Vol.  14   No. 1   Juni  2016                                                     ISSN 1412- 8063 Nomor : 670/AU3/P2MI-LIPI/07/2015
Diterbitkan oleh Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN)
Jakarta – Indonesia
J.TEKNO.DIRGANT. VOL.  14 NO. 1 HAL. 1 -  80 JAKARTA,     JUNI  2016 ISSN 1412 – 8063
Vol.  14   No. 1   Juni  2016                                                       ISSN 1412- 8063 Nomor : 670/AU3/P2MI-LIPI/07/2015

## DAFTAR ISI
ALGORITMA  DETEKSI  FREKUENSI  DTMF  MENGGUNAKAN  KORELASI SILANG UNTUK TELEKOMANDO WAHANA TERBANG (DTMF FREQUENCY DETECTION ALGORITHM USING CROSS-CORRELATION FOR VEHICLE TELECOMMAND) Sri Kliwati Halaman
1 - 8
PENGATURAN  SUDUT  AZIMUTH  ROKET  RUM  UNTUK  OPERASI PELUNCURAN PADA KECEPATAN ANGIN DI ATAS 10 KNOT (AZIMUTH ANGLE’S SETTING OF ROCKET RUM FOR LAUNCH OPERATION AT WIND SPEED MORE THAN 10 KNOT) Heri Budi Wibowo, Ahmad Riyadl, dan Yudha Agung Nugroho 9 - 16 DEKOMPOSISI  TERMAL  PROPELAN  KOMPOSIT  BERBASIS AMONIUM PERKLORAT/ HYDROXY TERMINATED POLYBUTADIENE (AP/HTPB) (THE THERMAL DECOMPOSITION ANALYSIS OF AMMONIUM PERCHLORATE/ HYDROXYTERMINATED  POLYBUTADIENE  (AP/HTPB)  COMPOSITE  SOLID PROPELLANT) Wiwiek Utami Dewi, dan Yulia Azatil Ismah 17 - 24 APLIKASI CFD DALAM PENENTUAN PERFORMA MESIN TURBOFAN  MODEL CFM56-5B  YANG  MENGALAMI  CACAT  PADA  KIPAS  UNTUK  KEPUTUSAN MAINTENANCE (CFD  APPLICATION  IN  THE  DETERMINATION  OF  TURBOFAN  ENGINE MODEL  CFM56-5B  PERFORMANCE  WHICH  HAS  FAN  DEFECT  FOR MAINTENANCE DECISION) Vicky Wuwung, Puspa Wandani, Carolus Bintoro 25 - 36
PENINGKATAN  KUALITAS  FOKUS  CITRA  IMAGER  MULTISPEKTRAL
SATELIT LAPAN-A3 (IMAGE-FOCUSING  QUALITY  IMPROVEMENT  ON  LAPAN-A3  SATELLITE MULTISPECTRAL IMAGER) Andi Mukhtar Tahir, Patria Rachman Hakim, A. Hadi Syafruddin 37 – 50 RETIKULASI HIDROXYL TERMINATED POLUBUTADIENE (HTPB) MANDIRI  DENGAN  TOLUENE  DIISOCIANATE  (TDI)  MEMBENTUK POLIURETAN SEBAGAI FUEL BINDER PROPELAN (RETICULATION  OF  HYDROXYL-TERMINATED  POLYBUTADIENE  (HTPB) WITH  TOLUENE  DIISOCYANATE  (TDI)  TO  FORM  POLYURETHANE  AS  A PROPELLANT FUEL-BINDER) Geni Rosita 51 - 60 KAJIAN  EKSPERIMENTAL  TENSILE  PROPERTIES  KOMPOSIT  POLIESTER BERPENGUAT  SERAT  KARBON  SEARAH  HASIL  MANUFAKTUR  VACUUM INFUSION SEBAGAI MATERIAL STRUKTUR LSU (AN  EXPERIMENTAL  STUDY  OF  POLYESTER  COMPOSITE  TENSILE PROPERTIES REINFORCED UNIDIRECTIONAL CARBON FIBER MANUFACTURED BY VACUUM INFUSION FOR LSU MATERIAL) Kosim Abdurohman, dan Aryandi Marta 61 - 72 ANALISIS  KANDUNGAN  ALUMINIUM  POWDER  PROPELAN  BERDASAR ENERGI PEMBAKARAN DARI BOMB KALORIMETER (ANALYSIS OF PROPELLANT’S ALUMINUM POWDER CONTENT BASED ON BURNING ENERGY FROM BOMB CALORIMETER) Kendra Hartaya 73 - 80
Vol.  14   No. 1   Juni  2016                                                       ISSN 1412- 8063 Nomor : 670/AU3/P2MI-LIPI/07/2015

## SUSUNAN DEWAN PENYUNTING JURNAL TEKNOLOGI DIRGANTARA
Penyunting  Ketua Dr. Heri Budi Wibowo, MT (Propelan, Piroteknik dan Material Penahan Panas)
 Anggota Ir. Atik Bintoro, MT (Desain Kendaraan Ruang Angkasa, Misil dan Satelit) Ir. Robertus Heru Triharjanto, M.Sc (Desain Roket dan Satelit) Ir. Suhermanto, MT (Pemrosesan Image) Dr. Ir. Bagus Hayatul Jihad, MT (Sistem Propulsi)
Mitra Bestari Prof. Dr. Ing. Soewarto Hardhienata (Teknologi Satelit)/Universitas Pakuan
Prof. Dr. Ir. Tresna Priyana Soemardi,, M.Si., S.E. (Product Development, Material Komposit,
Desain Mekanikal)/UI
Dr. Ing. Agus Nuryanto (Teknologi Roket) Dr. Ridanto Eko Putro (Fisika Terbang) Dr. Waspada Kurniadi (Bahan Eksplosif)/DAHANA

## SUSUNAN SEKRETARIAT REDAKSI JURNAL TEKNOLOGI DIRGANTARA
Pemimpin Umum Ir. Christianus R. Dewanto, M.Eng
Pemimpin Redaksi Pelaksana
Ir. Jasyanto, MM Redaksi Pelaksana Mega Mardita, S.Sos., M.Si
Yudho Dewanto, ST Dwi Haryanto, Skom Tata Letak
M. Luthfi
Berdasarkan SK Kepala LIPI Nomor : 818/E/2015 ditetapkan
Jurnal Teknologi Dirgantara sebagai Majalah Berkala Ilmiah Terakreditasi Gambar cover: (atas); ) (bawah kanan) Alamat Penerbit : LAPAN, Jl. Pemuda Persil No. 1, Rawamangun, Jakarta 13120 Telepon  :  (021) – 4892802 ext. 142 dan 146 (Hunting) Fax :  (021) – 47882726 Email :  publikasi@lapan.go.id Situs :  http:  www.lapan.go.id http://www.jurnal.lapan.go.id
Vol.  14   No. 1   Juni  2016                                                     ISSN 1412- 8063 Nomor : 670/AU3/P2MI-LIPI/07/2015

## DARI  REDAKSI
Sidang Pembaca yang kami hormati, Puji  syukur,  kita  panjatkan  kehadirat  Tuhan  Yang  Maha  Esa  atas  rahmat  dan  karunia-Nya, sehingga Jurnal Teknologi Dirgantara Vol. 14, No. 1, Juni 2016 hadir ke hadapan sidang pembaca dengan mengetengahkan 8 (delapan) artikel sebagai berikut, “Algoritma Deteksi Frekuensi DTMF Menggunakan Korelasi  Silang  untuk  Telekomando  Wahana  Terbang  (DTMF  Frequency  Detection  Algorithm  using Cross-Correlation  for  Vehicle  Telecommand) ” ditulis  oleh  Sri  Kliwati.  Tujuan  penelitian  ini  adalah membangun sistem telekomando untuk wahana terbang. Tulisan ini membahas metode deteksi frekuensi Dual Tone Multi Frequency (DTMF) dengan menggunakan algoritma korelasi silang dan data-base DTMF; “ Pengaturan  Sudut  Azimuth  Roket  RUM  untuk  Operasi  Peluncuran  pada  Kecepatan  Angin  di atas 10 knot  ( Azimuth Angle’s Setting of Rocket RUM for Launch Operation at Wind Speed More Than 10  knot) ” ditulis  oleh  Heri  Budi  Wibowo,  Ahmad  Riyadl,  dan  Yudha  Agung  Nugroho.  Penelitian  ini bertujuan  mengatur  sudut  azimuth  roket  untuk  mengatur  jatuhnya  motor  roket  sehingga  tetap  aman dalam  radius  area  peluncuran.  Penelitian  dilakukan  dengan  melakukan  pengujian  roket  RUM  pada kondisi ekstrim (kecepatan angin 10-20 knot) dengan variasi penahan beban dan sudut azimuth; Wiwiek Utami  Dewi,  Yulia  Azatil  Ismah,  menulis  Dekomposisi  Termal  Propelan  Komposit  Berbasis  Amonium Perklorat/Hydroxy  Terminated  Polybutadiene  (AP/HTPB)  (The  Thermal  Decomposition  Analysis  of Ammonium  Perchlorate/Hydroxyterminated  Polybutadiene  (AP/HTPB)  Composite  Solid  Propellant) ” . Pada  makalah  ini  akan  dibahas  analisis  proses  dekomposisi  termal  tiga  jenis  propelan  komposit  yang diproduksi oleh LAPAN diantaranya propelan RUM, RX450, dan RX1220. Ketiga propelan tersebut memiliki ciri  khas  yang  membedakan  satu  sama  lain ;  Artikel  dengan  judul  “ Aplikasi  CFD  Dalam  Penentuan Performa  Mesin  Turbofan    Model  CFM56-5B  yang  Mengalami  Cacat  pada  Kipas  untuk  Keputusan Maintenance (CFD Application in the Determination of Turbofan Engine Model CFM56-5b Performance which has Fan Defect for Maintenance Decision) ” ditulis oleh Vicky Wuwung, Puspa Wandani, Carolus Bintoro . Penelitian  ini  membahas  mengenai  kajian  kerusakan  yang  terjadi  pada  bilah  kipas  mesin turbofan  CFM56-5B.  Kerusakan  tersebut  memerlukan  adanya  sebuah  keputusan maintenance ,  apakah bilah kipas  tersebut  masih layak  digunakan  ataukah  perlu  di repair atau diganti ; “ Peningkatan  Kualitas Fokus Citra Imager Multispektral Satelit LAPAN-A3 (Image-Focusing Quality Improvement on LAPAN- A3  Satellite  Multispectral  Imager) ” ditulis  oleh  Andi  Mukhtar  Tahir,  Patria  Rachman  Hakim,  A.  Hadi Syafruddin.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  meningkatkan  kualitas  citra  komposit imager multispektral satelit  LAPAN-A3  dengan  cara  memastikan  agar  setiap  kanal  warna  akan  menghasilkan  citra  dengan derajat  kefokusan  yang  seragam;  Kemudian  Geni  Rosita menulis  “ Retikulasi  Hidroxyl  Terminated Polubutadiene (HTPB) Mandiri Dengan Toluene Diisocianate (TDI) Membentuk Poliuretan Sebagai Fuel Binder Propelan (Reticulation of Hydroxyl-Terminated Polybutadiene (HTPB) with Toluene Diisocyanate (TDI) to form Polyurethane as a Propellant Fuel-Binder) ” . penelitian ini dilakukan reaksi HTPB : TDI pada beberapa  perbandingan,  dan  HTPB  yang  direaksikan  berbeda  pada  viskositas  dan  berat  molekul reratanya; “ Kajian Eksperimental Tensile Properties Komposit Poliester Berpenguat Serat Karbon Searah Hasil Manufaktur Vacuum Infusion Sebagai Material Struktur LSU (An Experimental Study of Polyester Composite Tensile Properties Reinforced Unidirectional Carbon Fiber Manufactured by Vacuum Infusion for LSU Material) ” ditulis oleh Kosim Abdurohman dan Aryandi Marta; Artikel terakhir Kendra Hartaya menulis “Analisis  Kandungan  Aluminium  Powder  Propelan  Berdasar  Energi  Pembakaran dari  Bomb Kalorimeter (Analysis o f Propellant’s Aluminum Powder Content Based on Burning Energy from Bomb Calorimeter)”.  Pengukuran  besarnya  energi  pembakaran  dilakukan  dengan bomb  calorimeter .  Sampel propelan  dibuat  dengan  pencampuran  semua  komponen  penyusun  propelan  (kecuali  TDI)  HTPB, Aluminium, AP selama pengadukan 15 menit.
Demikianlah 8 artikel yang kami sajikan dalam Jurnal Teknologi Dirgantara Vol. 14, No. 1, Juni 2016.  Seperti  diketahui  jurnal  ini  memuat  hasil  penelitian di  bidang  teknologi  dirgantara  dalam  bahasa Indonesia atau bahasa Inggris dan terbuka bagi ilmuwan-ilmuwan dalam dan luar negeri. Semoga sidang pembaca dapat mengambil manfaatnya.
Jakarta,   Juni 2016
Redaksi

## ALGORITMA DETEKSI FREKUENSI DTMF MENGGUNAKAN KORELASI SILANG UNTUK TELEKOMANDO WAHANA TERBANG (DTMF FREQUENCY DETECTION ALGORITHM USING CROSS- CORRELATION FOR VEHICLE TELECOMMAND)
Sri Kliwati Pusat Teknologi Roket Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Raya LAPAN No. 2, Mekarsari, Rumpin, Bogor 16350 Indonesia e-mail : sri.kliwati@lapan.go.id
Diterima 6 Oktober 2015; Direvisi 28 Mei 2016; Disetujui 24 Juni 2016

## ABSTRACT
In general,  the  frequency DTMF  detection  algorithm  using  FFT  (Fast  Fourier  Transform) and Goertzel  Algorithm.  However,  in  certain  circumstances  a  more  suitable  signal  detected  by  the  other algorithms.  For  example  in  a  non-periodic  signal  as  the  measurement  sensors  for  flight  vehicle.  The purpose of this study is to develop a system telecommand for flight vehicle. And this paper discusses the frequency DTMF (Dual Tone Multi Frequency) detection method using cross correlation algorithm and data-base DTMF. The simulation results show the frequency detection successfully carried out in accordance with the accuracy of the data-base created (1 Hz) to change the frequency of zero to 1700 Hz (DTMF frequency limit).
Keywords: Frequency, DTMF, Detection of cross-correlation

## ABSTRAK
Deteksi  frekuensi  DTMF  secara  umum  menggunakan algoritma Fast Fourier Transform (FFT) dan Goertzel Algorithm. Akan tetapi pada kondisi tertentu sebuah sinyal lebih cocok dideteksi dengan algoritma yang lain. Misalnya pada sinyal yang non-periodik seperti pada pengukuran sensor-sensor wahana  terbang.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  membangun  sistem  telekomando  untuk  wahana terbang.  Dan  tulisan  ini  membahas  metode  deteksi  frekuensi Dual  Tone  Multi  Frequency (DTMF) dengan  menggunakan  algoritma  korelasi  silang  dan  data-base  DTMF.  Hasil  simulasi  menunjukkan deteksi  frekuensi  berhasil  dilakukan  sesuai  dengan  akurasi database yang  dibuat  (1  Hz)  untuk perubahan frekuensi antara nol hingga 1700 Hz (batas frekuensi DTMF).
Kata kunci: Frekuensi, DTMF, Deteksi korelasi silang

## 1  PENDAHULUAN
Deteksi frekuensi sinyal merupakan pemrosesan baik secara analog maupun secara  digital  untuk  berbagai  aplikasi seperti  pada  telekomunikasi,  telemetri, kode  keamanan,  dan  remote  kontrol. Metode Fast  Fourier  Transform (FFT) digunakan  dalam  berbagai  instrumentasi seperti  sistem Doppler untuk tracking roket  dan  kendaraan,  sistem  radar untuk tracking wahana dan atmosphere . Untuk  instrumentasi  seperti  deteksi Dual  Tone  Multi  Frequency (DTMF) tertentu memerlukan algoritma alternatif untuk  mendeteksi  bentuk  signal  dari suatu  obyek  yang  akan  dicari.  Tujuan dari  penelitian  ini  adalah  membangun sistem  telekomando  untuk  wahana terbang.  Sistem  telekomando  yang dimaksud bisa digunakan untuk mengontrol  wahana  terbang  sesuai dengan  yang  diinginkan.  Kegunaan  dari sistem ini antara lain banyak diaplikasikan  pada  sistem  radar, Flight Termination  System (FTS),  maupun untuk  komunikasi  digital.  Dewasa  ini telah  berkembang  berbagai  algoritma yang  bisa  digunakan  untuk  mengontrol wahana  terbang.  Salah  satu  algoritma deteksi  sinyal  adalah  korelasi-silang atau cross-correlation [Kliwati,  2015; Belmont, 1997; Jun, 2015; Daniel, 2015; Raghavender,  2014].  Untuk  itu,  pada tulisan  ini  pembahasan  dibatasi  pada algoritma deteksi frekuensi DTMF menggunakan  korelasi  silang  ( cross correlation ).  Keakuratan  perhitungan dengan  menggunakan  algoritma  ini
berbanding lurus dengan waktu pemrosesannya.  Semakin  akurat  hasil yang  didapatkan,  semakin  lama  waktu yang  dibutuhkan  untuk  memproses. Namun algoritma ini perlu dicoba untuk mengetahui performanya. Adapun algoritma deteksi frekuensi DTMF menggunakan  korelasi  silang  untuk telekomando belum pernah diujicobakan atau  diimplementasikan  pada  roket LAPAN. Selama ini sensor yang dipasang pada  roket  adalah  antara  lain  GPS  dan accelerometer , untuk mengetahui ketinggian,  kecepatan,  dan  percepatan roket.  Dengan  menggunakan  algoritma deteksi  frekuensi  DTMF  menggunakan korelasi  silang  ini,  diharapkan  dapat membangun  sistem  telekomando  untuk roket.
Pembahasan  pada  tulisan  ini terbatas  pada  penggunaan  korelasi silang  untuk  mendeteksi  frekuensi DTMF  yang  masuk  ke onboard prosesor wahana terbang.
Sinyal DTMF ini banyak diaplikasikan  pada  komunikasi  telepon, pengiriman data digital, pengiriman data rahasia  dan  lain-lain  dengan  kondisi penggunaan  perangkat  keras  yang berbeda-beda.  Algoritma  korelasi-silang ini banyak diaplikasikan untuk berbagai bidang  deteksi  sinyal,  seperti  pada bidang  pasif  radar  untuk  deteksi  jarak obyek  [Jun,  2015],  bidang  sistem Doppler untuk  deteksi  kecepatan  obyek [Daniel,  2015],  dan  untuk image processing untuk  deteksi  obyek  [Hari, 2014].  Selain  itu  juga  menggunakan
algoritma  Goertzel  untuk  deteksi  sinyal tersebut  [Nagakishore,  2014].  Akan tetapi  algoritma untuk  deteksi  frekuensi sinyal DTMF tanpa menggunakan algoritma FFT belum berkembang pesat, untuk aplikasi tertentu sangat diperlukan. Penelitian pemrosesan sinyal tersebut  masih  terus  dilanjutkan  sesuai dengan kondisi perangkat keras maupun perangkat  lunak  yang  akan  digunakan. Metode deteksi frekuensi berbasis korelasi-silang  ini  dapat  dikembangkan untuk berbagai aplikasi karena algoritma  FFT  cukup  memerlukan memori  dan  kecepatan  prosesor  PC. Selain  itu  dapat  digunakan  untuk deteksi  sinyal-sinyal  yang  lain  yang mirip  kegunaanya,  seperti  algoritma neural  networks yang  juga  mempunyai fungsi yang sama [Yu, 1993].
Tulisan ini menyajikan pembahasan  metode  korelasi  silang untuk deteksi frekuensi sinyal gelombang Dual  Tone  Multi  Frequency (DTMF) dengan  menggunakan  data-base  sinyal dengan  frekuensi  kombinasi  2  buah sinyal  sinus.  Algoritma  korelasi-silang ini orisinal untuk aplikasi deteksi sinyal DTMF.  Simulasi  yang  dilakukan  dengan menggunakan software Matlab,  selain mudah  diimplementasikan  juga  fungsi- fungsi pada software ini sangat membantu  baik  untuk  tampilan  grafik dan  juga input data  secara  analog maupun secara digital. Akan tetapi pada percobaan  kali  ini  semua  dilakukan secara  simulasi.  Metode  ini  belum pernah dipublikasikan sebelumnya, sehingga mempunyai orisinalitas algoritma.

## 2  METODOLOGI
Penelitian  ini  bertujuan  untuk membangun  suatu  sistem  telekomando untuk  wahana  terbang.  Dengan  adanya telekomando, maka wahana terbang bisa melaksanakan  perintah  yang  dikirim dari ground  station .  Pembahasan  pada makalah  ini,  sinyal yang dikirim  berupa sinyal DTMF. Sedangkan untuk mendeteksi sinyal DTMF pada tulisan ini
menggunakan  metode  korelasi  silang. Metode  ini  juga  banyak  diaplikasikan pada  radar  dan  komunikasi  digital. Fungsi  korelasi  ini  digunakan  untuk menentukan kemiripan/kesamaan antara dua  buah  sinyal.  Pada  radar,  fungsi korelasi ini digunakan untuk menentukan posisi obyek yang terdeteksi.
Dalam  bidang  sinyal  prosesing algoritma  korelasi  silang  digunakan untuk  mengukur  kesamaan  antara  dua bentuk  gelombang  seperti f ( t )  dan g ( t ) yang  dapat  ditulis  dengan  persamaan sebagai berikut.
        d t g t f t C ) ( ) ( ) ( (2-1)
Semakin mirip maka nilai pada persamaan  (2-1)  akan  semakin  besar, sebaliknya akan semakin kecil jika jauh dari  kemiripan.  Fungsi  pada  Matlab dapat  menggunakan  fungsi xcoor( f , g ) . Untuk  membandingkan  kemiripan  dua buah sinyal dapat menggunakan normalized cross correlation NCC supaya nilainya  tidak  menjadi  besar,  tetapi antara  -1  sampai  dengan  +1  dengan menggunakan persamaan berikut [Kliwati, 2015].
1 1 2 2                         d g d f d t g t f t C ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( (2-2)
Secara praktek  jika  nilai  NCC  lebih dari 0,8 maka sudah dapat disebut kemiripannya  cukup  tinggi.  Jika  nilai mendekati  nol,  maka  kedua  sinyal tersebut  semakin  tidak  mirip.  Fungsi pada  Matlab  yang  dapat  digunakan adalah xcov( f , g ,’coeff’) . Algoritma deteksi sinyal  DTMF  adalah  seperti  pada Gambar  2-1.  Mula-mula  PC  akan menerima  sinyal  DTMF  dari  instrumen (misal  sinyal  radio  dan  telepon)  secara analog.  Kemudian,  membaca database sinyal  sinus  dengan  frekuensi  pada batas frekuensi sinyal DTMF. Kemudian, sinyal  yang  diterima  tersebut  dihitung korelasi  silang  dengan  semua  data  base tersebut.  Jika  nilai  korelasi  lebih  dari
0,8,  maka  ditentukan  sebagai  frekuensi yang  dideteksi.  Proses  tersebut  diulang- ulang  hingga  sinyal  yang  diterima selesai.  Algoritma  yang  telah  dijelaskan di atas dapat digunakan untuk mendeteksi frekuensi  sinyal  DTMF  secara  umum. Metode  tersebut  juga  dapat  digunakan untuk  mendeteksi  bentuk-bentuk  sinyal secara  umum  (selain  gelombang  sinus), sehingga
secara
luas dapat dimanfaatkan  untuk  sistem  instrumen lainnya.

## Gambar 2-1: Alur  deteksi  frekuensi  sinyal DTMF  berbasis  algoritma  korelasi silang
Data  dua  buah  sinyal  untuk  kombinasi DTMF  dapat  dilihat  pada  Gambar  2-2. Misalnya, angka ‘1’ merupakan kombinasi sinyal  frekuensi  697  Hz  dan  1209  Hz. Angka ‘2’ adalah dengan frekuensi 697 Hz dengan  1336  Hz.  Demikian  selanjutnya, selain  angka  dari  ‘0’  hingga  ‘9’,  juga huruf  ‘A’,  ‘B’,  ‘C’  dan  ‘D’.  Minimum frekuensi yang digunakan adalah 697 Hz dan maksimum frekuensi yang digunakan adalah 1633 Hz.

## Gambar 2-2: Kombinasi  frekuensi  sinus  untuk DTMF
Oleh  karena  itu  data  base  sinyal  sinus dimulai  dari  frekuensi  500  Hz  hingga 1700 Hz dengan cacahan frekuensi 1 Hz. Batas  frekuensi  ini  relatif  rendah  untuk dapat  digunakan  pada  komunikasi secara  umum  seperti  radio  dan  telepon. Simulasi  deteksi  sinyal  DTMF  ini menggunakan software Matlab  dengan sebuah  PC. Database dan  sinyal  DTMF dibuat  pada  Matlab  dan  digunakan untuk proses simulasi. Beberapa contoh sinyal  sebagai  bahan  simulasi  dengan angka dan huruf.
Untuk  membuat database sinyal sinus,  maka  dengan  menggunakan software Matlab  dapat  dengan  mudah dilakukan  seperti  pada  Gambar  2-3. Frekuensi  antara  500-1700  Hz  cukup untuk  sinyal  DTMF  dengan  cacahan frekuensi 1 Hz.
Gambar 2-3: Database sinyal  sinus  500  Hz hingga  1700  Hz  dengan software Matlab
Untuk  deteksi  sinyal  DTMF,  maka dengan  algoritma  korelasi  silang  dapat dengan  mudah  dilakukan  seperti  pada Gambar 2-4.
Mulai Input data instrumentasi Baca database sinyal Hitung nilai korelasi silang Tentukan maksimum korelasi & Hitung frekuensi sinyal Berhenti Database sinyal DTMF
Gambar 2-4: Deteksi  frekuensi  DTMF  dengan software Matlab
Dengan  menggunakan  algoritma  yang telah  dijelaskan  secara  rinci  dan implementasi  pada software Matlab  di atas,  maka  simulasi  sudah  dapat dilakukan  untuk  deteksi  sinyal  DTMF berbasis korelasi silang.

