetimbangan,  dan  titik  setimbangnya berimpit  dengan  lintasan  terbang.  Bila nilai meningkat  akan  menyebabkan
membesarnya redaman , demikian juga nilai
meningkat  akan  menyebabkan
perubahan membesarnya
frekuensi natural
.(Blakelock, John H., 1991)

## 3 METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah:
 Menetapkan  dimensi  dan  lokasi  titik pusat  massa  dari  roket  RKX-200 Lapan,  sebagai  bahan  data  masukan ( input ) software Missile DATCOM (William,
B. Blake, 1998).
 Melakukan  simulasi  menggunakan software Missile  DATCOM , diantaranya untuk  memperoleh  nilai  Koefisien Aerodinamika
dan .  Menganalisis  hasil  nilai dan agar  nilainya  sesuai  dengan  kriteria kestabilan  terbang,  khususnya  pada kestabilan  terbang  periode  pendek.
Bila  belum  sesuai,  akan  direkomen- dasikan  perancangan  ulang  dimensi dan lokasi titik pusat massa dari roket RKX-200  Lapan,  sehingga  sesuai dengan kriteria kestabilan.

## 4 PERANCANGAN  DAN  ANALISIS NILAI KOEFISIEN AERODINAMIKA DAN .
Dimensi  dari  roket  RKX-200 Lapan seperti terlihat pada Gambar 4-1, tetapi  pada  paper  ini  yang  akan  dikaji perilaku  gerak  periode  pendek  hanya pada bagian  roket  tingkat 2, yaitu  roket sustainer .  Sehingga  data  yang  di tampilkan  pada  Tabel  4-1  merupakan data  dari  sustainer  saja  (Sofyan,  Edi dkk, 2011).
Hasil simulasi diperoleh distribusi besarnya nilai : -0,12 s.d -.0,02 yang divariasikan  terhadap  perubahan  sudut serang  : -10 º , -9 º , …, 10 º dan kecepatan gerak roket (Mach): 0,1 (data1), 0,2 (data2), …,  2,0  (data20),  seperti  terlihat  pada Gambar 4-2. Dengan distribusi data input yang  sama,  nilai diperoleh  antara
-2,4  s.d  -1,2  seperti  terlihat  pada Gambar 4-3.
Gambar 4-1: Gambar rancangan roket RKX-200 Lapan Tabel 4-1: DATA ROKET TINGKAT 2 SUSTAINER
Parameter Isi Propelan Kosong ( Burnout ) Titik Pusat Massa (XCg) 1.050,00 mm 992,34 mm Static Margin (SM) 0,18 Caliber 0,46 Caliber Roket Tingkat II (Sustainer)
Roket Tingkat I ( Booster ) Sistem Separasi
Gambar 4-2: Distribusi nilai
terhadap sudut serang dan kecepatan gerak roket
Gambar 4-3: Distribusi nilai terhadap sudut serang dan kecepatan gerak roket
Seperti terlihat pada Gambar 4-2. untuk dan Gambar 4-3. untuk , dari  hasil  simulasi  selalu  mendapatkan nilai  negatif,  artinya  gerak  roket  stabil statik ( < 0 ). Dengan redaman ( <0) yang  akan  mengembalikan  gerak  roket ke sumbu stabilitas.

## 5 KESTABILAN  TERBANG  GERAK
PERIODE PENDEK ( SHORT PERIOD )

## RKX-200 LAPAN
Roket  yang  dapat  terbang  stabil, bilamana ada gangguan kecil, roket akan segera  menuju  titik  kesetimbangan, yaitu  sejajar  atau  berimpit  dengan lintasan  terbang.  Dengan  memahami
gerak  periode  pendek  dengan  keber- gantungan  frekuensi  natural pada koefisien aerodinamika , dan redaman pada ,  walaupun  pada  paper  ini tidak ditunjukan secara eksplisit dengan bentuk  fungsi  matematika,  tetapi  secara kualitatif,  dengan  bentuk  trend  yang ditunjukan  oleh  Blakelock,  maka  menun- jukan roket RKX-200 akan terbang cukup stabil.
Roket  yang  sangat  stabil  lebih sulit  melakukan  gerak  manuver,  tetapi besarnya  energi  yang  dimiliki  untuk tugas  pengontrol  lebih  kecil,  karena roket  akan  terbang  hampir  selalu  lurus dalam  lintasannya.  Berbeda  dengan
roket  yang  tidak  stabil  akan  dengan mudah  bermanuver,  dan  untuk  mem- pertahankan roket tersebut dapat terbang pada lintasan yang dikehendaki, dibutuhkan  pengontrol  yang  memadai. Jadi  tingkat  kestabilan  pada  hasil rancangan  roket,  akan  membutuhkan pendampingan dari kemampuan pengontrolnya.  Dilain  sisi,  roket  kendali adalah  roket  yang  dapat  bermanuver lincah  mengejar  target.  Roket  RKX-200 Lapan  cukup  baik  untuk  menjadi  roket kendali  dengan  nilai  0,18  SM  0,46, sehingga  memadai  untuk  melakukan manuver.

## 6 KESIMPULAN DAN SARAN
Nilai  koefisien  aerodinamika dapat dijadikan untuk mengukur secara kualitatif  besarnya  frekuensi  natural ,  demikian  juga yang  dominan mempengaruhi  besarnya  redaman pada gerak periode pendek ( short period ). Dan  gerak short  period tersebut  dapat dijadikan  ukuran  kemampuan  roket menghadapi  gangguan  gaya  luar  untuk kembali  ke  lintasan  terbang,  yang menunjukan  tingkat  kestabilan  terbang roket tersebut.
Roket RKX-200 Lapan merupakan roket  yang  cukup  stabil,  dengan besarnya  nilai  koefisien  aerodinamika :  -0,12  s.d  -.0,02  dan  nilai :  -2,4 s.d  -1,2,  dengan  masing-masing  nilai tetap  negatif  pada  prediksi  kecepatan terbang  0,1  M  s.d  2,0  M.  Dan  cukup baik  untuk  menjadi  roket  kendali dengan nilai 0,18  SM  0,46.
Pada  penelitian  berikutnya  akan dihitung  secara  kuantitatif  prediksi besarnya  frekuensi  natural dan besarnya redaman pada gerak periode pendek  ( short  period ),  walaupun  kedua parameter  tersebut  sulit  diukur  pada saat  roket  terbang  (Blakelock,  John  H., 1991).

## DAFTAR RUJUKAN
Blakelock,  John  H.,  1991. Automatic Control Aircraft and Missiles , John Wiley & Sons, New York.
Sofyan, Edi dkk, 2011. Rancang Bangun Roket  RKX-200  Lapan ,  Laporan Kegiatan  Bidang  Kendali  Pustek- roket.
William, B. Blake, 1998. Missile DATCOM User’s  Manual  -  1997  Fortran  90 Revision , Ohio.