## 3  HASIL  PERCOBAAN  DAN  PEM- BAHASAN
Algoritma yang telah dikembangkan di atas akan dilakukan verifikasi dengan menggunakan percobaan berbasis simulasi pada  PC.  Mula-mula  yang  dilakukan adalah  dengan  membuat database sinyal  sinus  dengan  rentang  frekuensi yang  mencukupi  sinyal  DTMF  yaitu antara  1  Hz  hingga  1700  Hz.  Simulasi ini mengunakan software Matlab dengan membuat  sinyal  DTMF  yang  dicampur dengan  sinyal  derau.  Besaran  sinyal
derau  cukup  besar  dengan  perbandingan satu  banding  satu.  Contoh  sinyal dengan  kode  angka  /1/  adalah  seperti terlihat  pada  Gambar  3-1  bagian  atas. Sedangkan  hasil  deteksi  sinyal  secara bersamaan  adalah  seperti  pada  Gambar 3-1  bagian  bawah.  Frekuensi  yang terdeteksi  adalah  sekitar  697  Hz  dan 1209 Hz sesuai dengan tabel kode DTMF pada Gambar 2-2.
Contoh  sinyal  kode  berikutnya adalah angka /4/ adalah seperti terlihat pada Gambar 3-2 bagian atas. Sedangkan  hasil  deteksi  sinyal  secara bersamaan  adalah  seperti  pada  gambar 3-2  bagian  bawah.  Frekuensi  yang terdeteksi  adalah  sekitar  770  Hz  dan 1209 Hz sesuai dengan tabel kode DTMF pada  Gambar  2-2.  Dari  kedua  contoh simulasi tersebut, algoritma yang digunakan  berhasil  untuk  mendeteksi sinyal  kode  DTMF.  Contoh  lain  dengan frekuensi  yang  lebih  tinggi  adalah dengan  sinyal  kode  /7/  yaitu  dengan frekuensi  852  Hz  dan  1209  Hz  seperti terlihat  pada  Gambar  3-3.  Hasil  deteksi frekuensi  terlihat  berhasil  seperti  pada Gambar 3-3 bagian bawah.
0
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 -5 0 5 Waktu (detik) Signal DTMF dengan noise 0 500 1000 1500 0 0.1 0.2 Frequency (Hz) K o re la s i N o rm a l o
Gambar 3-2: Kombinasi frekuensi sinus untuk DTMF /4/
Gambar 3-3: Kombinasi frekuensi sinus untuk DTMF /7/
Analisis kemampuan untuk deteksi  frekuensi  dengan  derau  yang lebih  variatif  seperti  pada  literatur [Kliwati,  2015],  dan  terbukti  tahan terhadap  gangguan  sinyal  derau  yang lebih tinggi. Untuk mempersingkat waktu hitung,  khusus  untuk  deteksi  sinyal DTMF  ini  tidak  perlu  menggunakan database yang  lengkap,  tetapi  cukup menggunakan database sinyal  dengan
batas  frekuensi  pada  frekuensi  yang digunakan  oleh  DTMF,  yaitu  8  buah frekuensi dengan batas perubahan ± 5 Hz (untuk  antisipasi  pergeseran  frekuensi). Dengan  penggunaan database yang sedikit,  maka  waktu  untuk  perhitungan menjadi  lebih  cepat  (21,25x)  dan  sesuai untuk  aplikasi onboard ,  seperti  untuk wahana  terbang  (roket,  UAV Unmanned Aerial Vehicle , dan robotika). 0 0.01 0.02
0.03 0.04 0.05 -5 0 5 Waktu (detik) Signal DTMF dengan noise 0 500 1000 1500 0 0.1 0.2 Frequency (Hz) K o re la s i N o rm a l o 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 -5 0 5 Waktu (detik) Signal DTMF dengan noise 0 500 1000 1500 0 0.1 0.2 Frequency (Hz) K o re la s i N o rm a l o
Gambar 3-4: Hubungan kecepatan perhitungan dengan batas frekuensi database .
Hubungan antara kecepatan perhitungan  dengan  batas  frekuensi database untuk  DTMF  dapat  dilihat pada  Gambar  3-4.  Semakin  sempit batasnya akan semakin cepat perhitungannya,  tetapi  akurasi  dapat terganggu  jika  ada  pergeseran  frekuensi akibat  dari  gangguan  derau.  Sebaliknya semakin  lebar  akan  semakin  lambat kecepatannya,  tetapi  tahan  terhadap gangguan  perubahan  frekuensi.  Oleh karena itu batas ini disesuaikan dengan kebutuhan.

## 4  KESIMPULAN
Telah  dibuat  metode  deteksi frekuensi  DTMF  dengan  menggunakan algoritma  korelasi  silang  dengan  data- base  frekuensi  1  Hz  untuk  rentang frekuensi  hingga  1700  Hz.  Parameter akurasi  frekuensi  dan  batas  rentang frekuensi  dapat  divariasikan  sesuai dengan  kebutuhan  aplikasi  riil  (1  Hz untuk  percobaan  kali  ini).  Metode  ini selain  untuk  deteksi  frekuensi  juga dapat  diaplikasikan  untuk  deteksi bentuk  gelombang  lainnya  yang  sangat dibutuhkan  dalam  berbagai  bidang seperti  medis,  kontrol,  dan  lain-lain. Kecepatan hitung frekuensi dapat dipercepat  (21,25x  lebih  cepat)  dengan membatasi jumlah database sinyal sinus
sesuai  dengan  frekuensi  DTMF  (8  buah frekuensi dengan batas ±5Hz).
Algoritma  deteksi  frekuensi  DTMF menggunakan  korelasi  silang  berpotensi untuk membangun suatu sistem telekomando  wahana  terbang  (roket)  di LAPAN. Untuk selanjutnya dapat dikembangkan  berbagai  perintah  untuk mengendalikan  roket  sesuai  dengan misinya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Saya  ucapkan  terimakasih  kepada Pustekroket  yang  telah  memberikan fasilitas,  dan  bantuan  diskusi  ide  dan teknis  dari  sesama  peneliti,  dosen,  dan rekan-rekan  yang  tidak  dapat  saya sebutkan  satu  per  satu,  sehingga penelitian  ini  dapat  berjalan  dengan baik.

## DAFTAR RUJUKAN
Chao-Ping  Chu,  Li-Te  Shen,  Shaw-Hwa  Hwang 2014. A  New  Algorithm  for  Tone Detection ,  AASRI  Conference  on  Sports Engineering  and  Computer  Science Volume 8, 2014, 118–122.
Daniel  R.  Cadel,  K.  Todd  Lowe,  2015. Cross- correlation  Doppler  Global  Velocimetry (CC-DGV) ,  Optics  and  Lasers  in Engineering, Volume 71, August, 51-61.
0 5 10 15 20 0 100 200 300 400 500 Batas Frekuensi Hz K e ce p a ta n X
Hari  Mohan  Rai,  2013. ECG  Signal  Processing for  Abnormalities  Detection  using  Multi- Resolution  Wavelet  Transform  and Artificial  Neural  Network  Classifier , Measurement  Volume  46,  Issue  9, November, 3238–3246.
Hideyuki  Kato,  Miguel  C.  Soriano,  Ernesto Pereda,  Ingo  Fischer,  and  Claudio  R., Mirasso,  2013. Limits  to  Detection  of Generalized  Synchronization  in  Delay- Coupled  Chaotic  Oscillators ,  Phys.  Rev. E 88, 062924 – Published 26 December. Jun Liu, Hongbin Li, Braham Himed, 2015. On the  Performance  of  the  Cross-correlation Detector  for  Passive  Radar  Applications ,
Signal Processing, Volume 113, August,
32-37.
Jun  Ye,  2003. An  Improved  Cross-Correlation based Method of Blind Source Separation in  Frequency  Domain ,  IEEE  2003 International  Conference  on  Neural Networks & Signal Processing Publication Year: 2003 , Page(s): 867.
M.  R.  Belmont  and  A.  J.  Hotchkiss,  1997. Generalized  Cross-Correlation  Functions for  Engineering  Applications,  Part  I: Basic Theory , J. Appl. Mech 64(2), 321- 326  (Jun  01,  1997)  (6  pages)  doi: 10.1115/1.2787310
M.  R.  Belmont,  A.  J.  Hotchkiss,  S.  J.  Maskell and  E.  L.  Morris,  1997. Generalized Cross-Correlation,  Part  II:  Discretization of  Generalized  Cross-Correlation  and Progress to Date in Its Implementation , J.
Appl.  Mech  64(2),  327-335  (Jun  01, 1997) (9 pages) doi:10.1115/1.2787311 Ming  HUANG,  2011. A  Novel  Cross-Correlation Algorithm  Based  on  the  Weighted Average  for  IEEE  802.11N  Symbol Synchronization ,  Journal  of  Information
&  Computational  Science  8:  16  4255– 4263.
S  Nagakishore  Bhavanam,  2014. Goertzel Algorithm Based DTMF Detection , American
International  Journal  of  Research  in Science,  Technology,  Engineering  & Mathematics AIJRSTEM 14-307;, AIJRSTEM 6-12. Sri Kliwati, 2015. Deteksi Frekuensi Gelombang Sinus  Menggunakan  Algoritma  Korelasi Silang , ISAST 2015 Bali Indonesia.
Y.Raghavender  Rao,  2014. Application  of Normalized  Cross  Correlation  to  Image Registration ,  International  Journal  of
Research in Engineering and
Technology  Volume:  03  Special  Issue:
05  May.
Yu  Hen  Hu,  1993. Applications  of  Artificial Neural  Networks  for  ECG  Signal Detection  and  Classification ,  Journal  of Electrocardiology  (Impact  Factor:  1.36);
26 Suppl:66-73.
Zhijun  WU,  Yi  CUI,  Meng  YUE,  Lan  MA,  Lu WANG,  2014. Cross-correlation  Based Synchronization  Mechanism  of  LDDoS Attacks , Journal of Networks, Vol 9, No 3 (2014),  604-611,  Mach  doi:  10.4304/ jnw.9.3.604-611.
PENGATURAN SUDUT AZIMUTH ROKET RUM UNTUK OPERASI PELUNCURAN PADA KECEPATAN ANGIN DI ATAS 10 KNOT
(AZIMUTH ANGLE’S SETTING OF ROCKET RUM FOR LAUNCH OPERATION AT WIND SPEED MORE THAN 10 KNOT)
Heri Budi Wibowo 1 , Ahmad Riyadl, dan Yudha Agung Nugroho Pusat Teknologi Roket Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Raya LAPAN No. 2, Mekarsari, Rumpin, Bogor 16350 Indonesia
1 e-mail: heribw@gmail.com
Diterima 14 Desember 2015; Direvisi 07 Juni 2016; Disetujui 29 Juni 2016

## ABSTRACT
RUM rocket is a rocket used in the payload competition among university students. The rocket is designed to bring a maximum payload of 1 kg to altitude of 600-1000 m and  falls safely on a 500 m radius  of  the  left  and  right  rear  of  the  center  point  of  the  launching  pad  of  the  conditions  of  wind speeds below 10 knots. In extreme circumstances where the wind speed is above 10 knots, the effect of speed and direction of wind to the stability of the rocket flight direction large enough  to cause it to fall beyond the defined safety radius. The research aims to adjust azimuth setting of the rocket so that the  fall  of    the  rocket  motor  remains  secure  within  the  radius  of  the  launch  area.  The  study  was conducted by testing a rocket RUM in extreme conditions (wind speed of 10-20 knots) with variations in  shear-pin  and  azimuth  angle.  The  test  variables  are  the  position  of  the  fallen  rocket  motor.  The results  show  that  the  wind  direction  and  speed  significantly  affecting  direction  of  rockets  flight.  The results  show  that  rocket  azimuth  angle  of  60  degrees  with  the  direction  of  90  degrees  from  the  wind direction can make thea rocket falls on a secure area (within 500 m).
Keywords: Rocket RUM, stability, Azimuth angle of attack, the wind speed

## ABSTRAK
Roket  RUM  adalah  roket  untuk  lomba  muatan  antar  mahasiswa.  Roket  didisain  membawa beban maksimum 1 kg dengan ketinggian 600-1000 m dan jatuh pada radius 500 m dari titik pusat peluncuran  dengan  kondisi  kecepatan  angin  di  bawah  10  knot.  Dalam  keadaan  ekstrim  dimana kecepatan  angin  di  atas  10  knot,  pengaruh  kecepatan  angin  terhadap  arah  terbang  roket  menjadi besar  sehingga  dapat  menyebabkan  jatuhnya  roket  meleset  di  luar  radius  aman  yang  telah diitetapkan. Penelitian ini bertujuan mengatur sudut azimuth roket untuk mengatur jatuhnya motor roket  sehingga  tetap  aman  dalam  radius  area  peluncuran.  Penelitian  dilakukan  dengan  melakukan pengujian  roket  RUM  pada  kondisi  ekstrim  (kecepatan  angin  10-20  knot)  dengan  variasi  penahan beban dan sudut azimuth. Hasil optimasi menunjukkan bahwa dengan menggunakan penahan beban dan  pengaturan  sudut  azimuth  roket  60  derajat  dengan  arah  90  derajat  dari  arah  angin  dapat membuat roket jatuh pada daerah aman peluncuran (500 m).
Kata kunci: Roket RUM, Kestabilan, Azimuth sudut serang, Kecepatan angin

## 1  PENDAHULUAN
Roket  RUM  dikembangkan  untuk kompetisi muatan roket antar mahasiswa di Indonesia. Roket RUM didisain untuk mengangkut  beban  guna  1  kg  dengan separasi  muatan  pada  ketinggian  600- 1000  m.  Roket  dirancang  aman  dan stabil,  motor  roket  dan payload diberi parasut pengaman setelah separasi, dan apabila  parasut  gagal  befungsi  maka roket akan tetap jatuh pada area aman. Area  aman  yang  dimaksud  adalah  pada radius  500  m  dari  titik  peluncuran ( launching  pad ).  Roket  yang  didisain memiliki kecepatan maksimum 60 m per detik  tersebut  stabil  pada  kondisi kecepatan    maksimal  10  knot  (5  m/det) (Riadhi, 2012; Wibowo dan Riyadl, 2015; Sunar, 2014).
Pada kecepatan angin di bawah 5 m/det,  roket  masih  stabil,  namun  pada kecepatan  angin  di  atas  5  m/det  maka pengaruhnya  cukup  besar  terhadap kestabilan  dan  arah  roket.  Arah  angin yang  cukup  besar  secara  aerodinamis dapat  mempengaruhi  arah  terbang roket,  cenderung  akan  menuju  sumber arah angin (Wibowo, 2012). Hal ini dapat membahayakan  peserta  karena  dapat terjadi  lintasan  jatuhnya  roket  di  luar daerah  aman  (dalam  kondisi  parasut tidak  mengembang).  Oleh  karena  itu, operasi  peluncuran  diusahakan  roket diluncurkan  pada  kondisi  aman,  yaitu kecepatan  angin  kurang  dari  5  m/det, diarahkan  ke  arah  datangnya  angin.
Dalam  kenyataan,  operasi  peluncuran dibatasi  oleh  waktu  peluncuran  yang pendek  (3  jam),  harus  dilakukan  pada hari  yang  sudah  ditetapkan,  namun dimana kecepatan angin adalah di atas 5 m/det.  Dalam  kejadian  ekstrim  tersebut, terdapat  pilihan  ditundanya  operasi peluncuran yang  berakibat  berhentinya lomba, atau diteruskan dengan modifikasi operasi peluncuran (Agung, 2014).
Berbasiskan  teori  aerodinamika penerbangan, terdapat hubungan kestabilan  roket,  kecepatan  awal,  dan gaya  angin  yang  menerpanya.  Dengan mengatur  kecepatan  awal  roket  maka kestabilan  roket  dapat    dipertahankan. Untuk  mengatur  kecepatan  awal  roket yang  sudah  ditentukan,  maka  dapat dilakukan  dengan  memberikan  beban penahan sehingga roket memiliki kecepatan  awal  yang  dibutuhkan  untuk meluncur. Berdasarkan kenyataan tersebut,  maka  kestabilan  roket  RUM pada kecepatan  angin 5 m/s sampai 10 m/s dapat dikendalikan dengan mengatur beban  penahan.  Demikian  pula  arah terbang  roket  dipengaruhi  oleh  arah sudut  serang  dan  gaya  eksternal  yaitu arah  angin.  Dengan  memanfaatkan gaya-gaya  yang  bekerja  pada  roket, maka  penentuan  arah  sudut  serang roket  dalam  menghadapi  arah  angin yang  ada  dengan  kecepatan  yang  tinggi dapat dikendalikan (Wibowo, 2015).
Penelitian ini bertujuan mengatur azimuth  sudut  terbang  roket  untuk
mengatur  jatuhnya  sisa  motor  roket sehingga  tetap  aman  dalam  radius  area peluncuran.  Manfaat  yang  diharapkan dari  penelitian  ini  adalah  diperoleh kondsi optimum dari penentuan azimuth yang  diperlukan  apabila  peluncuran dilakukan pada kondisi kecepatan angin di atas 5 m/det atau 10 knot.

## 2  LANDASAN TEORI

## 2.1 Spesifikasi Roket RUM
Roket  RUM  didisain  memiliki diameter dalam 65 mm, diameter luar 70 mm,  panjang  roket  122  mm,  dengan kompartemen  ruang payload memiliki panjang  minimal  20  cm  dan  berat maksimal  1,5  kg,  seperti  ditunjukkan pada Gambar 2-1. Berat total maksimum roket  adalah  5  kg.  Prestasi  terbang diinginkan mencapai ketinggian 1000  m atau  jangkauan  maksimum  2000  m. Untuk  mendapatkan  disain  roket  yang diinginkan, maka daya dorong minimum yang  diperlukan  adalah  28  kgf.  Roket RUM  juga  dilengkapi  dengan  2  buah parasut  untuk recovery ,  satu  parasut berdiameter  1,5  m  digunakan  untuk recovery muatan roket dan satu parasut lagi  dengan  diameter  1,0  m  digunakan untuk recovery motor  roket.  Biasanya roket  RUM  diluncurkan  dari  peluncur aluminium sepanjang 2 m dengan sudut elevasi antara 70 ⁰ – 85 ⁰ . RUM memiliki 4 sirip  pada  bagian  pangkal  roket. Percepatan  roket  saat  meluncur  adalah 7 G.
RUM secara umum terbagi dalam tiga  bagian  penting,  yaitu  motor  roket, muatan/ payload ,  dan  sistem recovery seperti  ditunjukkan  pada  Gambar  2-1. RUM mampu menghasilkan daya dorong rata-rata sebesar 30 kgf selama 3,5 detik pada tekanan 50 atm.
Gambar 2-1: Kompartemen Roket RUM (Wibowo dan Riyadl, 2015)

## 2.2 Kestabilan  Roket  dan  Pengaruh Angin
Roket  RUM  adalah  roket  balistik yang  didisain  untuk  terbang  secara balistik tanpa panduan.  Dengan kondisi atmosfer  yang  ideal,  roket  diharapkan terbang  lurus  tanpa  adanya  gangguan. Kondisi  ideal  seperti  ini  tentunya  hal yang sulit dicapai.
Angin  adalah  faktor  yang  dapat mempengaruhi  arah  dan  kestabilan roket (Zyluk, 2014). Arah dan kecepatan angin  dapat  berubah  setiap  saat, akibatnya  meskipun  roket  diluncurkan dengan  kondisi  awal  yang  sama,  roket dapat  mengalami  gangguan  sehingga lintasan terbangnya juga akan berbeda.

## Gambar 2-2: Vektor  arah  angin  dan  kecepatan roket
Sebuah  roket  memiliki  margin kestabilan  yang  biasanya  dinyatakan dalam diameter roket. Margin kestabilan ini adalah jarak antara pusat masa roket dengan  pusat  gaya  pada  roket  pada kondisi  sudut  serang  nol  derajat.  Pusat masa  roket  cenderung  tidak  berubah, sedangkan  pusat  gaya  roket  dapat berubah  tergantung  dari  besarnya kecepatan  dan  besarnya  sudut  serang roket.  Setiap  roket  memiliki  batas maksimum  besarnya  sudut  serang dimana  jika  melebihi  batas  maksimum tersebut  maka  roket  akan  terbang dengan  tidak  stabil.  Dari  Gambar  2-2, dapat  dilihat  bahwa  besarnya  sudut serang  ditentukan  dari  besarnya  sudut antara  kecepatan  resultan  (Vt)  dengan
sumbu simetri roket. Kecepatan resultan adalah penjumlahan vektor dari  kecepatan roket  (Vr)  dan  kecepatan  angin  (Vw), (Griner, 1967).
(2-1) (2-2)
Dari  persamaan  (2-1)  dan  (2-2), maka untuk kecepatan roket yang tetap, bertambah  besarnya  kecepatan  angin akan menyebabkan bertambah besarnya sudut serang roket yang akibatnya akan mengurangi nilai kestabilan roket.

## 2.3 Arah Terbang Roket dan Pengaruh Angin
Pada saat roket terbang, maka pada roket  bekerja  gaya  dan  momen  aero- dinamika. Gaya dan momen aerodinamika yang  bekerja  pada  roket  berbanding lurus  dengan  besarnya  sudut  serang yang  terjadi  pada  roket  (Sutton  dan Blibarsz, 2011).

## Gambar 2-3: Proses  perubahan  arah  terbang roket akibat gangguan angin
Jika roket terbang dengan kondisi ideal  dan  lurus  (sudut  serang  sama dengan nol) maka tidak terdapat momen aerodinamika  dan  gaya  aerodinamika yang  bekerja  hanya  gaya  hambat. Ketika  terdapat  sudut  serang  (misalnya dalam  kasus  ini  disebabkan  adanya gangguan  dari  angin)  maka  selain  gaya
hambat,  akan  terjadi  juga  gaya  angkat dan momen pitch pada roket (Gambar 2-3). Pada  Gambar  2-3  dapat  dilihat  proses perubahan  arah  terbang  roket  yang diakibatkan oleh gangguan angin.
Gambar  2-3a  adalah  kondisi dimana  roket  terbang  lurus  tanpa  ada gangguan  dari  angin.  Pada  kondisi  ini sudut  serang  roket  besarnya  nol  dan gaya  yang  bekerja  pada  roket  hanya gaya hambat. Pada Gambar 2-3b adalah kondisi dimana roket mengalami gangguan angin.  Dengan  adanya  gangguan  angin tersebut  maka  akan  terdapat  sudut serang  yang  akibatnya  terjadi  gaya angkat  pada  roket.  Gaya  angkat  pada roket  bekerja  pada  jarak  tertentu  dari pusat  massa  roket.  Adanya  jarak  dari pusat massa dan titik gaya angkat roket menyebabkan terjadinya momen aerodinamika.  Jika dilihat pada gambar di  atas,  maka  momen  aerodinamika tersebuat  akan  cenderung  membuat arah  terbang  roket  menuju  ke  arah datangnya  angin  (Gambar  2-3c),  atau jika dilihat pada Gambar 2-2, roket akan bergerak  ke  arah  vektor  resultan kecepatan roket.

## 3  METODOLOGI
Penelitian dilakukan dengan melakukan  pengujian  roket  RUM  pada kondisi  kecepatan  angin  10-20  knot dengan  variasi  penahan  beban  dan azimuth sudut serang. Variabel pengujian  adalah  jatuhnya  motor  roket dan stabilitas roket.
Roket  yang  digunakan  adalah roket  RUM.  Pengujian  terbang  roket dilakukan  di  Lapangan  Uji  Roket Pameungpeuk, Garut, Jawa Barat.
Untuk  menguji  pengaruh  angin terhadap  kestabilan  dan  arah  terbang roket,  maka  dilakukan  serangkaian  uji terbang  roket  RUM  dengan  beberapa kuat penahan beban (0-20 kg) dan arah azimuth  peluncuran  (-90  sampai  +90 derajat) dari arah angin. Pada peluncuran roket  kemudian  diamati  arah  terbang
roket,  kestabilan  dan  jatuhnya  roket setelah separasi. Kestabilan roket diamati secara visual.
4  HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengaruh  Beban  Penahan  Terhadap Kestabilan  Roket  pada  Berbagai Kecepatan Angin
Untuk mempelajari pengaruh beban penahan terhadap kestabilan roket, maka dilakukan pengujian terbang roket dengan  variasi  beban  penahan  dan kecepatan  angin  terhadap  kestabilan roket.  Kestabilan  roket  terbang  diamati dengan visual dan dapat dihitung dengan perhitungan aerodinamik. Hasilnya ditampilkan pada Tabel 4-1, pada kondisi tanpa beban penahan dengan kecepatan angin  0  m/det,  maka  roket  meluncur dengan  stabil.  Hal  ini  menunjukkan pengaruh  eksternal  tidak  ada,  dan memang  roket  didisain  sangat  stabil. Pada  kecepatan  angin  5  m/det,  roket masih  cukup  stabil,  artinya  stabilitas roket  belum  terganggu  dengan  adanya faktor  eksternal  atau  stabilitas  masih cukup  menahan  pengaruh  gaya  yang ditimbulkan  oleh  angin  (Agung,  2010). Pada  kecepatan  angin  10  m/det, ternyata roket tidak stabil, dimana roket meluncur dengan sedikit “tumbling”. Hal ini disebabkan oleh gaya yang ditimbulkan oleh  angin  menerpa  roket  sehingga faktor  eksternal  yang  cukup  besar tersebut mengakibatkan pengaruh terhadap  arah  terbang  roket  (Wibowo dan Riyadl, 2015). Hal ini menunjukkan bahwa  kecepatan  angin  yang  tinggi memiliki  pengaruh  yang  cukup  besar terhadap stabilitas roket.
Kecepatan  awal  roket  adalah  nol dengan  percepatan  awal  4G  atau  40 m/det.  Dengan  kecepatan  angin  10 m/det  maka  pengaruh  gaya  angin adalah  ¼  gaya  dorong  roket.  Dengan demikian  maka  pengaruh  tersebut cukup besar. Upaya menurunkan pengaruh kecepatan angin dapat dilakukan dengan menaikkan kecepatan awal  dari  roket  sehingga  dengan percepatan  awal  4G,  maka  gaya  total
roket di awal adalah meningkat sehingga pengaruh angin bisa diturunkan. Tumbling  terjadi dan  sangat besar pada saat  gaya  eksternal  sekitar  ¼  dari  gaya dorong  roket.  Hal  ini  berbeda  dengan pada kecepatan angin 5 m/det sehingga pengaruh  eksternal  kecepatan  angin adalah 1/8 dari gaya dorong roket.
Nilai kestabilan roket dipengaruhi oleh besarnya sudut serang yang terjadi pada  roket.  Hal  ini  dapat  dilihat  pada Gambar  4-1  yang  dirujuk  oleh  Robert Galejis (2012).
Gambar 4-1: Posisi pusat gaya terhadap perubahan sudut serang
Dari  gambar  tersebut,  terlihat  bahwa pusat  gaya  roket  bergerak  ke  depan (mendekati pusat massa) dengan bertambah  besarnya  sudut  serang dimana besarnya sudut serang dipengaruhi  besarnya  kecepatan  angin. Tergantung  dari  posisi  pusat  massa roket,  maka  terdapat  nilai  maksimum untuk sudut serang yang diperbolehkan . Tabel  4-1  dapat  menerangkan karakteristik tersebut. Untuk menaikkan kecepatan awal roket, maka roket diberi beban  penahan  sehingga  roket  akan bergerak  setelah  mengalami  beban sesuai  dengan  yang  ditentukan.  Pada kondisi  kecepatan  angin  10  m/det, maka  diberikan  beban  mulai  dari  0,10, dan  20  kg.  Beban  tersebut  setara dengan  0,  4G,  dan  8G.  Pada  kondisi beban nol, maka terjadi tumbling cukup besar.  Hasil  simulasi  menunjukkan bahwa besarnya kecepatan angin mampu  memberikan  simpangan  gaya sebesar  10  derajat  ke  arah  horisontal sehingga  mengakibatkan  tumbling  yang
cukup signifikan. Kemudian pada penambahan    beban  penahan  sebesar 10 kg, maka akan memberikan kestabilan  yang  lebih  baik,  namun masih  kelihatan  tumblingnya.  Hal  ini dimungkinkan  karena  dengan  penam- banahan  beban  penahan  10  kg  yang setara  dengan  10  G,  maka  pengaruh angin menjadi sekitar 1/6 dari gaya total roket  ke  depan.  Pada  penambahan beban  penahan  sebesar  20  kg  atau setara  dengan  8G,  maka  pegaruh  angin menjadi 1/8 dari gaya dorong roket. Hal ini menjadi sama dengan keadaan roket tanpa  beban  penahan  pada  kecepatan angin  5  m/det  yang  dianggap  stabil. Berdasarkan  kenyataan  tersebut,  maka dapat diambil kesimpulan bahwa dengan  adanya  beban  penahan  dapat menaikkan kestabilan penerbangan roket karena akan menaikkan kecepatan awal dan mereduksi pengaruh gaya yang ditimbulkan  oleh  angin.  Mengacu  pada kondisi  dari  batas  stabilitas  dengan kecepatan  angin 5  m/det  dimana  faktor eksternal  adalah  1/8  dari  gaya  total arah  roket,  maka  penggunaan  beban penahan  dapat  diekstrapolasi  untuk kondisi  dimana  kecepatan  angin  cukup tinggi.

## Tabel 4-1: PENGAMATAN  STABILITAS  ROKET PADA  BERBAGAI  BEBAN  PENAHAN DAN KECEPATAN ANGIN
No. Kec angin (m/det) Beban penahan (kg) stabilitas 1 0 0 Stabil 2 5 0 Stabil 3 10 0 Tumbling 4 10 10 Tumbling 5 10 20 Stabil
4.2 Pengaruh  Arah  dan  Kecepatan
Angin  Terhadap  Arah  Terbang Roket
Radius aman dalam suatu operasi peluncuran  ditunjukkan  pada  Gambar 4-2,  dalam  gambar  tersebut  dapat
digambarkan bahwa arah sudut peluncuran  adalah  ke  arah  depan  (X), dengan  sudut  90  derajat,  kemudian daerah  belakang  dan  samping,  masing- masing  adalah  500  m  diasumsikan sebagai daerah aman. Artinya pada saat roket meluncur dan parasut tidak bekerja, maka  roket  jatuh  di  daerah  yang  aman sebagai  tempat  jatuhnya  roket.  Roket diluncurkan pada arah depan (X), dengan harapan jatuh ke arah X. Apabila karena angin  dan  sebagainya,  maka  roket diharuskan  jatuh  di  dalam  area peluncuran yang ditentukan, yaitu pada jarak  500  m  kiri,  kanan,  dan  belakang dari titik peluncuran.
Untuk menentukan daerah jatuhnya  roket  apabila  tanpa  parasut maka  dilakukan  pengujian  roket  RUM dengan  variasi  kecepatan  angin.  Untuk arah  angin,  maka  koordinat  arah peluncuran (X) diukur perbedaan dengan arah  angin  bertiup.  Pada  pengujian, maka  posisi  daerah  aman  dibuat  tetap, penentuan arah  peluncuran roket (azimuth)  digunakan  sebagai  variabel. Pengujian  dilakukan  dengan  mengubah arah azimuth atau sudut serang dengan posisi arah angin adalah dua, yaitu arah sesuai  dengan  arah  peluncuran  X,  dan pada arah 45 derajat dari posisi X.
Gambar 4-2: Daerah aman peluncuran roket.
Pengaruh  arah  dan  kecepatan angin  terhadap  arah  terbang  roket dipelajari  dengan  melakukan  pengujian terbang  roket  pada  berbagai  keadaan. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4-2.
500m X

## Tabel 4-2: PENGAMATAN ARAH TERBANG ROKET PADA BERBAGAI ARAH DAN KECEPATAN ANGIN
Menurut teori aerodinamik, apabila pengaruh angin cukup besar, maka arah terbang  roket  biasanya  akan  menuju arah  angin  datang  (Lapan,  2010).  Hasil pengujian  bahwa  pada  saat  kecepatan angin  di  bawah  5  m/det,  maka  arah terbang roket selalu sesuai dengan arah sudut  serang  roket,  walaupun  dengan simpangan  yang  relatif  kecil.  Hal  ini dikarenakan  pengaruh  gaya  dari  angin relatif  lebih  kecil  dibandingkan  dengan pengaruh  gaya  dorong  roket.  Pada keadaan  angin  di  atas  5  m/det,  dalam penelitian  ini  digunakan  kecepatan  angin 5  m/det,  ternyata  memiliki  perilaku yang berbeda. Pengaruh gaya dari angin cukup besar sehingga mampu membelok- kan  arah  roket  secara  signifikan,  gaya angin  cukup  besar  dan  berpengaruh terhadap  gaya  dorong  roket.  Perilaku tersebut  menguatkan  hasil  pengamatan bahwa  manuver  roket  RUM  selalu menuju  ke  arah  datang  angin  (Lapan, 2010). Untuk kecepatan angin di bawah 5  m/det,  gaya  yang  tumbuh  sudah  ada namun  masih  relatif  kecil  dibandingkan dengan  gaya  dorong  yang  ditimbulkan oleh  roket.  Manuver  angin  relatif  kecil sehingga  memberikan  penyimpangan arah  terbang  yang  relatif  kecil.  Karena pengamatan  dilakukan  secara  visual, maka penyimpangan pada orde 10 derajat
tidak  dapat  dilakukan.  Namun  secara umum  dapat  dilihat  tidak  lebih  dari  15 derajat.
Profil  arah  roket  dari  Tabel  4-2 juga  menarik  diperhatikan  bahwa  arah roket akan berbelok sekitar 45 derajat ke kiri  dari  arah  sudut  serang  roket sehingga searah dengan arah angin. Hal ini terjadi karena ketika terjadi gangguan angin maka akan terjadi gaya dan  momen  aerodinamika  pada  roket yang  cenderung  akan  membuat  roket kearah  dari  mana  angin  datang.  Hal  ini dapat  dilihat  pada  Gambar  2-3  dan penjelasan pada sub bab 2.3.
4.3 Optimasi Kondisi Peluncuran
Ekstrim  pada  Kecepatan  Angin  di atas 10 m/det
Berdasarkan hasil pembahasan di awal,  bahwa  kecepatan  angin  memiliki pengaruh  signifikan  terhadap  stabilitas terbang  roket.  Adanya  beban  penahan memiliki  korelasi  kuat  terhadap  stabilitas terbang roket melalui perubahan kecepatan  awal  terbang  roket.  Dengan menggunakan  asumsi  bahwa  kestabilan dapat  dipertahankan pada  sekitar kecepatan  angin  harus  di  bawah  1/8 gaya dorong roket, maka untuk kecepatan angin  5  m/det  sampai  10  m/det  dapat digunakan beban penahan 20 kg, untuk kecepatan  angin  di  atas  10  m/det  sulit dilakukan  penerbangan  roket  karena beban  penahan  terlalu  besar  dibanding- kan  dengan  gaya  dorong  roket  yang tidak bertambah.
Kecepatan dan arah angin memiliki pengaruh  terhadap  arah  terbang  roket RUM  secara  signifikan.  Pada  kecepatan angin  di  atas  5  m/det,  maka  arah terbang  roket  cenderung  menuju  arah sumber  angin  berasal.  Pada  pengujian dengan  sudut  serang  yang  berbeda, maka  arah  terbang  roket  akan  berbelok ke  kiri  dari  arah  sudut  serang  roket sebesar 45 derajat.
Dengan  dasar  kenyataan  tersebut, maka keadaan optimal kondisi peluncuran untuk  roket  RUM  dengan  kecepatan angin  di  atas  5  m/det  dapat  dilakukan
No. Kec angin (m/det) Arah angin (derajat) Sudut zimuth (derajat) Arah jatuh roket 1 0 0 0 0 2 5 0 0 0 3 5 0 +45 0 4 5 +45 0 0 5 5 +45 +90 +60 6 10 0 0 +180 7 10 0 +45 0 8 10 +45 0 +180 9 10 +45 +90 +45
penurunan  sudut  serang  roket  pada  60 derajat,  azimuth  +45  derajat  dari  arah angin,  dan  pemberian  beban  penahan sebesar  20  kg,  untuk  menjamin  arah roket  sesuai  dengan  daerah  aman  yang ditetapkan.

## 5  KESIMPULAN
Hasil  penelitian  menunjukkan bahwa  arah  angin  dan  kecepatan  angin berpengaruh  signifikan  terhadap  arah terbang  roket.  Adanya  penahan  beban dapat  merubah  kecepatan  awal  roket sehingga dapat meningkatkan kestabilan terbang roket. Hasil optimasi menunjukkan  bahwa  pengaturan  sudut azimuth roket 60 derajat dengan arah 90 derajat  dari  arah  angin  dapat  membuat roket stabil dan jatuh pada daerah aman peluncuran (500 m).

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terimakasih  diucapkan  kepada Kepala Pusat Teknologi Roket yang telah memberikan  fasilitas  dan  biaya  untuk tercapainya  penelitian  ini  berlangsung. Terimakasih  juga  diucapkan  kepada Saudara  Agus  Aribowo,  Kepala  Bidang Program  dan  Fasilitas,  Pustekbang LAPAN atas ide dasarnya.

## DAFTAR RUJUKAN
Galejs,  Robert,  2012. Wind  Instability — What Barrowman Left Out .
Griner,  Gary  M.,  1967. Effect  of  Rocket  Thrust- Time Curve on Wind Dispersion . LAPAN,  2010. Buku  Pedoman  Workshop  Roket RUM , LAPAN, Jakarta. LAPAN,  2015. Buku  Panduan  Lomba  Muatan Roket KOMURINDO Tahun 2015 , LAPAN, Jakarta.
Riadhi, H.S., 2012. Roket  RUM Sebagai Sarana Pembelajaran  Roket  Pengorbitt  Satelit , Prosiding  Seminar  Nasional  JASAKIAI, Yogyakarta.
Sutton,  G.P.  dan  Biblarz,  O.,  2011. Rocket Propulsion Elements , 9 th ed., John Wiley
& Son, New York.
Wibowo,  H.B.  dan  Riyadl,  A.,    2015. Analisis Kinerja  Roket  Rum  untuk  Peningkatan Keberhasilan  Lomba  Muatan  Roket Antar  Mahasiswa ,  Majalah  Sains  dan Teknologi  Dirgantara,  No.  1,  Vol.  2, Jakarta.
Wibowo,  H.B.,  2012. Efektifitas  Kinerja  Roket RUM ,  Prosiding  Seminar  Nasional JASAKIAI, Yogyakarta.
Wibowo,  H.B.,  2015. Laporan  Penelitian Pengembangan  Roket  RUM ,  Laporan Teknis Pusat Teknologi Roket, LAPAN. Zyluk,  Andrej,  2014. Numerical  Simulation  Of The  Effect  Of  The  Wind  On  The  Missile Motion ,  Journal  Of  Theoretical  And Applied Mechanics.
DEKOMPOSISI TERMAL PROPELAN KOMPOSIT BERBASIS AMONIUM PERKLORAT/HYDROXY TERMINATED POLYBUTADIENE (AP/HTPB)
(THE THERMAL DECOMPOSITION ANALYSIS OF AMMONIUM PERCHLORATE/HYDROXYTERMINATED POLYBUTADIENE (AP/HTPB) COMPOSITE SOLID PROPELLANT)
Wiwiek Utami Dewi 1 , dan Yulia Azatil Ismah Pusat Teknologi Roket Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Raya LAPAN No. 2, Mekarsari, Rumpin, Bogor 16350 Indonesia
1 e-mail: wiwiek.utami@lapan.go.id/wiwiekdewi@gmail.com Diterima 22 Maret 2016; Direvisi 11 Mei 2016; 2015; Disetujui 17 Juni 2016

## ABSTRACT
Thermal  decomposition  process  of  AP/HTPB  solid  propellant  type  RUM,  450  and  1220  were investigated by DTG60 (Differential Thermogravimetric) with operational parameters: temperature 30 – 400 o C, nitrogen flow rate 50 ml/min, and heating rate 2.5 C/min. Thermal decomposition analysis will be  the  first  step  of  decomposition  kinetics  research  in  determining  life  time  of  the  propellant.  TGA curve  of  propellant  RUM  was  found  to  be  two  staged  meanwhile  the  thermal  decomposition  of propellant 450 and 1220 has become one staged. The DTA curve/thermogram of propellant RUM show the  formation  of  intermediate  product  before  full-length  decomposition.  Unlike  propellant  RUM,  DTA curves of propellant 450 and 1220 do not show the formation of intermediate product. Decomposition process  of  propellant  450  and  1220  accelerate  by  Al  presence.  The  difference  between  AP  modal  on propellant  450  and  1220  show  insignificance  effect  to  the  amount  of  decomposition  energy consumption.
Kata kunci: Dekomposisi, Propelan, DTA, TGA, DTG

## ABSTRAK
Proses dekomposisi termal propelan padat AP/HTPB jenis RUM, 450 dan 1220 telah dianalisis menggunakan Differential  Thermogravimetric 60  (DTG)  dengan  parameter  operasi:  suhu  30  -  400 ⁰ C, atmosfer  nitrogen  berlaju  alir  50  ml/menit,  dan  laju  pemanasan  2,5 ⁰ C/menit.  Analisis  dekomposisi termal  adalah  langkah  awal  penelitian  kinetika  dekomposisi  propelan  dalam  menentukan life  time propelan. Kurva TGA menunjukkan bahwa propelan RUM mengalami proses dekomposisi dua tahap sedangkan  propelan  450  dan  1220  mengalami  proses  dekomposisi  satu  tahap.  Kurva  DTA/ termogram  proses  dekomposisi  propelan  RUM  menunjukkan  adanya  pembentukan  produk intermediate sebelum akhirnya terdekomposisi sempurna. Berbeda dengan propelan RUM, termogram propelan  450  dan  1220  tidak  menunjukkan  terbentuknya  produk intermediate .  Proses  dekomposisi propelan 450 dan 1220 terakselerasi oleh keberadaan Al. Perbedaan modal AP pada propelan 450 dan 1220 ternyata tidak begitu berpengaruh pada nilai konsumsi energi proses dekomposisi.
Keywords: Decomposition, Propellants, DTA, TGA, DTG

## 1  PENDAHULUAN
Dekomposisi
adalah
proses
dimana  senyawa  kimia  kompleks  rusak atau hancur atau terpecah-pecah menjadi  senyawa  kimia  yang  jauh  lebih sederhana.  Proses  dekomposisi  yang disebabkan  karena  adanya  paparan panas  disebut  dekomposisi  termal.  Suhu dekomposisi suatu material adalah suhu dimana material tersebut terdekomposisi secara kimia.
Pada  makalah  ini  akan  dibahas analisis  proses  dekomposisi  termal  tiga jenis propelan komposit yang diproduksi oleh  LAPAN  diantaranya  propelan  RUM, RX450,  dan  RX1220.  Ketiga  propelan tersebut  memiliki  ciri  khas  yang membedakan  satu  sama  lain.  Propelan RUM  merupakan  propelan  AP/HTPB bimodal  (AP  dua  ukuran  partikel). Propelan  RX450  merupakan  propelan Al/AP/HTPB  bimodal.  Sementara  itu, propelan  RX1220  adalah  propelan Al/AP/HTPB  trimodal  (AP  tiga  ukuran partikel).
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah untuk  memaparkan,  menjelaskan  dan menganalisis  pola  dekomposisi  termal pada kondisi slow cook-off atau pemanasan  perlahan  dengan  bantuan alat DTG. Penelitian ini akan memberikan  penjelasan  lebih  rinci tentang  perbedaan  pola  dekomposisi propelan  AP/HTPB,  propelan  Al/AP/
HTPB  bimodal  serta  propelan  Al/AP/ HTPB trimodal.
Pemahaman mengenai karakteristik dekomposisi  termal  propelan  adalah langkah  pertama  dalam grand  design tahapan penelitian kinetika dekomposisi propelan. Pola dekomposisi sangat menen- tukan  modeling  matematika  dari  proses kinetika  dekomposisi  propelan.  Pada riset  selanjutnya,  ketiga  nilai  kinetika triplet (energi aktivasi, konstanta arhennius  dan  konstanta  laju  reaksi) serta model dekom-posisi termal propelan akan  ditentukan.  Nilai  triplet  kinetika propelan  akan  memberikan  informasi mengenai life  time propelan  dan  lebih jauh  lagi  akan  memberikan  pedoman bagi sistem penyimpanan produk propelan dan roket.
Komponen penyusun utama propelan  komposit  adalah  ammonium perklorat  (AP)  sebagai  oksidator  dan hydroxyterminated  polybutadiene (HTPB) sebagai matriks pengikat ( binder ). Selain kedua  material  utama tersebut, propelan komposit biasanya ditambahkan zat aditif untuk meningkatkan sifat balistik propelan.  Zat  aditif  yang  biasa  dipakai adalah  logam  dan  oksida  logam.  Salah satu  zat  aditif  yang  paling  popular  dan digunakan  LAPAN  adalah  aluminium (Al).  Al  sering  disebut solid fuel .  Al meningkatkan nilai kalor (energi) pembakaran propelan.
Selain  penambahan  aditif  seperti yang  sudah  disebutkan  sebelumnya, kinerja  propelan  juga  dipengaruhi  oleh ukuran  partikel  AP.  Ukuran  partikel  AP yang lebih kecil akan meningkatkan luas permukaan  propelan  sehingga  proses pembakaran  propelan  menjadi  semakin cepat.  Propelan  RX1220  menggunakan konsep  trimodal  untuk  meningkatkan kinerjanya.
Rodic dan Bajlovski (2006) melakukan  penelitian  tentang  pengaruh penggunaan  tiga  ukuran  AP  (trimodal) pada  kecepatan  bakar  propelan.  Rodic dan  Bajlovski  menggunakan  AP  ukuran 400  µm,  200  µm  dan  80  µm.  Hasil penelitian  Rodic  dan  Bajlovski menun- jukkan  bahwa  semakin  besar  fraksi  AP ukuran  80  µm  maka  kecepatan  bakar semakin  meningkat.  Kecepatan  bakar meningkat  hingga  25%  ketika  perban- dingan AP 200 µm dan 80 µm adalah 1 : 1. Sementara itu kecepatan bakar terendah diperoleh  ketika  fraksi  AP  ukuran  400 µm terbesar.
Seperti  yang  sudah  dijelaskan sebelumnya,  makalah  ini  tidak  akan membahas pengaruh ukuran partikel AP atau  penambahan  Al  pada  kinerja keseluruhan  propelan  seperti  kecepatan bakar atau spesifik impuls, namun lebih kepada  menganalisis  perbedaan  proses dekomposisi  yang  terjadi  pada  ketiga jenis propelan.
Banyak  studi  yang  sudah  dilaku- kan untuk menyelidiki proses dekomposisi termal propelan. Salah satunya dilakukan oleh Liu Leili, dkk pada 2004. Penelitian tersebut  menyimpulkan  bahwa  proses dekomposisi  propelan  sangat  dipengaruhi oleh  jenis  dan  ukuran  partikel  aditif balistik yang ditambahkan. Penambahan Al ukuran mikro memberikan efek katalitik terendah  sementara  penambahan  Cu dan  NiCuB  ukuran  nano  memberikan efek  katalitik  terbaik.  Cu  dan  CuNiB mempercepat  terjadinya  dekomposisi termal karena berhasil menurunkan suhu dekomposisi  eksotermis  propelan  yang ditandai  dengan  bergesernya  puncak
eksotermis  kedua  sebesar  34 ⁰ C  pada termogram.
Lalith  V  Kakumanu,  dkk  (2014) melakukan  penelitian  proses dekomposisi termal pada propelan komposit AP-HTPB yang  ditambahkan  katalis  pembakaran dari  jenis metal  phthalocyanines (CuPc, CoPc dan FePc) pada rentang suhu 30 ⁰ C – 500 ⁰ C.  Hasil  penelitian  menunjukkan bahwa  katalis  tersebut  mempersingkat proses  dekomposisi  termal  propelan AP/HTPB.  Proses  dekomposisi  yang awalnya  terdiri  dari  3  tahap  menjadi hanya  2  tahap.  Katalis  pembakaran terbaik  pada  penelitian  tersebut  adalah FePc karena berhasil menurunkan suhu dekomposisi  eksotermis  propelan  sebesar 94 ⁰ C pada termogram.
Dekomposisi termal propelan dapat  diamati  menggunakan  instrumen analisis  termal.  Analisis  termal  adalah pengukuran  perubahan  fisik  suatu  zat sebagai  fungsi  dari  suhu.  Salah  satu instrumen  analisis  termal  yang  umum dipakai  adalah Differential  Thermal Analysis  -  Thermogravimetry (DTA-TG). DTA-TG  adalah  intergrasi  dari  DTA  dan DTG  dalam  satu  instrumen.  Pada  DTA- TG,  perubahan  massa  dan  profil  termal suatu  material  direkam  secara  terus- menerus  selama  sampel  dipanaskan dalam tungku dengan kondisi tertentu.

## 2  METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1 Material
Bahan propelan berasal dari Dalian Clorate  Co.  LTD.  HTPB  dengan  berat molekul  2300  –  2800  dan  kandungan isomer  Cis  12,63%,  Trans  23,37%,  dan Vinil  35,34%. Curing  agent yang  diguna- kan  adalah  TDI  (Toluene-2,4-diisocyanate 80  %  dan  Toluene-2,6-diisocyanate  20 %). Ammonium perchlorate (AP) memiliki 4  macam  ukuran  partikel  400µm  ±  25 µm,  200µm  ±  25  µm,  100µm  ±  15  µm, dan  50µm  ±  15  µm.  Al powder 99% dengan ukuran partikel 30µm.

## 2.2 Proses Manufaktur Propelan
Propelan  padat  diformulasikan dengan  menggunakan  bahan  HTPB
sebagai matriks pengikat ( binder ) dan AP sebagai  oksidator.  Proses  produksi motor  roket  LAPAN  dilakukan  dengan perpaduan  antara  metode free  standing dan case  bonded .  Propelan  dibuat terpisah menggunakan cetakan propelan (Dewi, 2014).
Bahan  AP  dikeringkan  terlebih dahulu  selama  4  jam  pada  suhu  60 ⁰ C untuk  menurunkan  kadar  air,  untuk bahan  AP  400  µm  setelah  dikeringkan dilakukan  proses grinding untuk  mem- perkecil  ukuran  partikel.  Proses  pem- buatan  propelan  dimulai  dengan  proses pencampuran  HTPB  dan  TDI  dalam kondisi  vakum  0,1  kPa  pada  suhu  50  – 60 ⁰ C. Matriks binder kemudian ditambah- kan Al. AP selanjutnya ditambahkan mulai dari  ukuran  partikel  terbesar  hingga terkecil agar bahan AP tercampur dengan homogen. Proses casting slurry propelan dilakukan  dengan  kondisi  vakum  75 cmHg.  Propelan  dimatangkan  dalam oven bersuhu 60 ⁰ C selama 22 jam.
Pada penelitian ini propelan yang digunakan  ada  tiga  jenis  yaitu  propelan RUM,  450,  dan  1220.  Komposisinya adalah sebagai berikut:
 Propelan  RUM  terdiri  dari  HTPB:TDI 15:1; AP 80% dengan perbandingan AP 200µm:50µm 1:1.
 Propelan  450  terdiri  dari  HTPB:TDI 15:1; AP 75% dengan perbandingan AP 400µm:200µm 1:1; Al 30µm 7,5%.
 Propelan  1220  terdiri  dari  HTPB:TDI 15:1; AP 77,5% dengan perbandingan AP 200µm:100µm: 50µm1:1:1;Al 30µm 7,5%.

## 2.3 Analisis Termal DTA-TG
Analisis  termal  adalah  cabang dari  ilmu  material  yang  mempelajari perubahan  sifat  material  sebagai  fungsi dari  suhu.  Pada  DTA-TG  sampel  dan material  referensi  dipanaskan  dalam sebuah  tungku  pemanas  dengan  laju panas  konstan  hingga  mencapai  suhu tertentu  (dipanaskan  dalam  atmosfer inert  N 2 ).  Ketika  sampel  dan  material referensi  (Al 2 O 3 ) dipanaskan  bersama- sama  akan  terjadi  perubahan  fasa  dan proses  termal  pada  sampel  sehingga
mengakibatkan  terjadinya  perbedaan suhu  antara  sampel  dan  referensi. Perubahan  fasa  yang  terjadi  juga mengakibatkan perubahan massa sampel (Dewi, 2015).
DTA akan mengukur dan merekam perbedaan suhu (ΔT) antara sampel dan senyawa  referensi.  ΔT  akan  memper- lihatkan  perubahan  suhu  yang  positif atau  negatif  ketika  sampel  merespon kenaikan  suhu  yang  terjadi  selama proses  pemanasan.  Perubahan  suhu akan dikonversi menjadi perubahan energi selama proses pemanasan. Sementara itu, TGA mengukur dan merekam perubahan massa  sampel  (Δm)  selama  proses pemanasan.  Perubahan  energi  dan massa  kemudian  diplot  terhadap  suhu dan atau waktu.
Instrumen  yang  dipakai  pada penelitian ini adalah DTG-60 Shimadzu. Data akuisisi alat DTG-60 menggunakan bantuan  perangkat  lunak  TA-60WS. Perangkat  lunak  ini  memberikan  kurva profil  perubahan  massa  dan  energi  dari material  secara real  time .  Data  tersebut kemudian  diolah  dengan  perangkat lunak  TA60  untuk  menghasilkan  data termal  seperti berat hilang  ( weight  loss ) , kalor/entalpi proses termal (∆H), puncak eksotermis  –  endotermis,  dll.  Nilai konsumsi  energi  proses  dekomposisi (∆H)  diperoleh  dari  integrasi  luasan kurva  DTA  material.  Pengujian  termal dilakukan dengan parameter operasi alat DTG-TA  pada  suhu  operasi  30  -  400 ⁰ C, atmosfer  nitrogen  berlaju  alir  50  ml/ menit, dan laju pemanasan 2,5 o C/menit. Pemanasan  propelan  pada  DTG akan  memberikan  gambaran  mengenai proses  dekomposisi  secara slow  cook-off (pemanasan perlahan). Pengamatan proses dekomposisi  termal  terbaik  dilakukan dengan laju pemanasan rendah sehingga semua  tahapan  dekomposisi  dapat terdeteksi dan direkam dengan lebih baik. Goncalves,  dkk  (2013)  menggunakan laju pemanasan 0,33K/s pada pengujian dekomposisi  termal  propelan  AP/HTPB. Goncalves  juga  mengungkapkan  bahwa ketika  laju  pemanasan  yang  digunakan
terlalu tinggi, proses dekomposisi propelan akan  menjadi  tidak  selesai  secara sempurna.
Sampel
propelan dipotong kemudian diserut hingga menjadi seperti bubuk yang berukuran seragam. Sampel kemudian  diletakkan  pada  sampel  pan aluminium.  Material  referensi  yang digunakan adalah α-Al 2 O 3 . Berat sampel yang digunakan sekitar 11 mg.

## 3  HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik  dekomposisi  termal dari propelan RUM, 450 dan 1220 (seperti terlihat pada Gambar 2-1) telah diinves- tigasi  menggunakan thermogravimetric analysis (TGA).  Prosentase  berat  hilang dan  massa  residu  dari  setiap  sampel propelan  pada  suhu  30  –  400 ⁰ C  telah dievaluasi dan disajikan pada Tabel 2-1.
Sumbu x pada kurva TGA menyata- kan  suhu  dan  sumbu  y  menyatakan prosentase  berat  hilang  yang  terjadi selama  proses  pemanasan  propelan. Seiring  dengan  kenaikan  suhu,  massa
propelan akan berkurang (terdekomposisi). Kurva  TGA  terbagi  menjadi  dua  zona. Zona  1  berada  pada  rentang  suhu  30- 260 ⁰ C  dan  zona  2  berada  pada  rentang suhu  260-400 ⁰ C.  Propelan  mulai  me- ngalami  penurunan  massa  secara  masif pada  suhu  sekitar  260 ⁰ C.  Alasan  inilah yang  dijadikan  pertimbangan  dalam penetapan  suhu  260 ⁰ C  sebagai  titik pembagi zona.
Berat  residu  propelan  RUM (AP/HTPB)  adalah  yang  paling  rendah daripada  ketiga  propelan  tersebut. Sementara  berat  residu  propelan  450 dan  1220  (Al/AP/HTPB)  lebih  tinggi. Propelan dengan penambahan aluminium lebih  tahan  terhadap  paparan  panas. Aluminium  merupakan  aditif  logam sehingga  wajar  bila  prosentase  residu propelan  dengan  kandungan  Al  lebih rendah. Al memiliki titik leleh jauh lebih tinggi  dari  semua  komponen  penyusun propelan. Titik leleh Al ±660 ⁰ C sementara AP ±300 ⁰ C dan HTPB ±450 ⁰ C.
Gambar 2-1: Kurva TGA propelan
Tabel 2-1: PROFIL TGA PROPELAN Sampel Zona Suhu Awal Suhu Akhir Berat Hilang Berat Residu ( o C) ( o C) % % Propelan RUM 1 30 260 3.69 10.81 2 260 400 85.48 Propelan 450 1 30 260 2.40 21.44 2 260 400 76.16 Propelan 1220 1 30 260 2.23 18.70 2 260 400 79.06
Zona 1
Proses  dekomposisi  propelan RUM  yang  merupakan  propelan  virgin AP/HTPB  terjadi  dalam  dua  langkah penurunan massa. Penambahan Al pada komposisi  propelan  450  dan  1220 mengubah  proses  dekomposisi  propelan yang awalnya dua langkah menjadi satu langkah.  Pada  proses  dekomposisi propelan 450 dan 1220 terjadi penurunan massa tiba-tiba tidak bertahap.
Gambar  2-2  merupakan  kurva DTA  (termogram)  dekomposisi  propelan RUM,  450  dan  1220.  Sumbu  x  pada kurva DTA menyatakan suhu dan sumbu y  menyatakan  energi  yang  terjadi  pada proses  pemanasan  propelan.  Seiring dengan kenaikan suhu, terjadi perubahan  entalpi  (energi)  pada  sampel propelan.  Perubahan  energi  tersebut terlihat  dari  puncak  endotermis  dan eksotermis  yang  terjadi.  Kurva  DTA suatu  material  adalah  sidik  jari  termal material.  Kurva  ini  menggambarkan
respon  suatu  material  ketika  terpapar panas. Sama  seperti  kurva  TGA, termogram  dibagi  ke  dalam  dua  zona. Zona  1  berada  pada  rentang  suhu  30- 260 ⁰ C  dan  zona  2  berada  pada  rentang suhu 260-400 ⁰ C. Perilaku termal propelan  pada  suhu  30  –  400 ⁰ C  telah dievaluasi dan disajikan pada Tabel 2-2.
Ketiga  propelan  memiliki  puncak eksotermis  pertama  pada  suhu  sekitar 165-175 ⁰ C.  Puncak  eksotermis  pada rentang  suhu  tersebut  merupakan peristiwa hilangnya  air  atau kelembaban pada  suatu  propelan.  Pada  termogravi- metri,  dekomposisi  yang  terjadi  pada suhu  50-200 ⁰ C  berhubungan  dengan evaporasi uap air yang terabsorpsi pada matriks  polimer/komposit.  Evaporasi yang terjadi pada suhu 50-200 ⁰ C berlangsung  pada  daerah  volume  bebas ( free  volume  area ),  di  bagian  kosong antar  ikatan  silang  molekul  polimer/ komposit (Brun, 2007).
Gambar 2-2: Kurva DTA propelan
Tabel 2-2: PROFIL DTA PROPELAN
Sample Berat Zona 1 Zona 2 Puncak Ekso 1 Puncak Endo Puncak Ekso 2 Puncak Ekso 3 mg T ( o C) T ( o C) T ( o C) T ( o C) Propelan RUM 11.659 162.78 241.89 277.26 340.16 Propelan 450 11.502 172.60 245.11 - 313.31 Propelan 1220 11.401 166.15 242.18 - 352.37
Puncak endotermis
propelan terjadi  pada  suhu  sekitar  240-245 ⁰ C. Puncak  endotermis  ini  menunjukkan proses  perubahan  fasa  kristal  AP  dari bentuk  ortorombik  ke  kubik  (Liu  Leili, dkk,  2004)  (Kakumanu,  dkk,  2014) (Goncalves,  dkk,  2013).  Tidak  ada perbedaan  yang  mencolok  pada  puncak endotermis antara propelan satu dengan yang  lain.  Hal  ini  menandakan  bahwa ukuran  partikel  AP  tidak  berpengaruh pada suhu perubahan fasa kristal AP.
Secara  umum  tidak  terlihat  per- bedaan  bentuk  termogram  propelan pada zona 1. Perbedaan mencolok terjadi pada zona 2. Adanya puncak eksotermis setelah  terjadi  perubahan  fasa  AP  pada zona  1  menunjukkan  bahwa  proses dekomposisi propelan baru dapat terjadi ketika  partikel  AP  berubah  fasa  dan mulai terdekomposisi.
Proses dekomposisi termal propelan  RUM pada zona 2 terbagi dalam dua tahapan. Hal ini ditunjukkan dengan adanya dua puncak eksotermis (277,26 ⁰ C dan  340,16 ⁰ C).  Sementara  pada  zona  2 dekomposisi  propelan  450  dan  1220 hanya  terdapat  satu  puncak  eksotermis yaitu masing-masing pada suhu 313,31 ⁰ C dan 352,27 ⁰ C.
Pada  propelan  RUM,  puncak eksotermis  yang  terjadi  pada  suhu 277,26 ⁰ C  berkaitan  dengan  terjadinya dekomposisi  parsial  dari  propelan  dan pembentukan produk intermediate . Sementara itu, puncak eksotermis kedua yang  terjadi  pada  suhu  340,16 ⁰ C menunjukkan proses dekomposisi lengkap dari  produk intermediate ke  produk volatile (Liu  Leili,  dkk,  2004).  Produk intermediate berupa  gas  hasil  proses depolimerisasi  HTPB  seperti  butadiena (Chen, dkk, 1991).
Mekanisme  dekomposisi  propelan AP/HTPB  dapat  diilustrasikan  melalui langkah-langkah berikut ini:
 Langkah  pertama.  Proses  disasosiasi– sublimasi AP terjadi pada suhu rendah (<300 ⁰ C) (Kakumanu, dkk, 2014).
NH 4 ClO 4  NH 3 + HClO 4
 Langkah  kedua.  HTPB  terpirolisis membentuk beberapa produk gas utama antara  lain  butadiena,  siklopentena,
1,3-sikloheksadiena, dan 4-
vinilsikloheksena (Cai, dkk, 2008).
 Langkah  ketiga.  Segera  setelah  terjadi perubahan fasa AP, AP terdekomposisi dan  produk  pirolisis  HTPB  terbentuk. Produk-produk gas  tersebut kemudian bereaksi dengan HClO4, menghasilkan senyawa  hydrogen  dan  membentuk HCl dan H 2 O. Kemudian residu karbon bereaksi dengan O 2 untuk membentuk CO dan CO 2 (Kakumanu, dkk, 2014). Seperti sudah dipaparkan sebelumnya, berbeda dengan termogram propelan RUM yang memiliki dua puncak eksotermis,  termogram  propelan  AP/Al/ HTPB (propelan 450 dan propelan 1220) hanya  memiliki  satu  puncak  eksotermis. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan Al memberikan pengaruh yang signifikan pada  proses  dekomposisi  termal  dan pembakaran propelan.
Hilangnya  puncak  eksotermis kedua pada propelan dengan kandungan Al menunjukkan bahwa penambahan Al memberikan  efek  katalitik  dalam  proses dekomposisi  propelan.  Penambahan  Al meningkatkan  ekstraksi  O 2 dari  HClO 4 karena terjadi reaksi redoks yang meng- akibatkan  laju  reaksi  total  meningkat (Kakumanu, 2014).
Walaupun penambahan Al menurunkan konsumsi energi total pada proses  dekomposisi  namun  perbedaan jenis  modal  AP  yang  digunakan  tidak begitu  berpengaruh  pada  konsumsi energi  total  proses  dekomposisi (Tabel 2- 3).  Energi  dekomposisi  adalah  jumlah energi  yang  diperlukan  untuk  proses dekomposisi  propelan,  bukan  kalor pembakaran. Tidak ada korelasi langsung antara  besarnya  energi  dekomposisi dengan kinerja propelan.
Tabel 2-3: KONSUMSI ENERGI PROSES DEKOMPOSISI PROPELAN
Sample Berat Konsumsi Energi Proses Dekomposisi mg kJ/g Propelan RUM 11.659 26,28 Propelan 450 11.502 20,76 Propelan 1220 11.401 22,98
Ukuran  partikel  serbuk  Al  yang lebih  kecil  dari  propelan  juga  turut memberikan sumbangan pada percepatan reaksi propelan AP/Al/HTPB. Oleh karena ukuran  partikel-nya  yang  kecil,  luas permukaan serbuk Al lebih luas. Hal ini memungkinkan  Al  dapat  menyerap molekul  reaktif  gas  hasil  dekomposisi  AP dan HTPB lebih banyak pada permukaannya  sehingga  mempercepat reaksi. Berdasarkan termogram propelan pada  Gambar  2-2,  propelan  450  dan 1220 (AP/Al/HTPB) terdekomposisi tanpa pembentukan produk intermediate sehingga puncak eksotermis kedua tidak muncul.  Penambahan  Al  pada  propelan AP/HTPB mempercepat reaksi pembakaran  dan  meningkatkan  energi propelan.

## 4  KESIMPULAN
Pola  dekomposisi  propelan  AP/ HTPB serta propelan Al/AP/HTPB bimodul dan trimodal memiliki perbedaan.
Propelan RUM (AP/HTPB) terdekomposisi dalam dua tahap sementara propelan 450 (Al/AP/HTPB bimodul) dan
1220 (Al/AP/HTPB  trimodul)  terdekomposisi dalam satu tahap. Pada proses dekomposisi  propelan  RUM  terbentuk produk  antara  ( intermediate )  sebelum akhirnya terdekomposisi sempurna. Sementara  itu  pada  propelan  450  dan 1220  tidak  terbentuk  produk  antara ( intermediate ) karena proses dekomposisi terakselerasi  dengan  keberadaan  Al. Perbedaan  moda  AP  pada  propelan  450 dan 1220 ternyata tidak begitu berpengaruh pada nilai konsumsi energi proses dekomposisi.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  ditujukan pada  Drs.  Sutrisno,  M.Si  dan  Dr.  Heru Supriyatno  selaku  pembimbing.  Ucapan terima kasih juga ditujukan pada rekan- rekan peneliti, perekayasa dan teknisi di Laboratorium  Insulasi  Termal,  dan Laboratorium Proses Propelan,
Pustekroket, LAPAN.

## DAFTAR RUJUKAN
Brun,  E;  Rain,  P;  Teissedre,  G;  Guillermin,  C dan Rowe, S, 2007. Hygrothermal Aging
of  Filled  Epoxy  Resins .  International Conference on Solid Dielectrics UK. Cai,  Weidong;  Thakre,  Piyush  dan  Yang,  Vigor, 2008. A  Model  of  AP/HTPB  Composite Propellants  Combustion  in  Rocket  Motor Environments. Combustion  Science  and Technology, 180 : 2143 – 2169.
Chen,  J.K  and  Brill,  T.B,  1991. Chemistry  and Kinetics of Hydroxylterminated Polybutadiene (HTPB) and Diisocyanate – HTPB Ploymers During Slow Decomposition and Combustion-like
Conditions. Combustion  and  Flame,  87: 217 – 232.
Dewi,  Wiwiek  Utami,  2014. Optimasi  Sistem Lining Motor Roket Padat RX1220 Melalui Perubahan Komposisi Material Liner dan Metode Lining. Jurnal Teknologi
Dirgantara, Vol 12, No. 1 : 27-36. Dewi,  Wiwiek  Utami,  2015. Identifikasi  Aging pada  Komponen  Polisulfida  Cair  Dalam Material  Liner  Menggunakan  Metode Analisis  Termal  DTG. Bunga  Rampai Hasil  Penelitian  Teknologi  Roket  Sonda Indonesia 2015 : 88 - 100.
Goncalves,  R.F.B.;  Rocco,  J.A.F.F  dan  Iha,  K., 2013. Thermal Decomposition Kinetics of Aged Solid Propellant Based on Ammonium Perchlorate–AP/HTPB Binder , 325 - 342 . http://dx.doi.org/10.5772/52109 , download 19 Mei 2015.
Kakumanu,  Lalith  V;  Yadav,  Narendra; Karmakar,  Srinibas,  2014. Combustion Study  of  Composite  Solid  Propellants Containing Metal Phthalocyanines. International  Journal  of  Aerospace Science, 3 (2) : 21 – 36.
Leili, Liu; Fengsheng, Li; Linghua, Tan; Min, Li dan Yi, Yang, 2004. Effects of Metal and Composite  Metal  Nanopowders  on  The Thermal  Decomposition  of  Ammonium Perchlorate  (AP)  and  The  Ammonium Perchlorate/Hydroxyterminated Polybutadiene (AP/HTPB) Composite Solid Propellant. Chinese  J.  Chem.  Eng.,  12 (4) : 595 – 598.
Rodic,  Vesna  dan  Bajlovski,  Miomir,  2006 . Influence of Trimodal Fraction Mixture of Ammonium  Perchlorate  on Characteristic of  Composite  Rocket  Propellant. Scientific Technical Review, Vol LVI, No.2 : 38 - 44. Sutton,  G.P  and  Biblarz,  Oscar,  2001. Rocket Propulsion  Elements, 7th  Edition,  John Wiley & Sons, New York.

## APLIKASI CFD DALAM PENENTUAN PERFORMA MESIN TURBOFAN MODEL CFM56-5B YANG MENGALAMI CACAT PADA KIPAS UNTUK KEPUTUSAN MAINTENANCE
CFD APPLICATION IN THE DETERMINATION OF TURBOFAN ENGINE MODEL CFM56-5B PERFORMANCE WHICH HAS FAN DEFECT FOR MAINTENANCE DECISION
Vicky Wuwung 1 , Puspa Wandani, Carolus Bintoro Program Studi Teknik Aeronautika, Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung
Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga, Parongpong, Kabupaten Bandung Barat, Jawa Barat 40012
1 e-mail: vicky_pn98@yahoo.com
Diterima 19 April 2016; Direvisi 27 Mei 2016; Disetujui 31 Mei 2016

## ABSTRACT
This  paper  deals  with  the  study  of  damage  assessment  that  occurred  on  the  fan  blade  of turbofan engine CFM 56-5B. The damage requires a maintenance decision, whether a fan blade is still capable to be used or needs to be repaired/replaced. Although regulations stipulate that such damage is still acceptable, but it should be studied in terms of performance, whether the fan still can give a good  performance  or  not.  The  study  was  conducted  by  simulating  CF  M56-5B  on  CFD-Numeca software with the fan blade in good and defects conditions. The defects on all the blade is a dent lies on 70% span blade with 0.069” depth on the leading edge to simulate the damage caused by a bird strike. In Numerical simulation, the flow is modeled steady and Spallart- Almaras turbulent model is used . Numerical simulation result show engine performance is reduced in take-off condition for 14% for thrust and 16% for efficiency, and 55% for thrust and 54% for efficiency for cruise condition. This engine performance reduction in take-off condition based on AC 25-13 regulation is definitely save and there  is  no  need  of  repair  or  replacement  action.  Meanwhile,  for  cruise  condition,  this  engine performance  reduction  means  much  higher  fuel  consumption  although  safe  condition  is  reached. Thus, based on AC 25-13, engine performance reduction in this case leads to a maintenance decision of no need to repair or replacement action.
Keywords : CFM 56-5B Bilah kipas, Dent cacat, CFD Numeca, Efficiency Kipas, Performance

## ABSTRAK
Penelitian  ini  membahas  mengenai  kajian  kerusakan  yang  terjadi  pada  bilah  kipas  mesin turbofan CFM56-5B. Kerusakan tersebut memerlukan adanya sebuah keputusan maintenance , apakah bilah  kipas  tersebut  masih  layak  digunakan  ataukah  perlu  di repair atau  diganti.  Meskipun  regulasi menetapkan  bahwa  kerusakan  tersebut  masih  dapat  diterima,  namun  perlu  ditinjau  dari  segi performanya, apakah kipas masih dapat memberikan performa yang baik atau tidak. Kajian dilakukan dengan    menyimulasikan  model  bilah  kipas  CFM56-5B  pada  kondisi  baik  dan  cacat  pada  perangkat lunak  CFD-Numeca  di  kondisi take-off dan cruise .  Cacat  pada  bilah  berupa dent dengan  kedalaman 0.069”  dan  terletak  seragam  di  semua  bilah  pada  70% span bilah  di  bagian leading  edge sebagai simulasi kerusakan akibat adanya bird strike . Simulasi numerik dilakukan dengan kondisi pemodelan aliran steady ,  dan  menggunakan  model  turbulen  Spallart-Allmaras.  Hasil  simulasi  numerik menunjukkan adanya  penurunan  performa  mesin  pada Thrust di  kondisi take - off sebesar  14%  dan penurunan  efisiensi  sebesar  16%,  sedangkan  pada  kondisi cruise ,  penurunan Thrust dan  efisiensi berturut-turut  adalah  sebesar  55%,  dan  54%.  Penurunan Thrust pada  saat take-off berdasarkan regulasi AC 25-13 adalah aman dan tidak perlu dilakukan repair atau replacement . Namun, meskipun aman,  mesin  akan  boros  bahan  bakar  ketika  berada  dalam  kondisi cruise sehingga  perlu  dilakukan repair atau replacement .  Penentuan  keputusan maintenance jika  didasarkan  pada  regulasi  AC  25-13 pada akhirnya adalah tidak diperlukannya repair atau replacement pada bilah kipas.
Kata kunci : Bilah kipas CFM56-5B, Kerusakan dent, CFD Numeca, Efisiensi Kipas, Performa mesin

## 1   PENDAHULUAN
Foreign  Object  Dama ge  atau disingkat  dengan  FOD  merupakan kerusakan  yang  disebabkan  oleh  suatu object /benda  yang  terbawa  masuk  oleh aliran  udara  ke  dalam  mesin. Object yang  dimaksud  dapat  berupa  batu, hewan,  benda  metal,  atau  serpihan lainnya. Object tersebut dapat mengakibat- kan impact yang  cukup  besar,  sehingga dapat menyebabkan berbagai kerusakan pada mesin ,  terutama  bilah  kipas pada turbofan.
Kerusakan  pada  bilah  kipas, umumnya  dapat  berupa cracking , dent, dll.  Kerusakan  akibat  FOD  umunya terdistribusi  sepanjang leading  edge mulai  dari platform hingga tip ,  sehingga dapat menyebabkan penurunan performa pada  kipas.  Besar  kecilnya  penurunan performa  kipas  tergantung  pada  tingkat kerusakannya.
Tujuan  dilakukannya  penelitian ini  adalah  untuk  mengetahui  seberapa besar  penurunan  performa  pada  kipas yang  cacat  akibat  adanya  FOD  dengan cara  membandingkan  performa  dua keadaan  kipas  yaitu  tanpa  cacat  ( non- defect )  dan  dengan  cacat  ( defect )  yang
sama  pada  setiap  bilah  kipas.  Performa kedua  keadaan  kipas  tersebut  diperoleh dari  simulasi  numerik  CFD.  Dari  hasil perbandingan  performa  kedua  keadaan kipas  tersebut  maka  kemudian  dapat diperoleh  sebuah  keputusan maintenance apakah  kipas  tersebut  perlu  di repair atau  tidak  dengan  mengacu  pada regulasi yang berlaku (AC 25-13).
Selanjutnya,  pada  penelitian  ini, kajian  simulasi  numerik  performa  kipas yang  dilakukan  adalah  hanya  pada bagian  kipas  mesin  turbofan  CFM56-5B dan mengacu pada saat kondisi terbang cruise dan take-off . Selain itu, kajian ini hanya  terfokuskan  pada  penurunan performa  dari  sisi  aerodinamika  saja, sehingga  pengaruh  deformasi  struktur kipas  terhadap  performa  kipas  dapat diabaikan  atau  kipas  dianggap rigid body dan  pada  akhirnya  pengambilan keputusan maintenance dilakukan berdasarkan performa aerodinamika saja.

## 2  TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Mesin Turbofan
Mesin Turbofan merupakan variasi  modern  dari  mesin  turbin  gas. Pada  mesin  turbofan , bagian core
dikelilingi oleh kipas pada bagian depan dan  dilengkapi  dengan  turbin  di  bagian belakang  mesin.  Kipas  dan  turbin tersebut  terdiri  dari  banyak  bilah  yang terhubung oleh sebuah shaft (Gambar 2-1).
Gambar 2-1: Diagram Skematik Mesin Turbofan
(Mattingly, Ohain, 2006)
Pada  mesin  turbofan,  aliran  udara akan terbagi menjadi dua bagian setelah melewati kipas pada bagian depan, yaitu aliran panas ( hot flow ) dan aliran dingin ( cold flow ). Hot flow adalah aliran udara yang akan diteruskan menuju kompresor, kemudian ruang bakar, turbin serta core exhaust dengan  temperatur  tinggi. Cold flow adalah  aliran  yang  langsung diarahkan untuk dilepaskan ke atmosfer melalui  kipas exhaust .  Kedua  aliran tersebut  akan  meningkat  kecepatannya setelah  melewati exhaust yang  meng- akibatkan  timbulnya  gaya  dorong  atau Thrust (Gambar 2-2).
Gambar  2-2:  Aliran  udara  pada turbofan ( Hall, Nancy, 2015)
Gaya dorong pada mesin turbofan dapat  dinyatakan  dalam  persamaan hukum kekekalan momentum sbb:
(2-1)
Dengan  asumsi steady ,  dan  absennya body  force ,  maka  persamaan  2-1  dapat disederhanakan menjadi:
(2-2)
Atau dapat disederhanakan lagi menjadi :
(2-3)
Untuk P e – P 0 =  0,  maka  persamaan thrust mesin turbofan menjadi:
(2-4)
Dari persamaan 2-4, dapat dibuat suatu  parameter  yang  disebut bypass ratio (λ)  yang  merupakan  perbandingan antara  laju  aliran  massa  pada cold  flow dengan hot  flow .  Semakin  tinggi  nilai bypass ratio , maka semakin tinggi efisiensi turbofan mesin tersebut (Wiranto, 2002).
Selanjutnya,  gaya  dorong  ( thrust ) pada turbofan yang  dihasilkan  oleh hot flow berkisar antara 15%-25%, sedangkan gaya  dorong  yang  dihasilkan  oleh cold flow berkisar antara 75%-85% [Cohen, H and  Saravanamuttoo,  HIH.,  1996].  Oleh karena  itu,  kerusakan  pada  permukaan kipas  yang  mengarah  pada cold  fl ow berperan besar dalam penurunan performa dari  mesin  turbofan  (penurunan thrust dan efisiensi).

## 2.2 Cacat pada Kipas Mesin Turbofan
Kerusakan  pada  bilah  kipas  dapat disebabkan oleh beberapa hal diantaranya adalah adanya FOD, fenomena icing , dan fatique .  Pada  saat  pesawat  udara  terbang di daerah dengan kerapatan udara rendah, maka  pesawat  akan  memerlukan  daya yang lebih besar dari kondisi normalnya untuk mendapatkan thrust yang
dibutuhkan.  Akibatnya,  mesin  pesawat harus bekerja lebih keras dan hal inilah yang  menjadi  salah  satu  faktor  utama terjadinya cacat pada bilah kipas (James and Jonathan, 2004).
Selanjutnya, Winfrey
(2013) mengatakan  bahwa  sebuah  fenomena berupa damaging  vortices yang  meng- akibatkan  munculnya  getaran  pada kipas  dan  kompresor  mesin  pada  saat pesawat terbang melakukan taxing dapat menyebabkan  struktur  bilah  dari  kipas dan kompresor mengalami fatique .
Gambar 2-3: Damaging  Vortex  [Winfrey,  Ryan, 2013]
Selain  itu,  James  A.  Turso  and Jonathan  S.  Lift,  (2004),  didalam investigasinya mendapatkan bahwa komponen  yang  sering  rusak  akibat adanya FOD adalah kipas dan kemungkinan  terbesar  kerusakan  yang terjadi  sebesar  44%  diakibatkan  oleh bird strike (Mabaso , 2011) (Gambar 2-4).
Gambar 2-4: Lokasi  kerusakan  pada  pesawat udara  akibat bird  strike (Mabaso , 2011)
Bentuk-bentuk  kerusakan  yang timbul  akibat  adanya bird  strike dapat berupa crack dan dent pada leading edge dari bilah kipas (Gambar 2-5 dan 2-6)
Gambar 2-5: Crack pada root bilah kipas akibat Bird Strike [Fischer Ulrich , 2010]
Gambar 2-6: Dent pada Leading  Edge  bilah kipas akibat Bird  Strike (B763, 2013)
2.3 Computational  Fluid  Dynamics untuk Simulasi Aliran Pada Mesin Turbofan
Computational  Fluid  Dynamics (CFD)  merupakan  sebuah  sistem  yang memodelkan dinamika fluida, perpindahan panas,  dsb  dalam  sebuah  persamaan matematik  yang  kemudian  diselesaikan dengan  metode  komputasi  numerik. Untuk  dinamika  fluida,  persamaan pemodelan  matematik  yang  digunakan adalah  persamaan  Navier-Stokes  yang dimodifikasi menjadi persamaan Reynolds Average  Navier-Stokes (RANS)  untuk memodelkan aliran turbulen. Persamaan RANS dapat dituliskan sbb:
(2-5)
Dengan  Ω  menyatakan  volume, dan  S  menyatakan  permukaan  dari control  volume ,  kemudian  U  adalah vektor  variabel  konservatif,  dan , , berturut  turut  adalah  vektor  flux  dari inviscid dan viskos, serta, merupakan source  term yang  dapat  berupa  gaya gravitasi  dsb.Pada  kasus turbomachinery , sangatlah  perlu  untuk  mendeskripsikan aliran  fluida  dalam  sistem  relatif sehingga persamaan RANS harus dibuat dalam  bentuk  sistem  relatif  untuk mendapatkan  solusi  dalam  kerangka acuan  relatif.  Pada  kerangka  acuan relatif, komponen – komponen U, , , , , , dan dapat dinyatakan sbb:
(2-6a) (2-6b) (2-6c) , ,
dan (2-6d)
Persamaan–persamaan  di  atas selanjutnya  diselesaikan  dengan  meng- gunakan metode numerik dengan metode diskritisasi  domain  fisik  volume  hingga ( finite  volume  method ),  dan  penerapan kondisi  batas  tertentu  untuk  kasus turbomachinery . [Numeca  User  Manual, 2015].
Pada  penelitian  ini,  digunakan NUMECA sebagai perangkat lunak solver persamaan  RANS  dengan  model  fluida udara perfect  gas dan  dalam  kondisi
steady .  Selanjutnya,  modul  turbulen yang digunakan adalah spallart-almaras, metode  diskritisasi  yang  digunakan adalah  skema central  difference ,  dan diselesaikan dengan menggunakan teknik multigrid .

## 3  METODOLOGI
Metodologi  penelitian  ini  dapat dilihat  pada  Gambar  3-1.  Dari  diagram alir  pada  Gambar  3-1  dapat  dilihat bahwa studi literatur merupakan langkah  awal  dalam  proses  simulasi kelayakan bilah kipas oleh adanya cacat ( dent ) . Pada  kajian  ini,  diperdalam pemahaman  mengenai  konsep  dasar, cacat  yang  kemungkinan  terjadi,  teori dasar  mesin  turbofan,  regulasi  dan maintenance .  Berdasarkan  pada  pema- haman mengenai mesin turbofan tersebut, maka dilakukan kajian mengenai perihal yang perlu diketahui untuk mendapatkan performa  dari  kipas.  Pada  tahapan  ini juga  dilakukan  pengumpulan  data mengenai  bilah  kipas mesin  turbofan CFM56-5B berupa data geometri, jumlah bilah, dan data operasional pada kondisi cruise dan take-off.
Analisis penurunan performa (efisiensi , tekanan dan thrust) Start Study Literatur Pembuatan Gambar fan defect dan non-defect Meshing A Pembuatan Laporan End Komputasi A ΔF takeoff Repair >25% Part Holding ≤25% AC 25-13
Gambar 3-1: Diagram alir
Data-data mengenai geometri bilah kipas  mesin  turbofan  CFM56-5B  yang telah terkumpul meliputi geometri airfoil pada root , midspan dan tip bilah kemudian
menjadi  acuan  dalam  penggambaran geometry model bilah kipas mesin turbofan CFM56-5B sebagai input simulasi numerik.
Penggambaran  geometri  bilah  kipas  ini dimulai  dengan  membuat  titik-titik koordinat dari airfoil bilah ( root , mid dan tip )  pada milimeterblock seperti  diperlihat- kan  pada  Gambar  3-2.  Kemudian  titik- titik  koordinat  tersebut  menjadi input pada perangkat lunak Microsoft Excel.
Gambar 3-2: Koordinat airfoil pada milimeterblock
Selanjutnya,  untuk  mendapatkan kurva airfoil dengan  tingkat  kehalusan yang  baik,  maka  dilakukan curve  fiting menggunakan fungsi spline pada perangkat lunak Matlab. Hasil dari curve fitting pada  perangkat  lunak  Matlab diperlihatkan pada Gambar 3-3.
Gambar 3-3: Hasil curviting
Pada  perangkat  lunak  inventor, titik-titik  koordinat  tersebut  saling dihubungkan sehingga membentuk sebuah airfoil ( root , mid ,  dan tip ). Kemudian airfoil
tersebut saling
dihubungkan sehingga membentuk sebuah  bilah  kipas.  Bilah  dibuat  dalam dua  variasi,  yaitu  bilah  dalam  keadaan baik (non-cacat) dan bilah dalam keadaan rusak/cacat  (cacat).  Cacat  pada  bilah tersebut berbentuk dent /penyok sebesar 0.069”  [CFM  Maintenace  Manual,  1999] seperti diperlihatkan pada Gambar 3-4.
Gambar 3-4: Bilah cacat dan non-cacat
Pembuatan gambar lainnya seperti hub , nozzle ,  dan shroud didapatkan dengan mengacu pada Gambar 3-5 yang kemudian dibuat titik-titik koordinatnya pada millimeterblock .
Gambar 3-5: Mesin CFM56-5B (CFM Mesin 56-
5B Maintenance Manual, 1999) Titik-titik koordinat tersebut selanjutnya di inpu tkan ke dalam perangkat lunak Microsoft Excel yang kemudian di export ke perangkat lunak inventor. Pada perangkat  lunak  inventor,  titik-titik koordinat  tersebut  saling  dihubungkan sehingga  membentuk  sketsa  kurva  dari shroud , nozzle , dan hub seperti diperlihat- kan pada Gambar 3-6.
Gambar 3-6: Sketch Shroud , nozzl e dan hub
Bilah  yang  telah  dibuat  di input ke  dalam  Numeca,  kemudian  dilakukan proses  pembuatan  domain meshing .
Proses meshing ini  dilakukan  dengan menggunakan  perangkat  lunak  Numeca IGG-Autogrid5  (64-bits).  Hasil  dari pembuatan domain meshing diperlihatkan pada Gambar 3-7.
Gambar 3-7: Hasil meshing
Domain dari geometry bilah kipas yang  telah  berhasil  di- meshing kemudian disimulasikan untuk mendapatkan karakteristik  aerodinamika  dari  bilah kipas.  Proses  simulasi  dilakukan  meng- gunakan perangkat lunak CFD NUMECA FineTurbo  90_3.  Parameter  simulasi yang  digunakan  disesuaikan  dengan kondisi  terbang  pesawat  airbus  A-320 yang  menggunakan mesin CFM56  saat terbang  dalam  keadaan economical cruise dengan tinggi terbang 37.000 feet atau sekitar 11.300 m di atas permukaan laut  dan  kecepatan  terbang  233  m/s, serta  pada  saat takeoff dengan  tinggi terbang 0 meter di atas permukaan laut dan kecepatan 79.17 m/s. Properti udara (tekanan,  temperatur,  dan  kerapatan udara) ditentukan dengan cara memasukan input dari  kondisi  terbang ke dalam perhitungan ISA.
Proses simulasi dilakukan dengan memvariasikan  nilai  dari mass  flow . Variasi dari mass flow ini mulai dari 120
…, 165 dan  500 kg/s. Adapun output yang didapatkan,  diantaranya temperature , pressure , thrust dan power.
Untuk mendapatkan kurva performa  dari  pada  kipas,  maka  setelah simulasi  selesai,  dilakukan  pemotongan di  sisi  depan  dan  belakang  kipas.  Dari hasil  pemotongan  tersebut  didapatkan nilai  dari  tekanan  dan  juga  temperatur tepat sebelum dan sesudah  kipas. Hasil dari  pada  CFView  diperlihatkan  pada Gambar 3-8.
Gambar 3-8: Hasil pemotongan
Setelah  dilakukan  pemotongan, nilai dari tekanan dan temperatur dapat diperlihatkan dengan menggunakan fungsi contour (ditunjukkan  dengan gradasi  warna)  dan  fungsi  integral (untuk  mendapatkan  nilai  rata-rata). Hasil  dari  penggunaan  fungsi contour dan integral diperlihatkan pada Gambar 3-9.
Untuk mendapatkan sebuah keputusan maintenance , maka diperlukan sebuah  analisis  data.  Analisis  data dilakukan dengan membandingkan performa  yang  dihasilkan  oleh  kipas dalam  keadaan  cacat  dan  non-cacat. Dari  hasil  perbandingan  performa  kipas cacat dan non-cacat, didapat perubahan efisiensi,  tekanan, temperature,  power , dan  juga thrust dari  kipas.  Perubahan nilai-nilai  tersebut  dibuat  dalam  bentuk persentase.  Kemudian  besar  perubahan thrust dari  kipas  dibandingkan  dengan regulasi AC 25-13 bagian 5.a.1 mengenai reduce  take-off  thrust yang  menyatakan bahwa pesawat terbang dapat melakukan take-off apabila:

## Gambar 3-9: Hasil fungsi contour
“Pengaturan reduce take-off  thrust paling sedikit  adalah  75  %  dari  maximum  take- off  thrust  atau  derated  take-off  thrust pada  kondisi  ambient.” [Federal  Aviation Regulation CFR 14 , AC-25-13 . 1988]

## 4   HASIL DAN PEMBAHASAN
Dengan  diketahuinya  data-data kondisi  terbang,  maka mass  flow dapat dihitung  sehingga  di  dapat  nilai massflow sebagai berikut:
Dari  komputasi  yang  dilakukan, didapat data-data hasil komputasi kipas cacat dan non-cacat pada kondisi cruise dan pada kondisi t ake-off.
Nilai  dari  ΔP  dan pressure  ratio dari kipas pada saat cruise menghasilkan grafik pressure  ratio dan  ΔP  seperti diperlihatkan  pada  Gambar  4-1  dan Gambar 4-2.
Gambar 4-1: Cruise pressure ratio vs mass flow
Gambar 4-2: Cruise pressure difference vs mass flow
Dari  grafik pressure  ratio dan  ΔP dapat dilihat bahwa kurva kipas dengan kondisi  cacat  berada  di  bawah  kurva kipas  dengan  kondisi  non-cacat.  Ini membuktikan  bahwa  cacat  pada  kipas tersebut menyebabkan terjadinya penurunan  tekanan  yang  dihasilkan oleh kipas.
Penurunan  tekanan  yang  dihasil- kan  oleh  kipas berpengaruh pada thrust yang  dihasilkan  oleh  kipas.  Kurva  dari thrust yang  di  plot  bersama mass  flow dapat dilihat pada Gambar 4-3.
Gambar 4-3: Cruise thrust vs mass flow
Dari  grafik thrust ,  dapat  dilihat bahwa  bilah  kipas  dalam  kondisi  cacat menghasilkan thrust yang  lebih  rendah dari pada bilah kipas dalam kondisi non- cacat. Besar penurunan dari thrust kipas (pada mass  flow yang  telah  dihitung) dihitung dengan perhitungan berikut:
Nilai efisiensi kemudian di plot bersama mass  flow dan  menghasilkan  Grafik efisiensi  seperti  diperlihatkan  pada Gambar 4-4.
Gambar 4-4: Cruise Efficiency Vs Mass Flow
Dari grafik efisiensi, dapat dilihat bahwa  dengan  adanya  cacat  pada  bilah kipas menyebabkan penurunan efisiensi dari  kipas.  Besar  penurunan  dari efisiensi  kipas  (pada mass  flow yang telah  dihitung)  dapat  dihitung  dengan perhitungan berikut:
Untuk  kondisi takeoff ,  nilai  dari ΔP  dan pressure  ratio dari  kipas  pada saat  kondisi take-off di  plot  bersama mass  flow dan  menghasilkan  grafik pressure ratio dan ΔP seperti diperlihatkan pada Gambar 4-5 dan Gambar 4-6.
Gambar 4-5: Take-off  pressure  ratio vs mass flow
Gambar 4-6: Take-off  pressure  difference vs mass flow
Seperti  pada  kondisi cruise , penurunan  tekanan  yang  dihasilkan oleh  kipas  pada  saat takeoff juga  ber- pengaruh  pada thrust yang  dihasilkan oleh kipas .  Kurva  dari thrust pada  saat takeoff yang  di  plot  bersama massflow dapat dilihat pada Gambar 4-7.
Gambar 4-7: Take-off thrust vs mass flow
Dari  grafik  tersebut,  kita  dapat melihat  bahwa  dengan  adanya  cacat pada bilah kipas menyebabkan penurunan thrust dari  kipas.  Besar penurunan dari thrust kipas (pada mass flow yang telah dihitung) dapat dihitung dengan perhitungan berikut:
Dari  data thrust , power dan kecepatan,  maka  efisiensi  dari  kipas dapat  dihitung.  Nilai  efisiensi  dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2-5  yang  terdapat  pada  sub  bab  2-1. Nilai efisiensi dari kipas di plot bersama mass  flow dan  menghasilkan  Grafik

## efisiensi  seperti  diperlihatkan  pada
Gambar 4-8.
Gambar 4-8: Efisiensi take-off vs mass flow
Dari  grafik  tersebut,  kita  dapat melihat  bahwa  dengan  adanya  cacat pada bilah kipas menyebabkan penurunan efisiensi  dari  kipas.  Besar  penurunan dari efisiensi kipas (pada mass flow yang telah dihitung) pada saat take-off dihitung dengan perhitungan berikut:
Dari  komputasi  yang  dilakukan, didapat thrust dan  efisiensi  dari  kipas cacat dan non-cacat baik dalam  kondisi cruise maupun  kondisi take-off .  Data- data thrust dan  efisiensi  diperlihatkan pada Tabel 4-1.

## Table 4-1: THRUST DAN EFISIENSI
No. Kondisi Terbang 1 Cruise 2 Take-Off
Dari Tabel  4-1, kita dapat melihat bahwa  terjadi  penurunan thrust pada kipas  yang  diakibatkan  oleh  adanya cacat berupa dent pada  bilah  kipas. Penurunan thrust pada  kipas  tersebut diakibatkan  oleh  penurunan  tekanan yang dihasilkan oleh kipas. Maka, sesuai dengan  AC  25-13  yang  telah  dibahas pada sub bagian 2 bahwa apabila terjadi penurunan thrust pada  sebuah  mesin,
maka thrust yang dihasilkan tidak boleh kurang  dari  75% maximum  take-off thrust .  Atau  dengan  kata  lain,  regulasi tersebut  menyatakan  bahwa  penurunan thrust tidak  boleh  lebih  dari  25% maximum take-off thrust .
Dengan adanya ketentuan AC 25- 13  tersebut,  maka  dengan  menghitung presentase  penurunan thrust antara mesin  dalam  kondisi non-cacat dengan mesin  dalam  kondisi cacat pada  saat take-off ,  dapat  diketahui  keputusan maintenance yang  tepat  bagi  mesin tersebut.
Kerusakan atau cacat pada kipas terdapat  pada  daerah  sekitar tip dari bilah  kipas . Dengan  demikian,  diasumsi- kan  bahwa  kerusakan  atau cacat tersebut  hanya mempengaruhi performa pada  bagian cold  flow saja  sehingga, penurunan  performa  yang  dihasilkan oleh kipas atau disebut dengan performa kipas sama dengan penurunan performa mesin secara keseluruhan.
Dari  hasil  perhitungan  tersebut, didapat  bahwa  presentase  penurunan thrust yang  dihasilkan  oleh  mesin  pada saat take-off sebesar  14%.  Oleh  karena penurunan  presentase thrust tidak melebihi 25%, maka keputusan
maintenance yang  tepat bagi bilah kipas mesin tersebut adalah part holding . Oleh karena itu, berdasarkan regulasi tersebut  maka  bilah  kipas  tidak  diganti dan tidak dilakukan repair .
Apabila ditinjau dari kondisi pada saat pesawat melakukan cruising , penurunan thrust sebesar  55%  dan efisiensi  54%.  Angka  penurunan  tersebut merupakan  angka  yang  cukup  besar. Penurunan tersebut dapat mengakibatkan konsumsi  bahan  bakar  yang  lebih banyak  atau  dapat  dikatakan  bahwa konsumsi bahan bakar akan lebih boros. Karena  dengan  RPM  yang  sama,  bilah yang cacat hanya mampu menghasilkan
kurang  lebih  55%  dari thrust yang seharusnya. Konsumsi bahan bakar yang berlebih  ini  akan  menyebabkan cost yang lebih tinggi, sehingga menimbulkan kerugian  bagi  perusahaan.  Oleh  karena itu,  berdasarkan  persentase  penurunan thrust tersebut, maka bilah kipas tersebut lebih baik dilakukan repair/replacement .
Hal tersebut dilakukan untuk menghindari kerugian financial bagi  perusahaan pemilik pesawat terbang.
Berdasarkan  dua  pertimbangan tersebut,  untuk  menjaga  mesin  tetap memenuhi safety ,  maka  keputusan maintenance tetap mengacu pada regulasi, sehingga  keputusan maintenance yang tepat  untuk  bilah  tersebut  adalah  tidak dilakukan repair ( part holding ).

## 5   KESIMPULAN
Dari hasil kajian yang dilakukan, dapat  disimpulkan  bahwa  kerusakan dent sebesar  0.069  inchi  yang  terjadi pada  bilah  kipas  menyebabkan  turunnya performa  pada  mesin,  diantaranya terjadi  penurunan  efisiensi  dan thrust mesin . Saat  kondisi  c ruise ,  kerusakan dent /penyok  pada  bilah  kipas  menyebab- kan  penurunan  efisiensi  sebesar  54% dan  penurunan thrust sebesar  55%. sedangkan  untuk  kondisi take-off , penurunan  efisiensi  sebesar  16%  dan penurunan thrust sebesar 14%.
Berdasarkan  AC  25-13  yang menyatakan  bahwa  apabila  terjadi penurunan thrust pada  sebuah  mesin, maka penurunan thrust tidak boleh lebih dari  25% maximum  take-off  thrust .
Dengan mengacu pada regulasi tersebut, dengan penurunan take-off thrust sebesar 14% (kurang dari 25%) maka bilah kipas mesin  tersebut  masih  layak  digunakan dan  tidak  perlu  dilakukan repair/ replacement .
Apabila ditinjau dari segi performa mesin pada  saat terbang cruise , didapatkan  bahwa  penurunan thrust sebesar  55%.  Penurunan  sebesar  55%
tersebut  dapat  menyebabkan mesin tidak efisien sehingga menjadikan mesin lebih  boros  saat  beroperasi.  Dengan alasan  tersebut,  maka  bilah  kipas  perlu di- repair ataupun replacement .
Dari  hasil  pertimbangan  di  atas, untuk  menjaga mesin tetap  memenuhi safety ,  maka  keputusan maintenance tetap mengacu pada regulasi. Berdasarkan regulasi tersebut, dengan adanya penurunan thrust sebesar 14% pada saat take-off ,  maka  keputusan maintenance yang dipilih yaitu bilah kipas tidak perlu di -repair/replacement .

## DAFTAR RUJUKAN
B763  ,  2013. Melbourne  Australia ,  2006  (BS LOC),  skybrary,  www.  skybrary.aero/ index.php/b763, Melbourne_ Australia_ 2006_(BS_LOC).
CFM  Mesin  56-5B  Maintenance  Manual,
1999. CFM International.
Cohen, H.R. and HIH. Saravanamuttoo, 1996.
Gas  Turbine  Mesin, Longman  Group Limitted, England.
Federal  Aviation  Regulation  CFR  14  ,  AC-25- 13, 1988, FAA .
Fischer,  U.,  2010. Mechanical  and  Metal Trades Handbook 2 nd , S.l: Verlag Eropa-
Lehrmittel.
Hall, Nancy., 2015. "Turbofan Engine". Glenn
Research Center. NASA.
James  A.T. and  S.L.  Jonathan,  2004. Foreign Object  Damage  Event  Detector  Data Fusion  System  for  Turbofan  Mesin, NASA  Technical  Report ,  NASA/TM— 2004-213192.
Mabaso, A., 2011. Mesin safety : bird be gone, Flight Global , http : //www.flightglobal. com/news/articles/mesin-safety-birds- be-gone-354209.
Mattingly,  J.  D.and  Hans  von  Ohain,  2006. Elements  of  Propulsion:  Gas  Turbines and  Rockets,  AIAA  Education  Series, Reston, Virginia, USA Numeca  User  Manual,  2015. Fine  Turbo  User Manual , Numeca International. Winfrey,  R.W.,  2013. The  Aplication  of Computational  Fluid  Dynamics  to  Jet Mesin Inlet Flow Quality , Undergraduate Thesis, Ohio State University. Wiranto, A., 2002. Pengantar Turbin Gas dan Motor Propulsi, Jakarta.
PENINGKATAN KUALITAS FOKUS CITRA IMAGER MULTISPEKTRAL SATELIT LAPAN-A3 (IMAGE-FOCUSING  QUALITY IMPROVEMENT ON LAPAN-A3 SATELLITE MULTISPECTRAL IMAGER)
Andi Mukhtar Tahir 1 , Patria Rachman Hakim, A. Hadi Syafruddin Pusat Teknologi Satelit Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Cagak Satelit Km. 4, Bogor 16310 Indonesia
1 e-mail: andi.mukhtar@lapan.go.id
Diterima 2 Mei 2016; Direvisi 25 Mei 2015; Disetujui 27 Mei 2016

## ABSTRACT
LAPAN-A3  satellite  brings  a  multispectral  imager  as  main  payload  which  has  four  color channel,  i.e.:  red,  green,  blue  and  near-infrared.  The  imager  optics  system  uses  beam-splitter mechanism,  which  divides  the  incoming  light  passing  lens  system  into  each  color  channel  detector. Since  each  channel  detector  has  different  position  and  orientation  with  respect  to  lens  center,  then images produced by each channel detector will have different  image focus quality. Such factor could reduce the quality of image produced. This research aims to improve the composite  image quality of LAPAN-A3  satellite  multispectral  imager  by  ensuring  that  every  channel  detector  will  have  uniform focus setting. The method used in this research consists of taking series of observation of object with zebra-cross pattern, then processed them by using Imatest software. The determination of the quality of each image focus are based on Modulation Transfer Function (MTF) calculation in particular spatial frequency. After several observations and calculation, image focus level of each channel detector can be  successfully  uniformed  by  controlling  the  distance  of  each  detector  to  the  center  of  lens. Furthermore,  the  experiment  also  able  to  reduce  distortion  caused  by  channel  co-registration  in horizontal axes. As a result, image quality of LAPAN-A3 satellite multispectral imager can be improved significantly. These results can be used as reference on the actual LAPAN-A3 sattelite ground station operation, and to support the development of experimental multispectral imager that is prepared for the next LAPAN-A4 sattelite.
Keywords: Multispectral imager, Image focusing, Modulation transfer function

## ABSTRAK
Satelit  LAPAN-A3  membawa imager multispektral  sebagai  muatan  utama,  yang  memiliki empat kanal warna yaitu merah, hijau, biru, dan near-infrared . Sistem optik imager dirancang dengan menggunakan beam-splitter yang akan membagi cahaya yang melewati sistem lensa menuju detektor masing-masing kanal warna. Karena setiap detektor memiliki posisi dan juga orientasi yang berbeda terhadap pusat lensa, maka akan terjadi ketidakseragaman derajat kefokusan untuk setiap citra yang dihasilkan  oleh  masing-masing  kanal  warna,  yang  dapat  mengurangi  kualitas  citra  komposit  yang dihasilkan. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan kualitas citra komposit imager multispektral satelit LAPAN-A3 dengan cara memastikan agar setiap kanal warna akan menghasilkan citra dengan derajat  kefokusan  yang  seragam.  Metode  yang  digunakan  yaitu  dengan  mengambil  sejumlah  data pengamatan  terhadap  obyek  dengan  pola  geometri zebra-cross ,  dan  kemudian  diolah  dengan menggunakan perangkat lunak Imatest. Penentuan kualitas fokus citra dilakukan dengan mengukur Modulation  Transfer  Function (MTF)  pada  frekuensi  spasial  tertentu.  Berdasarkan  sejumlah  pengamatan dan  perhitungan  yang  dilakukan,  derajat  kefokusan  citra  yang  dihasilkan  masing-masing  detektor dapat  diseragamkan  dengan  mengatur  jarak  detektor  tersebut  terhadap  pusat  lensa.  Selain  itu, percobaan  yang  dilakukan  juga  dapat  mengurangi  distorsi  ko-registrasi  kanal  yang  terjadi  pada sumbu  horisontal.  Kedua hasil  tersebut  secara  signifikan  dapat  meningkatkan kualitas  citra imager multispektral satelit LAPAN-A3, terutama dalam aspek geometri. Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan  sebagai panduan  dalam  proses  operasional  satelit  LAPAN-A3  selanjutnya  dan  juga  dapat mendukung  pengembangan imager multispektral  eksperimen  yang  sedang  dikembangkan  untuk satelit LAPAN-A4.
Kata kunci: Imager multispektral, Fokus citra, Modulation transfer function

## 1  PENDAHULUAN
Satelit LAPAN-A3 merupakan satelit  mikro  eksperimental  Indonesia dengan  misi  pemantauan  bumi  dan penginderaan  jauh.  Satelit  LAPAN-A3 memiliki  muatan  optis  berupa  sebuah imager multispektral  bertipe pushbroom dan  sebuah  kamera  digital  matriks. Imager multispektral yang dibawa memiliki empat  buah  kanal  warna  yaitu  merah, hijau,  biru  dan  inframerah  dekat  ( near- infrared ).  Sistem  optik  yang  dimiliki imager multispektral  tersebut  mengguna- kan  mekanisme beam-splitter ,  dimana cahaya  yang  melewati  lensa  kemudian dipecah  melalui  sebuah  prisma  menjadi tiga  bagian  yang  kemudian  akan ditangkap  oleh  keempat  detektor  untuk setiap  kanal  warna  tersebut,  dimana detektor  kanal  biru  dan  hijau  adalah satu  kesatuan  yang  memiliki  posisi geometri yang sama. Sebagai konsekuensi penggunaan beam-splitter tersebut,  citra yang dihasilkan masing-masing detektor ini  dapat  memiliki  kualitas  geometri
yang  berbeda,  khususnya  dalam  hal derajat  kefokusan  citra  dan  distorsi  ko- registrasi antar kanal.
Secara  umum,  derajat  kefokusan citra  yang  dihasilkan  sebuah  sistem optik  dapat  ditentukan  oleh  dua  hal, yaitu  karakteristik  pergerakan  relatif obyek-kamera  pada  saat  pengamatan dan  kualitas  sistem  optik  itu  sendiri. Analisis  kefokusan  citra  yang  akan dihasilkan imager multispektral  pada satelit LAPAN-A3 terkait pergerakan relatif kamera  telah  dilakukan  (Hakim,  dkk, 2013), berdasarkan teori koreksi dekonvolusi  (Kaur,  2012).  Sebagai kelanjutan pengembangan sistem pengolah data  sistematik  citra  satelit  LAPAN-A3 (Hakim,  dkk,  2012),  pada  penelitian  ini akan  dianalisis  kefokusan  citra imager multispektral  satelit  LAPAN-A3  terkait kualitas sistem optik imager yang dimiliki, khususnya mengenai karakteristik geometri  internal  keempat  detektor untuk kanal merah, hijau, biru dan NIR. Perbedaan  fokus  antar  citra  yang
dihasilkan masing-masing detektor akibat penggunaan beam-splitter akan  dapat menurunkan  kualitas  citra  komposit yang  dihasilkan imager secara  signifikan, sehingga derajat kefokusan untuk seluruh kanal warna harus diseragamkan.
Salah satu cara yang cukup umum digunakan  untuk  mengukur  kualitas derajat  kefokusan  sebuah  citra  adalah dengan  cara  menentukan modulation transfer  function (MTF)  citra  tersebut. Secara  umum,  MTF  merepresentasikan derajat  ketajaman  citra  yang  dihasilkan suatu  sistem  optik  terhadap  fungsi frekuensi  spasial  dari  obyek  yang diamati (Fliegel, 2004; McCluney, 1994). Terdapat beberapa metode untuk menentukan  kurva  MTF  dari  sebuah sistem  optik,  dimana  secara  umum seluruh  metode  tersebut  menggunakan target  obyek  berpola  geometri  hitam- putih  dengan  resolusi  spasial  yang beragam.  Citra  pengamatan  obyek  yang dihasilkan  kemudian  diolah  meng- gunakan  berbagai  algoritma  pengolahan citra  untuk  dapat  menghasilkan  kurva MTF.  Salah  satu  metode  yang  dapat digunakan  adalah  dengan  mengimple- mentasikan  transformasi Fourier pada Edge  Spread  Function (ESF)  dan Line Spread  Function (LSF)  sebuah  citra untuk menghasilkan kurva MTF (Crespi, et  al,  2009;  Choi,  2002;  Khom,  2004). Metode komputasi lainnya seperti algoritma neural  network juga  dapat digunakan  untuk  menentukan  kurva MTF (Delvit, 2004), walaupun metode ini cukup  kompleks  untuk  keperluan pengolahan citra.
Secara  umum,  penelitian  ini bertujuan  untuk  memastikan  keempat kanal  detektor  pada imager multispektral satelit  LAPAN-A3  akan  memiliki  derajat kefokusan citra yang seragam.
Diharapkan  dengan  hanya  mengatur pengendali stepper pada  sistem  lensa yang  berlaku  untuk  seluruh  detektor, maka  seluruh  detektor  dapat  meng- hasilkan citra dengan derajat kefokusan yang  sama.  Metode  yang  digunakan adalah  dengan  mengatur  jarak  masing-
masing  detektor  terhadap  pusat  lensa, dan  kualitas  kefokusan  citra  yang dihasilkan  ditentukan  dengan  meng- gunakan  perangkat  lunak  Imatest. Selain  permasalahan  derajat  kefokusan citra  tersebut,  penelitian  ini  juga bertujuan untuk meminimalisasi distorsi ko-registrasi  pada  sumbu  horisontal detektor.

## 2  METODE PENELITIAN
Secara umum, penelitian dilakukan dalam  beberapa  tahap  meliputi  studi literatur, setup peralatan  pengujian, pengambilan  citra  observasi,  perhitungan kurva  MTF,  koreksi  pengaturan  jarak detektor  terhadap  pusat  lensa  dan analisis  terhadap  kualitas  citra  yang dihasilkan. Proses koreksi dan perhitungan kurva  MTF  dilakukan  secara  iteratif hingga  diperoleh  citra  dengan  kualitas yang  cukup  baik.  Selanjutnya,  berikut ini  akan  dijelaskan  secara  singkat mengenai  karakteristik imager multi- spektral satelit LAPAN-A3, teori MTF dan prosedur pengujian yang digunakan.
2.1 Karakteristik Imager LAPAN-A3 Imager multispektral satelit LAPAN-A3 memiliki empat buah detektor tipe Charged-Coupled Device (CCD) yang menghasilkan  empat  kanal  warna  yaitu merah-hijau-biru  (RGB)  dan  inframerah dekat  (NIR).  Secara  geometri,  cahaya yang  masuk  melalui  sistem  lensa  akan dibagi  oleh beam-splitter menjadi  tiga bagian, satu menuju detektor biru-hijau, satu  menuju  detektor  merah  dan  satu menuju detektor NIR. Setiap chip detektor memiliki  8002  buah  unit  detektor dengan lebar 9 µm. Sementara itu, filter warna  untuk  masing-masing  kanal ditempatkan  tepat  sebelum  detektor. Gambar  2-1  menunjukkan  ilustrasi geometri  cahaya  pada  sistem  optik imager multispektral  satelit  LAPAN-A3, dimulai  dari  cahaya  memasuki  sistem lensa  hingga  cahaya  yang  telah  dibagi oleh beam-splitter diterima  oleh  masing- masing detektor.
Gambar 2-1: Karakteristik geometri sistem optik  pada  imager  multispektral satelit LAPAN-A3 Dengan menggunakan beam- splitter , sebuah obyek yang diamati akan memiliki  karakteristik  geometri  yang berbeda  untuk  masing-masing  kanal warna.  Hal  tersebut  disebabkan  karena posisi  dan  orientasi  relatif  detektor  tiap kanal  terhadap  pusat  lensa  dapat berbeda,  sehingga  berdasarkan  teori cahaya  maka  karakteristik  geometri obyek  pada  citra  yang  dihasilkan menjadi  berbeda.  Beberapa  akibat  yang dapat ditimbulkan oleh adanya ketidakseragaman  jarak  antara  detektor tiap  kanal  terhadap  pusat  lensa  adalah perbedaan derajat kefokusan dan perbedaan  posisi  obyek  pada  masing- masing  kanal  citra.  Hal  ini  tidak  terjadi pada  kamera  matriks  satelit  LAPAN-A3 atau  kamera  jenis  matriks  pada umumnya  karena  ketiga  kanal  warna pada  kamera  tersebut  ditangkap  oleh detektor  yang  berada  pada  bidang  yang sama, dengan menggunakan filter Bayer . Untuk mengatasi permasalahan ketidak- seragaman  kefokusan  dan  posisi  citra tersebut, imager multispektral LAPAN-A3 telah dirancang agar posisi dan orientasi detektor untuk setiap kanal warna dapat dimodifikasi,  dengan  cara  menggeser detektor  dalam  tiga  arah  sumbu,  yaitu sumbu  optik  serta  sumbu  vertikal  dan horisontal.
2.2 Modulation  Transfer  Function
(MTF)
Berdasarkan pengertian MTF
yang  telah  dipaparkan,  semakin  tinggi kualitas  MTF  suatu  sistem  optik,  maka sistem  optik  tersebut  akan  dapat mengidentifikasi obyek dengan frekuensi spasial  yang  lebih  tinggi.  Sebaliknya, sebuah citra yang dihasilkan oleh sistem optik yang memiliki kualitas MTF rendah biasanya  akan  mengalami  distorsi blurring ketika mengamati obyek dengan frekuensi spasial yang tinggi. Gambar 2-2 berikut menunjukkan ilustrasi perbedaan kualitas  citra  yang  dihasilkan  sistem optik  dengan  kualitas  MTF  tinggi  dan kualitas  rendah  (Optikos  Corporation, 1999). Pada citra yang dihasilkan sistem optik dengan kualitas MTF rendah, pola garis  hitam-putih  dengan  frekuensi tinggi  pada  bagian  tengah  citra  tidak dapat ditampilkan dengan baik.
Gambar 2-2: Perbandingan  kualitas  citra  yang dihasilkan  sistem  optik  dengan kualitas  MTF  berbeda;  kualitas tinggi  (kiri)  dan  kualitas  rendah (kanan)
Penentuan  kualitas  MTF  suatu sistem optik umumnya dilakukan dengan melakukan pengamatan terhadap  target  obyek  dengan  pola geometri  standar.  Target  obyek  yang umum  digunakan  dapat  berpola  seperti pada  Gambar  2-2,  atau  dengan  pola geometri  hitam-putih  lainnya.  Pada prinsipnya, target obyek yang digunakan harus  memiliki  perbatasan  yang  jelas antara  warna  hitam  dan  putih,  baik dapat  berbentuk  garis  lurus,  garis melingkar, bentuk dasar geometri seperti segitiga,  atau  bentuk  lainnya  sesuai dengan  keperluan  aplikasi.  Dengan menggunakan  beberapa  citra  hasil pengamatan target obyek tersebut, maka
kurva  MTF  dapat  ditentukan  mengguna- kan  kombinasi  beberapa  algoritma pengolahan  citra  dan  perhitungan statistik.  Pada  metode Edge  Spread Function dan Line  Spread  Function (Crespi  et  al,    2009;  Choi,  2002), algoritma akan mendeteksi dan menghitung  fitur  tepi  pada  citra,  dan kurva ESF ditentukan dengan menggunakan regresi least-square untuk fitur  tepi  untuk  seluruh  baris  citra. Selanjutnya,  kurva  LSF  ditentukan dengan  cara  mendiferensialkan  kurva ESF,  dan  kurva  MTF  diperoleh  dengan menerapkan  transformasi  Fourier  pada kurva LSF yang dihasilkan.
Pada  penelitian  ini,  penentuan kurva  MTF  untuk  sebuah  citra  hasil pengamatan dilakukan dengan menggunakan  perangkat  lunak  Imatest, yang  secara  efektif  dan  efisien  dapat menghasilkan  kurva  MTF  sebuah  citra dan  juga  informasi  data  statistik turunannya.  Perangkat  lunak  Imatest tersebut menerima data masukan berupa  sebuah  gambar  yang  memiliki fitur  tepi  yang  tegas,  baik  dapat  berupa tepi garis, lengkungan, atau bahkan tepi tanpa  pola  yang  cukup  jelas.  Walaupun demikian, hasil perhitungan yang dihasilkan  akan  semakin  baik  jika menggunakan  citra  dengan  fitur  tepi berupa garis, seperti yang akan digunakan dalam penelitian ini.

## 2.3 Prosedur Pengujian
Proses  observasi  dan  pengujian yang dilakukan dimulai dengan mengamati target  obyek  berpola  dalam  beberapa posisi  fokus  lensa  yang  berbeda,  yang dapat  diatur  dengan  menggunakan pengendali stepper .  Kemudian  satu  set citra  tersebut  diolah  menggunakan perangkat lunak Imatest untuk menghasilkan  kurva  MTF  seluruh  kanal citra. Selanjutnya jika terdapat perbedaan kurva  MTF  antar  kanal  yang  signifikan, maka  dilakukan  proses  pergeseran detektor  tertentu  untuk  menggeser kurva  MTF  detektor  tersebut.  Proses tersebut kemudian  terus diulang  hingga keempat  kurva  MTF  untuk  seluruh detektor  memiliki  karakteristik  titik optimum yang sama. Pada penelitian ini, detektor  NIR  dijadikan  sebagai  detektor referensi  karena  sulit  dimodifikasi,  dan detektor  biru  dan  hijau  dijadikan detektor  yang  menyesuaikan  dengan detektor  lainnya.  Proses  dilanjutkan dengan  meminimalisasi  distorsi  ko- registrasi  dalam  sumbu  horisontal, sedangkan koreksi dalam sumbu vertikal  tidak  dapat  dilakukan  karena karakteristik  target  yang  digunakan. Gambar  2-3  menunjukkan  diagram  alir untuk prosedur observasi dan pengujian yang dilakukan.
Gambar 2-3: Diagram alir prosedur observasi dan pengujian yang dilakukan

## 3  HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  bagian  ini  akan  dijelaskan hasil  pengamatan  imager  terhadap target  berpola  dan  analisis  pengolahan data  yang  dilakukan  perangkat  lunak Imatest.  Proses  pengukuran  dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu tahap awal sebelum  dilakukannya  perubahan  jarak detektor,  beberapa  tahapan  setelah dilakukan  pergeseran  detektor  sesuai kebutuhan,  dan  tahap  akhir  dimana kurva  MTF  untuk  seluruh  kanal  telah relatif seragam. Beberapa tahapan tersebut kembali dilakukan setelah proses koreksi ko-registrasi dilakukan sehingga citra  yang  dihasilkan  setiap  kanal  akan memiliki derajat kefokusan yang seragam dan juga posisi registrasi yang bersesuaian.

## 3.1 Data Pengukuran Awal
Pengukuran  pertama  dilakukan untuk mengetahui keadaan awal sebelum dilakukan  perubahan  posisi  masing- masing  detektor  terhadap  pusat  lensa. Gambar  3-1  berikut  ini  menunjukkan citra  hasil  pengamatan  untuk  target berpola  tersebut,  dimana  baris  pertama merupakan  hasil  pengamatan  detektor kanal  hijau,  baris  kedua  milik  detektor kanal  NIR,  baris  ketiga  milik  detektor kanal  merah  dan  baris  keempat  milik detektor  kanal  biru.  Citra  pengamatan tersebut  diambil  pada  saat  kanal  NIR menghasilkan citra terbaik.
Gambar 3-1: Citra hasil pengamatan pada saat keadaan  awal  sebelum  dilakukan perubahan  jarak  detektor  terhadap pusat lensa
Pada gambar tersebut, secara visual tampak  bahwa  citra  kanal  NIR  sangat fokus,  sementara  ketiga  kanal  lainnya tidak terlalu fokus, terutama kanal hijau dan  biru.  Gambar  3-2  menunjukkan kurva  MTF-50  dan  MTF-30  yang  telah dinormalisasi  untuk  setiap  kanal,  yang dihasilkan menggunakan perangkat lunak Imatest. Kurva normalisasi MTF- X merupakan  fungsi  frekuensi  spasial pada  saat  MTF  bernilai X /100  terhadap posisi  pengendali stepper .  Pengamatan dilakukan  mulai  dari  posisi stepper terendah hingga posisi tertinggi. Gambar 3-3  merupakan  hasil  regresi  polinomial orde-6  untuk  kurva  MTF  pada  Gambar 3-2.  Warna  kurva  MTF  pada  kedua gambar  tersebut  disesuaikan  dengan setiap  kanal  warna  citra,  kecuali  warna hitam yang merepresentasikan kanal NIR.
Gambar 3-2: Kurva  MTF  ternormalisasi  untuk keadaan  awal  sebelum  dilakukan perubahan jarak detektor terhadap pusat lensa
Gambar 3-3: Hasil  regresi  polinomial  orede-6 untuk  kurva  MTF  ternormalisasi sebelumnya
Dari Gambar 3-2 dan Gambar 3-3, tampak  bahwa  kanal  biru  dan  hijau memiliki karakteristik kurva yang hampir sama. Hal ini disebabkan karena detektor kanal biru dan hijau merupakan satu  kesatuan  unit  sehingga  memiliki jarak  yang  relatif  sama  terhadap  pusat lensa.  Selain  itu,  tampak  bahwa  kurva biru  dan  hijau  tersebut  masih  cukup jauh  jika  dibandingkan  dengan  kurva kanal  merah  dan  NIR.  Tujuan  utama proses  perbaikan  dalam  penelitian  ini adalah membuat keempat kurva masing- masing  kanal  tersebut  berhimpit  atau paling tidak menjadi saling berdekatan.
Regresi polinomial orde-6 dilakukan agar  memudahkan  penentuan  titik optimum  untuk  masing-masing  kurva MTF, dan untuk meminimalisasi pengaruh  adanya noise baik  yang berasal  dari  citra  pengamatan  maupun kesalahan  perhitungan  oleh  perangkat lunak.  Tabel  3-1  menunjukkan  posisi stepper untuk  masing-masing  kanal warna  pada  saat  kurva  MTF  bernilai optimum. Adanya perbedaan titik optimum yang signifikan antara MTF-50 dan  MTF-30  tidak  menjadi  masalah, karena  pada  perhitungan  ini  hanya
dibutuhkan  titik  optimum  relatif  antara keempat  kanal  warna  tersebut.  Jika setelah proses perubahan jarak detektor tehadap  pusat  lensa,  seluruh  kurva MTF-50 telah berdekatan, maka idealnya seluruh  kurva  MTF-30  juga  akan berdekatan,  walaupun  memiliki  posisi step yang berbeda.
Tabel 3-1: POSISI PENGENDALI STEPPER PADA SAAT  KURVA  MTF  MASING-MASING KANAL WARNA BERNILAI OPTIMUM
Pengamatan Posisi Optimum Stepper R G B NIR Kurva MTF-50  580  350  300  610
Kurva MTF-30  650  440  380  710

## 3.2 Perubahan Posisi Detektor
Berdasarkan  kurva  MTF  setiap kanal pada  Gambar 3-3,  tampak  bahwa kurva  biru  dan  hijau,  yang  merupakan satu  kesatuan,  harus  digeser  ke  kanan untuk  menyesuaikan  dengan  posisi kurva  merah  dan  NIR.  Pilihan  lainnya adalah  mengeser  kurva  merah  dan  NIR ke kiri untuk menyesuaikan posisi kurva biru dan hijau. Karena detektor biru dan hijau  merupakan  satu  kesatuan,  dan fakta  bahwa  detektor  NIR  paling  sulit untuk  dimodifikasi,  maka  selanjutnya akan  diubah  posisi  detektor  biru  dan hijau,  agar  dapat  menggeser  kurva  MTF ke  kanan  untuk  menyesuaikan  dengan kurva MTF merah dan NIR.
Berdasarkan beberapa pengamatan yang  telah  dilakukan,  mengegser  kurva MTF  ke  kanan  dilakukan  dengan  cara menjauhkan  posisi  detektor  terhadap pusat  lensa.  Untuk  pengamatan  kedua berikut  ini,  posisi  detektor  kanal  biru dan  hijau  dijauhkan  dengan  cara memutar  sekrup  pada  detektor  sebesar 180  derajat  berlawanan  dengan  arah jarum jam ( counter-clockwise ). Gambar 3-4 menunjukkan  kurva  MTF  setiap  kanal warna  setelah  adanya  perubahan  posisi detektor  biru  dan  hijau.  Sama  seperti gambar  sebelumnya,  kurva MTF berikut telah dinormalisasi, tetapi hanya
menampilkan  kurva  MTF  setelah  hasil regresi polinomial orde-6.
Gambar 3-4: Kurva  MTF  ternormalisasi  setelah perputaran  sekrup  detektor  biru dan  hijau  sebesar  180  derajat berlawanan  dengan  arah  jarum jam
Tampak  bahwa  setelah  posisi detektor  biru  dan  hijau  dimundurkan, kurva MTF-50 dan kurva MTF-30 untuk seluruh  kanal  lebih  menyatu  dan berhimpit  dibandingkan  dengan  kurva pada  keadaan  awal.  Nilai step optimum pada  kurva  MTF-50  untuk  kanal  BGR- NIR  yaitu  470,  460,  550  dan  570, sedangkan  pada  kurva  MTF-30  yaitu 580, 560, 640 dan 700. Jika sebelumnya terjadi  selisih  titik  optimum  kanal  biru dan NIR sebesar 310 step, maka setelah pergeseran  detektor  biru  dan  hijau, selisih  tersebut  berkurang  menjadi  100 step .  Jadi  tampak  jelas  bahwa  baik secara visual maupun matematis, kurva MTF  untuk  setiap  kanal  menjadi  lebih berdekatan.
Pergeseran detektor biru dan hijau ke  belakang  tersebut  ternyata  dapat menggeser  kurva  biru  dan  hijau  ke kanan  dan  mendekat  menuju  kurva merah  dan  NIR.  Walaupun  demikian, tampak  bahwa  keempat  kurva  tersebut belum  berhimpit  sempurna,  sehingga
masih  diperlukan  proses  pergeseran detektor  kanal  biru  dan  hijau  dengan arah  sama  seperti  sebelumnya  yaitu  ke arah  belakang.  Karena  puntiran  sekrup detektor  sebesar  180  derajat  dapat menggeser  kurva  sekitar  200 step ke kanan, maka diperkirakan masih dibutuh- kan puntiran sekrup detektor sebesar 90 derajat  berlawanan  dengan  arah  jarum jam  untuk  dapat  menyatukan  kurva biru/hijau dan kurva merah/NIR tersebut. Gambar  3-5  menunjukkan  kurva  MTF untuk  setiap  kanal  warna  setelah pergeseran  kedua  ini,  yang  secara  total akibat  perputaran  sekrup  detektor sebesar  270  derajat  berlawanan  dengan arah jarum jam.
Gambar 3-5: Kurva MTF ternormalisasi setelah perputaran  sekrup  detektor  biru dan  hijau  sebesar  270  derajat berlawanan  dengan  arah  jarum jam
Berdasarkan  kurva  pada  Gambar 3-5,  terutama  pada  kurva  MTF-50, tampak  bahwa  keempat  kurva  kanal RGB-NIR  telah  cukup berdekatan.  Selisih posisi step optimum  antar  kanal  untuk MTF-50 tidak melebihi 40 step , sedangkan untuk  kurva  MTF-30  sebesar  70 step . Dengan  mempertimbangkan  pengaruh noise pengukuran,  maka  selisih  sebesar 40 step tersebut dapat diterima, sehingga
dapat dikatakan bahwa keempat detektor tersebut  telah  berada  pada  posisi  relatif terhadap pusat lensa yang cukup ideal.
Satu catatan yang perlu diperhatikan  yaitu  adanya  perbedaan kurva MTF optimum untuk kanal merah dan  NIR,  walau  keduanya  sama  sekali tidak  mengalami  pergeseran.  Karena perbedaan  ini  tidak  terlalu  signifikan, baik nilai nominal maupun pola kurvanya, maka perbedaan tersebut dapat disebabkan  karena  adanya noise pada data pengamatan yang digunakan.

## 3.3 Perbandingan Kualitas Citra
Setelah  pergeseran  detektor  biru dan  hijau  ke  belakang  tersebut,  yang dilakukan  dalam  dua  kali  pergeseran, tampak bahwa kurva MTF seluruh kanal warna  telah  cukup  berhimpit.  Hal tersebut  menyebabkan  seluruh  detektor untuk setiap kanal warna akan menghasilkan  citra  dengan  derajat kefokusan  yang  lebih  seragam.  Gambar 3-6  berikut  ini  menunjukkan  citra  hasil pengamatan  setelah  sekrup  detektor biru  dan  hijau  diputar  sebesar  270 derajat  berlawanan  dengan  arah  jarum jam.  Sama  seperti  pada  Gambar  3-1, seluruh  citra  pengamatan  tiap  kanal berikut  diambil  pada  posisi  step optimum kanal NIR yaitu 600, dan citra tersebut  telah  dikontraskan  agar  dapat ditampilkan dengan jelas dan baik.
Gambar 3-6: Citra  hasil  pengamatan  setelah pergeseran  detektor  biru  dan hijau  ke  belakang  akibat  putaran sekrup detektor 270 derajat CCW
Walaupun  secara  visual  tidak terlihat  dengan  jelas,  tetapi  tampak
bahwa  untuk  keadaan  awal  pada Gambar  3-1,  kualitas  citra  untuk  kanal biru  dan  hijau  relatif  rendah  jika dibandingkan  dengan  citra  merah  dan NIR. Hal tersebut sesuai dengan adanya perbedaan  posisi step optimum  yang signifikan  antara  kanal  biru  dan  hijau terhadap  kanal  NIR.  Sementara  itu, setelah  proses  pergeseran  detektor  biru dan  hijau  pada  Gambar  3-6,  kualitas citra untuk keempat kanal tersebut sulit untuk  dibedakan,  setidaknya  tidak  dapat dibedakan  secara  jelas.  Hal  tersebut dapat  ditunjukkan  dengan  perbedaan posisi step optimum  yang  tidak  terlalu berbeda di antara seluruh kanal tersebut. Satu  hal  yang  perlu  dicatat  adalah derajat  kefokusan  citra  berbeda  dengan derajat  kecerahan  citra,  jadi  bisa  saja secara visual citra yang lebih cerah akan terlihat lebih fokus, walaupun sebenarnya tidak  karena  secara  matematis  citra tersebut  memiliki  nilai  MTF  yang  lebih rendah  pada  frekuensi  spasial  tertentu tersebut.

## 3.4 Perbaikan Posisi Ko-Registrasi
Berdasarkan  citra  pengamatan pada  Gambar  3-1  dan  Gambar  3-6, tampak  bahwa  baik  sebelum  dan sesudah  proses  pergeseran  detektor, terjadi  distorsi  ko-registrasi  antar  kanal di  antara  keempat  detektor  tersebut, dimana  sebagian  besar  batas  warna hitam-putih  untuk  setiap  kanal  tidak segaris.  Hal  tersebut  menunjukkan bahwa  terjadi  distorsi  registrasi  pada sumbu  horisontal,  terutama  antara kanal  biru-hijau  terhadap  kanal  merah dan  NIR.  Distorsi  ko-registrasi  pada sumbu  vertikal  juga  terjadi,  tetapi sayangnya  tidak  dapat  ditunjukkan pada citra pengamatan dengan menggunakan  target  obyek  dengan  pola vertikal  seperti  yang  digunakan  dalam penelitian ini.
Terdapat  beberapa  faktor  yang dapat  menyebabkan  terjadinya  distorsi ko-registrasi  ini.  Pada  penelitian  ini, distorsi  tersebut  akan  diminimalisasi dengan  menggeser  detektor  biru-hijau
pada sumbu horisontal detektor. Gambar  3-7  berikut  menunjukkan  citra yang  dihasilkan  setelah  melakukan pergeseran ini. Tampak bahwa batas tepi hitam-putih untuk seluruh kanal menjadi  lebih  segaris.  Distorsi  ko- registrasi dalam sumbu horisontal masih terjadi,  tetapi  telah  berkurang  secara sangat  signifikan  jika  dibandingkan dengan keadaan awal sebelum dilakukannya perbaikan.
Gambar 3-7: Citra  hasil  pengamatan  setelah proses  perbaikan  ko-registrasi kanal biru dan hijau
Setelah  melakukan  perbaikan distorsi  registrasi,  selanjutnya  kembali dilakukan  uji  MTF,  karena  dengan melakukan perubahan posisi dan orientasi  detektor  biru  dan  hijau, dikhawatirkan kurva MTF yang dihasilkan menjadi berbeda. Gambar 3-8 berikut  ini  menunjukkan  kurva  MTF setelah  dilakukan  perbaikan  tersebut, dimana  tampak  bahwa  perbaikan  ko- registrasi yang dilakukan tidak mengubah kurva  MTF  secara  signifikan,  jika dibandingkan terhadap kurva MTF pada Gambar  3-5  sebelum  dilakukannya perbaikan  ko-registrasi  detektor  biru dan hijau.
Distorsi  registrasi  lainnya  yang masih  tampak  adalah  terkait  detektor merah yang memperlihatkan karakteristik  distorsi  yang  bersifat  non- linear  terhadap  kanal  NIR.  Hal  tersebut tampak  dimana  pada  bagian  kiri  citra, perbedaan  batas  tepi  hitam-putih  tidak signifikan,  sementara  pada  sisi  kanan citra,  perbedaan  batas  tersebut  cukup signifikan.  Beberapa  alternatif  telah
dilakukan untuk meminimalisasi distorsi tersebut, tetapi tidak menghasilkan perubahan yang
signifikan.  Berdasarkan  analisis  dan pertimbangan yang
dilakukan, diputuskan untuk mengembalikan keadaan  detektor  merah  pada  keadaan awal.  Dengan  demikian,  distorsi  ko- registrasi  untuk  kanal  merah  masih terjadi dan akan dijadikan pertimbangan dalam  melakukan  koreksi  citra  yang dihasilkan  imager  multispektral  pada saat satelit LAPAN-A3 telah mengorbit.
Gambar 3-8: Kurva  MTF  ternormalisasi  setelah perbaikan ko-registrasi kanal biru dan hijau

## 3.5 Pengaruh  Posisi  Piksel  terhadap MTF
Aspek  lain  yang  diinvestigasi dalam  penelitian  ini  adalah  pengaruh posisi  piksel  pada  detektor  terhadap kualitas MTF yang dihasilkan. Berdasarkan teori, semakin dekat terhadap pusat lensa, maka bagian citra tersebut akan semakin fokus dibandingkan  bagian  citra  pada  daerah pinggir.  Gambar  3-9  menunjukkan kurva  MTF  yang  dihasilkan  pada beberapa  bagian  citra  setelah  seluruh proses  perbaikan  dilakukan,  yaitu bagian  kiri,  tengah  dan  kanan  relatif terhadap  pusat  lensa  atau  titik  tengah detektor.
Analisis  terhadap  kurva  pada Gambar  3-9  cukup  rumit,  tetapi  secara umum  terlihat  bahwa  konvergensi  titik optimum untuk setiap kanal warna akan berbeda untuk setiap bagian citra tersebut. Pada  bagian  tengah  mungkin  telah tercapai  konvergensi  keempat  titik optimum  MTF,  tetapi  pada  daerah  lain tidak  demikian.  Walaupun  demikian, wilayah  bagian  tengah  citra  umumnya lebih  penting  jika  dibandingkan  dengan kedua bagian tepi karena pada akhirnya setelah proses koreksi geometri sistematik, bagian citra pada daerah tepi umumnya dipotong secara signifikan. Untuk penelitian  selanjutnya,  analisis  yang lebih  mendalam  mengenai  perbedaan derajat  kefokusan  citra  sebagai  fungsi jarak  piksel  terhadap  pusat  citra  harus dilakukan.
Gambar 3-9: Perbandingan kurva MTF-50 antara beberapa bagian  citra, i.e.: kiri, tengan dan kanan

## 3.6 Pembahasan Komprehensif
Setelah melakukan beberapa tahapan  pengamatan,  pengujian  dan
analisis  di  atas,  terdapat  beberapa benang  merah  yang  dapat  diambil. Pertama adalah perubahan posisi detektor  dalam  sumbu  optikal,  yaitu sumbu  maju-mundur  pada  sumbu  pusat lensa, akan secara signifikan mengubah kefokusan  citra  yang  dihasilkan.  Hal tersebut  ditunjukkan  pada  percobaan dengan  menggeser  detektor  biru-hijau mundur  ke belakang setara  dengan 270 derajat  puntiran  detektor  berlawanan arah  jarum  jam,  yang  menyebabkan kurva  MTF  akan  bergeser  ke  arah kanan.  Tabel  3-2  berikut  menjelaskan secara ringkas hubungan antara beberapa pergeseran detektor yang telah dilakukan  terhadap  pergeseran  posisi stepper optimum  pada  kurva  MTF-50 untuk masing-masing kanal warna citra, mulai  dari  keadaan  awal  hingga  setelah dilakukannya koreksi ko-registrasi.
Tabel 3-2:  RINGKASAN  HUBUNGAN  ANTARA PERGESERAN DETEKTOR TERHADAP POSISI OPTIMUM KURVA MTF Pengamatan Posisi Optimum MTF-50 R G B NIR Keadaan awal  580  350  300  610 Pergeseran 180° 550  460  470  570 Pergeseran 270° 540  560  540  580
Ko-Registrasi  530  550  510  560
Tampak bahwa pergeseran detektor dapat  menyeragamkan  posisi  optimum kurva  MTF.  Fenomena  tersebut  secara langsung  menyiratkan  bahwa  derajat kefokusan  citra  masing-masing  kanal warna  ditentukan  oleh  dua  faktor  yang saling berkaitan. Faktor pertama adalah variabel  fokus  lensa  yang  dapat  diatur dengan  pengendali stepper ,  dimana variabel  ini  berlaku  untuk  seluruh detektor.  Sementara  itu  faktor  kedua adalah  jarak  masing-masing  detektor terhadap pusat lensa, yang dapat diatur secara terpisah antar setiap kanal warna. Dapat dikatakan, derajat kefokusan citra
ditentukan  oleh  jarak  efektif  detektor terhadap  lensa,  yang  dalam  hal  ini merupakan  fungsi  non-linear  antara kedua  variabel  tersebut,  yaitu  variabel fokus  lensa  (pengendali stepper )  dan variabel  jarak  setiap  detektor  terhadap pusat lensa.
Berdasarkan  Tabel  3-2,  setelah proses  perbaikan  ko-registrasi,  posisi stepper pada  nilai  550  dapat  meng- hasilkan  kualitas  citra  komposit  yang cukup  baik.  Tabel  3-3  menunjukkan nilai  frekuensi  spasial  pada  saat  MTF bernilai  0.5,  sebelum  normalisasi  untuk masing-masing  kanal  citra  pada  posisi stepper di sekitar nilai 550 tersebut.
Tabel 3-3: NILAI  FREKUENSI  SPASIAL  UNTUK MTF-50  PADA  POSISI  PENGENDALI STEPPER DI SEKITAR NILAI 550 Posisi Stepper Frekuensi Spasial (Nyquist) R G B NIR 425 0.087  0.081 0.086 0.072 456 0.089  0.082 0.088 0.075 486 0.092  0.083 0.089 0.076 518 0.093  0.084 0.091 0.075 549 0.097  0.084 0.091 0.075 577 0.101  0.085 0.091 0.075 610 0.101  0.085 0.089 0.076 640 0.090  0.085 0.089 0.072 673 0.086  0.083 0.085 0.066
Tampak  bahwa  posisi stepper pada  nilai  577  memberikan  kombinasi terbaik  untuk  keempat  kanal  tersebut. Posisi  577  ini  sedikit  berbeda  dengan nilai 550 yang telah diperoleh sebelumnya karena  data  tersebut  belum  mengalami proses  regresi.  Walaupun  demikian, perbedaan posisi tersebut tidak signifikan sehingga masih dalam batas yang dapat ditoleransi.  Terdapat  dua  hal  penting yang  dapat  diangkat  berdasarkan  data pada Tabel 3-3 tersebut. Pertama adalah posisi  pengendali stepper berapapun tidak  dapat  mengakomodasi  kurva  MTF optimum  untuk  seluruh  kanal.  Pada posisi  pengendali stepper 577,  kanal merah,  hijau  dan  biru  memiliki  frekuensi spasial optimum, tetapi kanal NIR masih sedikit  berada  di  bawah  nilai  optimum.
Walaupun demikian, posisi stepper pada nilai  577  ini  memberikan  komposisi terbaik  untuk  keempat  kanal  tersebut. Hal  kedua  yaitu  mengenai  perbedaan nilai  frekuensi  spasial  yang  cukup signifikan antar keempat kanal tersebut. Contohnya, walaupun pada posisi stepper pada nilai 577, kanal NIR telah memiliki frekuensi  spasial  yang  relatif  cukup optimum  yaitu  0,075,  tetapi  nyatanya nilai  tersebut  masih  jauh  di  bawah frekuensi  spasial  kanal  merah  sebesar 0,101.  Hal  ini  dapat  disebabkan  karena perbedaan  detail  obyek  yang  diamati atau  perbedaan  kualitas  antar  detektor itu  sendiri.  Penggunaan  target  obyek dengan  kualitas  tinggi  dapat  mengatasi permasalahan tersebut.
Selain  keseragaman  fokus  antar kanal  citra,  hal  penting  lainnya  adalah mengenai  distorsi  ko-registrasi  yang terjadi  pada  sumbu  horisontal  tidak dapat  diminimalisasi  dengan  sempurna. Untuk  kanal  warna  biru  dan  hijau, distorsi tersebut mungkin dapat diselesaikan  secara  sederhana  dengan menggeser detektor dalam sumbu tersebut.  Walaupun  demikian,  metode tersebut  tidak  dapat  digunakan  pada distorsi kanal merah, dimana karakteristik distorsi  yang  terjadi  tampak  bersifat tidak  linear  seperti  yang  telah  dijelaskan. Karena  metode  di  atas  tidak  dapat meminimalisasi distorsi yang terjadi, maka distorsi  tersebut  mungkin  disebabkan karena  detektor  merah  mengalami bending akibat  struktur  mekanik  yang tidak  bersifat  ideal.  Ketidakidealan struktur  mekanik  tersebut,  walaupun hanya  dalam  orde  mili-derajat,  secara teori dapat menyebabkan distorsi registrasi yang bersifat non-linear tersebut. Karena permasalahan itu, maka dalam penelitian ini  tidak  dilakukan  perbaikan  lebih lanjut pada detektor merah.

## 4  KESIMPULAN
Salah satu distorsi geometri  yang terjadi  pada  citra imager multispektral satelit  LAPAN-A3  adalah  distorsi  fokus internal dan distorsi ko-resgistrasi antar
kanal  yang  diakibatkan  karena  peng- gunaan beam-splitter pada  sistem  optik. Proses  pengamatan,  pengujian  dan perbaikan  yang  dilakukan  dapat  mem- perbaiki  kualitas  citra  yang  dihasilkan imager , terutama dalam aspek geometri, yaitu  dalam  hal  keseragaman  derajat kefokusan  antar  kanal  citra,  dan  juga dalam  hal  keseragaman  ko-registrasi dalam sumbu horisontal.
Pada imager multispektral  satelit LAPAN-A3,  derajat  kefokusan  antar kanal  citra  telah  dapat  diseragamkan dengan  cara  menggeser  detektor  biru- hijau  ke  belakang,  dengan  memutar sekrup  detektor  sebesar  270  derajat berlawanan  dengan  arah  jarum  jam. Sementara  itu  distorsi  ko-registrasi detektor biru-hijau pada sumbu horisontal juga dapat diminimalisasi dengan menggeser  detektor  pada  arah  sumbu detektor tersebut. Kedua metode perbaikan tersebut  secara  signifikan  telah  dapat meningkatkan  kualitas  geometri  citra yang  dihasilkan,  yang  dapat  ditunjukkan baik secara visual berupa citra pengamatan imager dan secara matematis berupa kurva MTF antar kanal.
Beberapa  pengembangan  masih perlu  dilakukan  untuk  meningkatkan kualitas  citra imager multispektral satelit  LAPAN-A3,  terutama  mengenai distorsi ko-registrasi pada detektor kanal merah yang bersifat non-linear dan juga mengenai ketidakseragaman derajat kefokusan  citra  pada  beberapa  bagian citra yang berbeda.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  kami  sampaikan kepada  Wahyudi  Hasbi,  M.Sc,  atas semua bimbingan dan arahannya sehingga  karya  tulis  ilmiah  ini  dapat terselesaikan dengan baik. Terima kasih juga  kami  sampaikan  kepada  Bapak Drs.  Abdul  Rahman,  MT  dan  Ir. Suhermanto,  MT,  atas  bimbingan  dan arahannya  dalam  membangun  modul pengoreksi  citra  satelit  LAPAN-A2  dan LAPAN-A3.

## DAFTAR RUJUKAN
Bu, F; Qiu, Y; and X. Yan, 2013. Improvement of MTF  Measurement  and  Analysis  Using
Knife-Edge Method , Journal of
Computational  Information  Systems
9:3, 987-994.
Choi,  T.,  2002. IKONOS  Satellite  on  Orbit Modulation  Transfer  Function  (MTF) Measurement  using  Edge  and  Pulse Method ,  Master  Thesis,  South  Dakota State University, Brookings, SD. Crespi,  M.,  and  L.D.  Vendictis,  2009. A Procedure  for  High  Resolution  Satellite Imagery  Quality  Assessment ,  Sensors Journal Vol. 9, 3289-3313.
Delvit,  J.M;  Leger;  Roques,  S;  and  C.  Valorge,
2004. Modulation  Transfer  Function Estimation  from  Nonspesific  Images , Optical Engineering, Vol. 43, 1355-1365. Fliegel, K., 2004. Modelling and Measurement of Image  Sensor  Characteristics ,  Radio Engineering Vol. 13, No. 4, 27-34. Hakim, P.R; Rachim, E; dan A. Rahman, 2013.
Model  Koreksi  Distorsi  Blurring  pada Citra  Imager  Pushbroom  Menggunakan Algoritma  Dekonvolusi  Filter  Wiener , Pengembangan  Teknologi  Satelit  di Indonesia:  Sistem,  Subsistem  dan  Misi Operasi, IPB Press, Bogor, 79-91.
Hakim,  P.R;  Rahman,  A;  Suhermanto,  dan  E. Rachim,  2012. Model  Koreksi  Geometri Sistematik  Data  Imager  Pushbroom Menggunakan Metode Proyeksi Kolinear , Jurnal  Technologi  Dirgantara  Vol.  10 No. 2, 121-132, LAPAN, Jakarta. Kaur,  A.  and  V.  Chopra,  2012. A  Comparative Study and Analysis of Image Restoration Techniques  Using  Different  Images Formats ,  International  Journal  for Science  and  Emerging  Technologies with Latest Trends, Vol. 2, 7-14.
Kohm,  K.,  2004. Modulation  Transfer  Function Measurement  Method  and  Results  for the  OrbView-3  High  Resolution  Imaging Satellite , IAPRS, Vol. 35, 7-12.
McCluney, R., 1994. Introduction to Radiometry and  Photometry ,  Artech  House,  Inc., Norwood, MA.
Optikos Corporation, 1999. How to Measure MTF and  Other  Properties  of  Lenses ,  User Manual Rev. 2.0, Wakefield, MA.

## RETIKULASI HIDROXYL TERMINATED POLUBUTADIENE (HTPB) MANDIRI DENGAN TOLUENE DIISOCIANATE (TDI) MEMBENTUK POLIURETAN SEBAGAI FUEL BINDER PROPELAN
(RETICULATION OF HYDROXYL-TERMINATED POLYBUTADIENE (HTPB) WITH TOLUENE DIISOCYANATE (TDI) TO FORM POLYURETHANE AS A PROPELLANT FUEL-BINDER)
Geni Rosita Pusat Teknologi Roket Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Raya LAPAN No. 2, Mekarsari, Rumpin, Bogor 16350 Indonesia e-mail: genirosita@yahoo.co.id; geni.rosita@lapan.go.id
Diterima 6 Mei 2016; Direvisi 10 Juni 2016; Disetujui 23 Juni 2016

## ABSTRACT
LAPAN  has  successfully  made  HTPB  independently.  The  next  stage  is  to  manufacture  fuel- binder by reacting the HTPB with TDI. Stages of this test to get the gel time and the hardness that can qualify as a propellant binder. In this research HTPB:TDI reacted in some ratio, and HTPB are treated differently  on  the  viscosity  and  average  molecular  weight.  From  some  of  the  compositions  of  the reaction, which can be used as a propellant fuel binder are that meet several criteria, among others, there  are  no  air  bubbles,  elastic,  non-sticky  for  easy  process,  not  hard  and  not  brittle  so  that  the propellant  is  not  easy  to  crack.  Observations  during  the  gel  time,  which  can  be  used  as  fuel  binder composition  propellants  are  HTPB:TDI  are  6:1,  7:1,  8:1  and  9:1.  Thus,  the  self-developed  HTPB  can already be used as a fuel binder in the manufacture of composite propellant.
Keywords: HTPB, TDI, gell time, propellant, fuel-binder

## ABSTRAK
LAPAN telah berhasil membuat HTPB secara mandiri. Tahapan berikutnya adalah melakukan pembuatan fuel  binder dengan  mereaksikan  HTPB  mandiri  tersebut  dengan  TDI.  Tahapan  uji  ini untuk  mendapatkan gel  time dan  kekerasan  yang  dapat  memenuhi  syarat  sebagai binder propelan. Pada  penelitian  ini  dilakukan  reaksi  HTPB  :  TDI  pada  beberapa  perbandingan,  dan  HTPB  yang direaksikan  berbeda  pada  viskositas  dan  berat  molekul  reratanya.  Dari  beberapa  komposisi  hasil reaksi, yang dapat digunakan sebagai fuel binder propelan adalah yang memenuhi beberapa kriteria, antara lain tidak ada gelembung udara, elastis, tidak lengket untuk memudahkan pencetakan, tidak keras dan  tidak  getas  supaya  propelan  tidak mudah  retak.  Hasil  pengamatan selama gel time ,  yang dapat  digunakan  sebagai fuel  binder propelan  adalah  komposisi  HTPB:TDI,  6:1,  7:1,  8:1  dan  9:1. Dengan  demikian  maka  HTPB  mandiri  yang  dikembangkan  sudah  dapat  digunakan  sebagai fuel binder pada pembuatan propelan komposit.
Kata kunci: HTPB, TDI, gel time, propelan, fuel-binder

## 1  PENDAHULUAN
Penelitian  tentang  reaksi  antara HTPB  dan  TDI  menjadi  poliuretan sangatlah penting, karena poliuretan ini berfungsi  sebagai fuel  binder untuk mengikat oksidator pada proses pembuatan  propelan. Poliuretan adalah hasil  reaksi  antara  poliol  yang  berasal dari  HTPB  dan  isosianat  dari  TDI, berupa  reaksi  perubahan  HTPB  dari cairan  viskus  menjadi  padat.  Proses  ini membutuhkan  waktu  yang  bergantung pada  beberapa  parameter.  Bahan  bakar roket padat merupakan bahan komposit, yang diperoleh dengan cara mereaksikan oksidator, metal-fuel , fuel binder (pengikat) dengan  bahan curring  agent (retikulasi) serta  beberapa  aditif  tambahan. Fuel binder yang  digunakan  yaitu  poliuretan berbasis HTPB. Bahan HTPB tidak dijual bebas,  sehingga  pengadaannya  sulit, apalagi  bila  dikaitkan  dengan  industri militer. Oleh karena itu perlu diupayakan untuk membuat HTPB secara mandiri.
Penelitian  dan  pengembangan bahan  baku fuel  binder propelan, khususnya  HTPB,  telah  dilakukan secara intensif sejak 2007. Saat ini LAPAN telah  berhasil  membuat  HTPB  melalui tahapan skala laboratorium. jika memungkinkan  akan  dilanjutkan  ke skala  lebih  besar,  karena  selama  ini HTPB  yang  digunakan  adalah  HTPB impor,  yang  selain  sulit  diperoleh  juga mengalami  persoalan  variasi  properti. Bahan  HTPB  spesifikasi fuel  binder propelan  memiliki  persyaratan  dengan
berat  molekul  rata-rata  2000-5000, viskositas  500  cp,  mikrostruktur  utama 1,4-cis minimal 40 %.
Binder memegang komposisi bersama-sama  dan  bertindak  sebagai bahan  bakar  tambahan (fuel-binder). Setelah curing , binder membuat propelan menjadi  fleksibel,  yang  menurunkan kemungkinan  propelan  akan  retak/ patah  di  bawah  tegangan  dan  tekanan. Binder setidaknya  terdiri  atas  dua komponen, yang pertama adalah prapolimer cair atau semi-cair dan yang kedua  adalah curing-agen .  Prapolimer fungsional  hidroksil,  seperti  HTPB,  di- cure menggunakan  isosianat  (Brzic,  et al., 2014).
Fuel  binder yang  banyak  dipakai untuk  propelan  pada  saat  ini  adalah poliuretan berbasis HTPB karena memiliki sifat mekanik yang baik. HTPB yang dipakai adalah berupa cairan yang bila direaksikan dengan isosianat menjadi  padat.  Hal  ini  terjadi  karena adanya  ikatan  silang  antara  gugus hidroksil  dari  HTPB  dengan  gugus isosianat dari TDI. TDI yang direaksikan dengan  HTPB  berfungsi  sebagai  bahan retikulasi  dan  memperpanjang  rantai menjadi polimer jaringan sebagai matrik komposit  berupa  poliuretan  yang  elastis (Dubois,  et  al.,  1995;  Wibowo,  2013; Wibowo, 2015).
Pada  proses  pembuatan  propelan perlu  diperoleh  formulasi fuel  binder yang  tepat,  agar  tidak  menimbulkan masalah.  Mendapatkan  formula  yang
memiliki  sifat  karakteristik  dan  sifat mekanik  yang  baik  sebagai fuel  binder sangatlah  diharuskan.  Diantara  sifat yang  diinginkan  yaitu  tidak  ada gelembung udara atau tidak keropos serta elastis  sehingga  tidak  terjadi  keretakan pada  propelan  selama  penyimpanan, karena  sifat fuel  binder otomatis  akan berpengaruh  kepada  propelan  yang dihasilkan.  Hal  ini  yang  akan  diamati sampai tercapainya gel time .
Selain mengikat oksidator, campuran  HTPB:TDI  juga  berfungsi sebagai  pengikat  serbuk  logam  ( metal powder/fuel-metal ), harus mampu menam- pung  atau  mengikat  bahan  oksidator semaksimal  mungkin.  Sehingga  propelan yang  dihasilkan  selama  penyimpanan memiliki ketahanan kimia dan didapatkan propelan yang kuat.
Dengan  telah  berhasilnya  LAPAN membuat HTPB secara skala laboratorium, maka  dilanjutkan  dengan  penelitian pembuatan poliuretan ini, yaitu mencari komposisi  yang  tepat  untuk  mencapai gel  time dengan  kekerasan  yang  sesuai. Untuk  dapat  digunakan  sebagai fuel binder dilakukan reaksi retikulasi (pemadatan)  dengan  penambahan  TDI yang  akan  menghasilkan  poliuretan. Pada  penelitian  ini  yang  diamati  yaitu lama reaksi ( gel time ) dan kekerasan dari poliuretan  yang  terbentuk  pada  setiap komposisi.  Penelitian  ini  juga  dapat memberikan informasi tambahan, apakah HTPB  mandiri  ini  layak  digunakan sebagai  bahan fuel-binder pada  proses pembuatan propelan padat.

## 2  TEORI
HTPB  bila  direaksikan  dengan isosianat  akan  menjadi  poliuretan merupakan  polimer  yang  sangat  bagus sifat  mekaniknya  dengan  sifat  energetik yang  sangat  tinggi  untuk fuel  binder propelan  (Dubois  et  al.,  1995).  Pada penelitian  ini  isosianat  yang  digunakan adalah TDI (Rosita, 2013; Wibowo 2015). Sistem binder ini menunjukkan kelayakan  dan  superioritas  di  atas sistem binder lainnya,  mampu  menjadi padatan yang sangat tinggi (86% - 90 wt %), tanpa mengorbankan kemudahan dalam
processability dan  dengan  sifat  mekanik yang dapat ditingkatkan dan disempurna- kan sesuai karakteristik internal balistik yang diharapkan (Gupta, 2014).
Poliuretan  berbasis  HTPB  adalah hasil  reaksi  HTPB  dengan  TDI  dimana HTPB  cairan  viskus  menjadi  padatan yang elastis, tidak ada gelembung udara. Untuk terjadinya pemadatan memerlukan waktu atau lama reaksi ( gel time ) (Gupta, 2014).    Pada  pembuatan  propelan  yang baik  adalah  dengan  reaksi  yang  tidak terlalu  cepat  karena  secara  teori  bila reaksi  terlalu  cepat  hasil  akan  keras. Sedangkan sifat mekanik propelan dapat dipengaruhi oleh kraktristik HTPB, antara lain  mikro  struktur  yang  dimilikinya. Tiga  tipe  strukturmikro  tersebut,  yaitu 1,4-cis,  1,4-trans  dan   1,2-vinil, sebagai diperlihatkan pada Gambar 2-1.
Gambar 2-1: Struktur  mikro  HTPB  a)  cis,  b) trans, dan c) vinil
Pada reaksi pembentukan poliuretan  berbasis  HTPB  dengan  TDI akan  terjadi    reaksi  gugus  hidroksil (poliol)  dengan  gugus  isosianat  berupa reaksi  ikatan  silang  yang  berpengaruh kepada  kekerasan  membentuk  uretan. Poliuretan  merupakan  polimer  yang sifatnya  dapat  diatur  sesuai  dengan kebutuhan (Sekkar et al., 2000; Delebecq et al., 2013).
Reaksi  pembentukan  poliuretan adalah  reaksi  kopolimerisasi  antara prepolimer  poliol  (-OH)  dalam  hal  ini adalah  HTPB  dengan  isosianat  (NCO). Pada  penelitian  ini  digunakan  TDI  yang berfungsi sebagai bahan untuk memperpanjang rantai yang membentuk ikatan  silang  dengan  HTPB  berbentuk polimer  dengan  berat  molekul  yang tinggi.
Untuk  meningkatkan  properti HTPB,  komposisi  strukturmikro  akan memainkan peran penting. Karakteristik aliran  dari  HTPB  dan  sifat  mekanik poliuretan  yang  sesuai  tergantung  pada
rasio  konsentrasi  strukturmikro  yang ada  dalam  sampel.  Meskipun  terlihat seperti  molekul  sederhana  namun strukturnya benar-benar kompleks. Jumlah  strukturmikro  dalam  sampel relatif tergantung pada kondisi polimerisasi yang disintesis (Dey, et al., 2015).
TDI  merupakan  senyawa  aromatis toluen  yang  tersubsitusi  oleh  gugus isosianat  (NCO),  dapat  dibuat  dengan bahan  dasar  toluene  melalu  tiga  tahap. Tahap  I  adalah  nitrasi  toluene  menjadi dinitro toluene. Tahap II, reduksi dinitro toluen menjadi diamino toluen. Tahap III adalah posgenasi diamino toluen menghasilkan  dua  isomer  diisosianat yaitu 2,4- dan 2,6-TDI (Gambar 2-2).

## Gambar 2-2: Mikrostruktur TDI
Reaksi  antara  TDI  dan  HTPB akan  menghasilkan  poliuratan  yang merupakan salah satu golongan polimer kondensasi  dengan  reaksi  sebagai berikut:
Beberapa  faktor  yang  dapat mempengaruhi  sifat  fisik  poliuretan, antara  lain:  kualitas  isosianat  yang digunakan, reaktifitas isosianat, reaktifitas atom  hydrogen  aktif  dan  energi  ikatan antara  gugus  isosianat  dan  hydrogen reaktif.  Sifat  mekanik  polyuretan  juga tergantung  dari  panjang  rantai  dan struktur  dari  polymer  cair  yang  akan dipadatkan  (Daniel,  2006;  Mahanta 2012).

## 3  METODE PENELITIAN

## 3.1 Bahan
HTPB  yang  digunakan  dalam penelitian ini terdiri atas 4 macam, yaitu M 3 ,  M 4 ,  M 6 dan  M 7 .  Yang  membedakan
diantara  keempat  macam  HTPB  yang digunakan  adalah  viskositas  dan  berat molekulnya.  Besaran  viskositas  secara berturutan  adalah  13,  12,  16,  18  cp. Sedangkan  berat  molekul  rerata  yang diukur  menggunakan  peralatan  GPC adalah 5700, 5087, 6015 dan 6484.
HTPB  yang  dipakai  disini  adalah HTPB  hasil  polimerisasi  sendiri  dari  gas butadiena menjadi polibutadiena. Penelitian  dilakukan  di  laboratorium polimer  LAPAN,  produk  yang  dihasilkan dinamakan  HTPB  mandiri.  Sedangkan TDI  adalah  bahan  komersial  yang diperoleh  secara  bebas  dari  pasar industri.

## 3.2 Proses
Pembuatan  poliuretan  dilakukan dengan  mencampurkan  HTPB  dengan TDI  pada  beberapa  perbandingan  berat yang  telah  ditentukan.  HTPB  terlebih dahulu  dituang  ke  dalam beaker-glass , kemudian  ditambahkan  TDI  secara perlahan  sambil  diaduk.  Pengadukan menggunakan stirer magnetik  dengan kecepatan 300 rpm.
Campuran diaduk sampai homegen dan dilakukan pada dua keadaan, a) pada suhu  kamar  dan  b)  pada  suhu  45 ⁰ C. Pengadukan sampai diperoleh homogenitas campuran  selama  kurang  lebih  45 sampai 60 menit. Semua variabel proses seperti durasi mixing, urutan penambahan material pada mixer , interval waktu yang diaplikasikan, dipertahankan tetap pada semua komposisi.
Adonan  yang  terbentuk  lalu dituang  dalam  cetakan,  proses curing berlangsung  pada  kondisi  udara  bebas. Pengamatan  dilakukan  kapan  terbentuk- nya gel  time, jika ada gelembung udara diamati kapan terbentuk. Untuk memudahkan  pemilihan  komposisi fuel binder yang  tepat  pada  pembuatan propelan,  setelah  terjadi  pemadatan, dilakukan  uji  elastisitas  secara  visual dan uji  kekerasan  poliuretan  yang terbentuk.  Untuk  hasil  kekerasan  diukur dengan  alat  Teclock.  Untuk gel  time hanya  diukur  secara  manual  yaitu dengan  mengamati  lama  reaksi  sampai mencapai pemadatan.

## 4  HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  hasil  reaksi  HTPB dan  TDI  dengan  komposisi  yang  divariasi- kan,  diperoleh  sampel  poliuretan  yang berbeda. Contoh bentuk sampel poliuretan sebagai fuel  binder yang  diperoleh diberikan  pada  gambar  4-1,  yang  dapat dijelaskan sebagai berikut:
 Gambar  4-1a,  merupakan  hasil  reaksi dengan perbandingan HTPB:TDI = 4:1, ada gelembung udara dan keras, tidak elastis.
 Gambar  4-1b,  merupakan  hasil  reaksi pada  komposisi  6:1  dan  7:1  (sampel M 6 ), elastis tapi ada gelembung udara.
 Gambar  4-1c,  merupakan  hasil  reaksi dengan  komposisi      7:1,  8:1  dan  9:1 (sampel M 4 )  yang  tidak  lengket, elastis serta reaksi lebih stabil.
 Gambar  4-1d,  merupakan  hasil  reaksi dengan  komposisi  12:1  (sampel  M 3 ), terjadi  reaksi  2  lapisan,  yang  bagian atas  ada  gelembung  udara  kecil-kecil seperti  busa  dan  keras,  bagian  bawah tiadak ada gelembung udara.
 Gambar  4-1e,  merupakan  hasil  reaksi dengan  komposisi  11:1.  Hasilnya adalah  elastis,  tidak  ada  gelembung udara,  lebih  lembek  dan  lengket, membutuhkan waktu yang lama untuk reaksi,  sedikit  lengket  waktu  baru dikeluarkan dari cetakan.
Reaksi  poliuretan  yang  terbentuk antara  HTPB  dan  TDI  diberikan  pada Gambar  4-2,  4-3,  4-4,  dan  4-5.  Dari gambar  terlihat  bahwa gel  time dan kekerasan yang diperoleh akan berbeda, walaupun pada perbandingan berat yang sama.
Untuk sampel HTPB M 4 , hasilnya diberikan  pada  Gambar  4-2.  Dari  grafik tersebut  diberikan  hasil  kekerasan  dan gel time dari beberapa komposisi, dimana semakin banyak kandungan HTPB, maka kekerasan akan menurun sedangkan gel time semakin  lama  atau  meningkat. Diawali  dengan  perbandingan  HTPB:TDI 3:1  diperoleh  kekerasan  38 Shore A dengan gel  time selama  6  jam.  Pada perbandingan  10:1  kekerasan  menurun menjadi 4.5 Shore A, dengan peningkatan gel time , yaitu 48 jam.
Gambar 4-1: Contoh  hasil  reaksi  retikulasi HTPB dengan TDI
Gambar 4-2: Hasil reaksi HTPB M 4 dengan TDI
Gambar 4-3, merupakan hasil gel time dan kekerasan yang bervariasi dari HTPB:TDI  untuk  sampel  M 7 .  Pada komposisi 3:1 dengan gel time tercatat selama  5  jam,  menghasilkan  kekerasan 40 Shore A. Disini terlihat pada komposisi yang  sama  pada  sampel  M 4 pada Gambar  4-2, gel  time yang  dibutuhkan lebih cepat dari pada gel time sampel M 7 , untuk  kekerasan sampel M 7 lebih keras dari  pada  sampel  M 4 .  Hal  tersebut disebabkan  karena  viskositas  dan  berat molekul sampel M 7 lebih tinggi dari pada berat  molekul  M 4 .  Berat  molekul  akan diikuti  oleh  viskositas,  semakin  tinggi
0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 Ke ke ras an ( sh o re , A) G el t im e ( jam ) HTPB:TDI Gel time Kekerasan
atau  kental  viskositas  maka  berat molekul akan semakin tinggi. Selain itu, mikrostruktur  1,4-cis  pada  sampel  M 7 lebih  banyak  dari  pada  sampel  M 4. Semakin  banyak  mikrostruktur  1,4-cis hasil  reaksi  akan  semakin  elastis  dan kekerasan  akan  berkurang  dengan gel time semakin lambat .
Gambar 4-3: Hasil reaksi HTPB M 7 dengan TDI
Pada  sampel  M 3 (Gambar  4-4), dengan  viskositas  yang  lebih  kecil  dari sampel yang lain, diperoleh gel time yang lebih  cepat  daripada  sampel  M 4 dan  M 7 pada perbandingan yang sama. Sedangkan untuk  kekerasannya  diperoleh  hasil yang  lebih  tinggi,  hal  ini  terjadi  karena mikrostruktur 1,4-cis pada HTPB sampel M 3 terlalu  kecil.  Komposisi  6:1,  7:1,  8:1 merupakan  komposisi  dengan gel  time lebih  lama.  Hal  ini  disebabkan  karena mikrostruktur  1,2-vinil  lebih  dominan. Mikrostruktur  vinil  letak  gugus  OH-nya tidak teratur mengakibatkan rantai silang yang  terbentuk  memberikan  untaian polimer  membentuk  geometri  yang kurang teratur dan rapat, karena terlalu banyak ruang kosong sehingga cenderung membentuk  polimer  yang  keras  dan getas.
Pada  Gambar  4-5,  yaitu  sampel M 6 dapat  dilihat  walaupun  viskositas lebih  kecil  dari  pada  sampel  M 7 pada komposisi yang sama, gel time tidak jauh berbeda tetapi kekerasan lebih meningkat. Hal  ini  disebabkan  karena  mikrostruktur 1,4-trans M 6 terlalu tinggi, mengakibatkan rantai  silang  yang  terbentuk  memberikan untaian  polimer  yang  secara  efek  ruang (geometri) tidak teratur sehingga polimer yang  terbentuk  padat  dan  keras  tetapi tidak getas.
Gambar 4-4: Hasil reaksi HTPB M 3 dengan TDI
Gambar 4-5: Hasil reaksi HTPB M 6 dengan TDI
Gambar  4-1,  adalah  contoh  hasil retikulasi yang bisa digunakan dan yang tidak memenuhi syarat dari keseluruhan hasil  reaksi  antara  HTPB  dan  TDI  yang telah  dilakukan.  Sedangkan  hasil  yang telah  ditampilkan  pada  Gambar  4-1 dapat dijelaskan sebagai berikut.
Pada Gambar 4-1a, dimana  hasil seperti  ini  tidak  bisa  digunakan  sebagai fuel  binder ,  karena  kaku  dan  banyak gelembung  udara.  Hal  ini  disebabkan karena  rasio  TDI  yang  berlebih,  meng- akibatkan banyak terbentuk rantai cabang yang  akan  mematikan  perpanjangan rantai.  Gambar  4-1b,  hasil  seperti  ini tidak  bisa  dipakai  pada  pembuatan propelan. Pada gambar nampak terbentuk- nya gelembung udara kecil-kecil. Hal ini bisa diatasi dengan mencari perbandingan lain.  Terjadinya  gelembung  disebabkan karena mikrostruktur yang tidak seimbang.  Gambar  4-1c,  merupakan contoh yang tidak ada gelembung udara dan  hasilnya  elastis.  Ini  menandakan bahwa  perbandingan  bilangan  isosianat dan bilangan hidroksil dan mikrostruktur seimbang,  maka  terjadi  reaksi  yang sempurna.  Model  yang  seperti  ini  dapat
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 Ke ke ras an ( sh o re , A) G el t im e ( jam ) HTPB:TDI Gel time Kekerasan 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 Ke ke ras an ( Sh o re , A ) G el ti me ( jam ) HTPB:TDI Gel time Kekerasan 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 ke ke ras an ( Sho re , A) G el t im e ( jam ) HTPB:TDI Gel time Kekerasan
dipakai pada proses pembuatan propelan. Sedangkan  Gambar  4-1d,  tidak  bisa dijadikan  sebagai fuel  binder karena terjadinya  gelembung  udara  kecil-kecil, ini  disebabkan  karena  HTPB  hasil sintesa  yang  kurang  bersih  dalam pencucian  hasil  akhir  dan  diperkirakan masih  ada  zat  lain  yang  tersisa  dalam pencucian,  menjadikan  campuran  tidak merata.  Gambar  4-1e,  hasilnya  bagus, tapi  disini  butuh gel  time lebih    lama untuk  terjadi curing karena  HTPB  lebih encer  jadi  butuh  waktu  untuk  mem- perpanjang  rantai,  dan  tidak  tepat digunakan  dalam  proses  propelan, karena  nantinya  akan  menyebabkan propelan yang terbentuk menjadi kurang rigid dan mudah terdefleksi.
Hasil  reaksi  yang  dipilih  adalah yang tidak mempunyai gelembung udara, elastis  dan  dapat  diukur  kekerasannya, dalam  hal  ini  juga  didapat  hasil  yang berbeda.  Penelitian  ini  dilakukan  pada suhu kamar dan suhu  45 ⁰ C, hasil  pada suhu  45 ⁰ C  tidak  ditampilkan  disini, karena dilihat dari hasil reaksi dan  sifat fisik secara signifikan tidak jauh berbeda, hanya  saja  waktu  reaksi  pada  suhu 45 ⁰ C lebih cepat dari pada suhu kamar. HTPB  dengan  TDI  yang  harus dipertimbangkan  bukan  elastis  dan gelembung udara saja, tapi gel time dan kestabilan  hasil  reaksi  juga  jadi  bahan pertimbangan  untuk  proses  pembuatan propelan.  Sifat  mekanik  poliuretan dipengaruhi  oleh  jumlah  ikatan  silang yang  terjadi,  mikrostruktur  dan  berat molekul  rata-rata  (Dey  et  al.,  2015). Poliuretan  dengan  ikatan  silang  yang banyak  menghasilkan  jaringan  yang
rapat  dan  kuat  sehingga  kuat  tarik  dan kekerasan  elastomer  poliuretan  akan besar, sedangkan kemulurannya rendah (Jain et all., 1994; Brzic et.al, 2014).
Dilihat  dari  hasil  reaksi  pada komposisi    3:1  dan  4:1,  hasil gel  time yang  dicapai  lebih  cepat  dan  kekerasan lebih  tinggi,  ini  sesuai  dengan  teori, dimana  bila  HTPB  lebih  sedikit  dan  TDI lebih  banyak,  maka  ikatan  silang  yang terbentuk  lebih  banyak,  tidak  teratur dan padat. Yang paling stabil berdasarkan  dari  hasil  kekerasan  dan gel  time yang  ada  pada  perbandingan 6:1,  7:1  dan  8:1.  Karena  setelah  3 sampai  4  minggu  poliuretan  yang terbentuk kekerasannya tidak mengalami perubahan, yang berarti sudah stabil.  Sedangkan  pada  perbandingan 9:1  setelah  10  hari  ada  perubahan kekerasan  menjadi  lebih  keras.  Disini dapat  kita  buktikan  secara  teori  bahwa semakin banyak HTPB, TDI yang diguna- kan lebih sedikit maka reaksi antara TDI dan  HTPB  semakin  akan  membentuk ikatan linier  dan teratur, mengakibatkan gel  time akan  lama  atau  lebih  tinggi kemuluran dan elastisitas  semakin kecil (Gupta, 2005).
Pada  Gambar  4-2  dan  4-3  yaitu sampel  M 4 dan  sampel  M 7 ,  pada komposisi yang sama tetapi hasil reaksi, gel  time ,  kekerasan  dan  elastisitasnya berbeda,  karena  disebabkan  masing- masing  karakteristik  HTPB  berbeda. Disini  dapat  dibuktikan  bahwa  polimer yang  terbentuk  dari  ikatan  silang karakteristiknya  akan  berbeda  sesuai dengan  sifat  kimia  bahan  dasar,  seperti kekerasan dan elastisitas poliuretan.
Gambar 4-6: Reaksi poliuretan HTPB:TDI
Penyebab  yang  mungkin  adalah karena mikrostruktur HTPB yang berbeda.  Bila  mikrostruktur  HTPB  1,4- trans lebih dominan akan mengakibatkan poliutretan  yang terbentuk kurang elastis atau  keras.  Yang  dibutuhkan  adalah mikrostruktur 1,2-vinil dan  1,4-cis yang dominan  supaya  poliuretan  yang  terjadi bersifat elastis.
Sampel  HTPB  yang  dipakai  pada M 7 adalah HTPB dengan viskositas yang lebih tinggi, hasil reaksinya dapat dilihat pada Gambar 4-2. Dimana gel time pada komposisi  yang  sama  dengan  sampel yang lain. Sampel M 7 , gel time -nya lebih lama dan kekerasannya lebih tinggi dari M 3 . Sampel M 3 lebih cepat waktu reaksinya (lebih cepat mengeras pada perbandingan rendah).  Ini  disebabkan  M 7 memiliki viskositas yang lebih tinggi, mikrostruktur HTPB  yang  kurang  sempurna  antara 1,4-cis, 1,4-trans dan 1,2-vinil. Bilangan OH  dan  bilangan  isosianat  juga  tidak seimbang, karena bila bilangan isosianat dari  TDI  kurang,  maka  ikatan  silang kurang  rapat.  Sedangkan gel  time fuel binder diperlukan TDI yang lebih banyak, tetapi  bila  TDI  ditambahkan  dengan jumlah yang banyak akan menghasilkan poliuretan  yang  keras  atau  kurang elastis atau rantai ikatan masih pendek. Untuk mendapatkan hasil yang memenuhi syarat perlu dicari komposisi yang tepat, dan bila hasil reaksi walaupun elastis akan mengalami  kesulitan  dalam  pencetakan propelan.  Disinilah  pentingnya  analisis kualitas bahan baku sebelum digunakan untuk mendapatkan hasil yang maksimal.
Dilihat  dari  hasil  semua  reaksi pada  Gambar 4-1, dapat  diamati  bahwa ada beberapa  faktor  yang  dapat mempengaruhi sifat-sifat polimer, crosslink (ikatan  silang)  dan branching (percabangan)  yang  terjadi  dan  gugus- gugus  yang  terikat.  Panjang  rantai berpengaruh  kepada  kekentalan  atau kepadatan polimer yang terjadi. Semakin panjang  rantai  polimer,  semakin  kental atau  padat.  Panjang  rantai  biasanya diukur  dengan  berat  molekul  rata-rata, semakin  tinggi  berat  molekul  rata-rata semakin panjang rantai polimer, semakin panjang  rantai  semakin  elastis  polimer
yang  terbentuk  [Krol,  1998  dan  Sekkar et al., 2000]
Percabangan terjadi dengan adanya triol  atau  triisosianat  yang  membentuk titik  percabangan,  semakin  banyak  titik percabangan  semakin  keras  polimer yang  terjadi  dan  keropos  karena struktur  polimer  yang  terjadi  biasanya ini banyak rongga atau ada ruang kosong akibat kelebihan gugus isosianat (Mahanta,  2012).  Seperti  pada  perban- dingan 3:1 dan 4:1 terjadi yang memiliki banyak gelembung udara akibat kelebihan bilangan  isosianat,  dan  mengakibatkan berat  jenis  propelan  yang  terbentuk akan  turun  karena  berat  jenis  udara lebih  kecil.  Semakin  banyak  bilangan isosianat  maka  jumlah  ikatan  dominan yang terjadi adalah ikatan linier, karena gugus  NCO  yang  tersedia  digunakan untuk  ikatan  linier.  Nilai  tetapan kecepatan  reaksi  pembentukan  ikatan linier lebih besar dari pada ikatan silang.
Masih sulit untuk merinci penyebab  perubahan  dan  perbedaan dari  sifat-sifat  mekanik  poliuretan, karena  jurnal  penelitian  mengenai  sifat mekanik  elastomer  poliuretan  sampai saat  ini  masih  terfokus  pada  penelitian pengaruh  panjang  rantai  dan  perban- dingan  NCO/OH  terhadap  sifat  mekanik- nya secara kualitatif, karena sulit dalam mencari korelasi antara struktur jaringan polimer  yang  terjadi  dengan  ikatan silang,  berat  molekul  dan  struktur  dari masing bahan dasar.
Sifat  mekanik  seperti  kekuatan tarik,  elongasi  poliuretan  mengalami peningkatan  yang  signifikan  dengan meningkatnya cis, trans dan mengurangi vinyl. Sebuah HTPB ideal harus memiliki trans,  cis,  vinyl  dalam  rasio  55:25:20 (Dey et al., 2015).
Waktu curing terutama dipengaruhi oleh  viskositas  pada  akhir  pencampuran. Pertumbuhan viskositas itu sendiri pada dasarnya  dipengaruhi  oleh  partikel  dan binder.  Binder  melibatkan  reaksi  kimia, yang  pada  dasarnya  merupakan  reaksi kondensasi  antara  grup  isosianat  dari kurator  dan  grup  hidroksil  dari  binder. Reaksi  utama  antara  HTPB  dan  TDI
diberikan  oleh  Gambar  4-5  (Mahanta  et al., 2010(b)).
Apabila polimer mengandung gugus vinil  berlebih,  lebih  rentan  terhadap penuaan  (pengerasan)  selama  penyim- panan,  karena  ikatan  silang  yang mungkin  dapat  terjadi  antara  kelompok vinil  dan  ikatan  rangkap  di  dekatnya. Viskositas  prapolimer  HTPB  meningkat dengan peningkatan vinil.
Selama sintesis propelan berbasis HTPB dengan isocyanurate sebagai agen bonding,  udara  yang  terjebak  dapat menjadi  masalah,  menciptakan  rongga atau  gelembung.  Demikian  juga,  rongga dan  gelembung  dapat  terjadi  sebagai hasil dari gas selama proses curing sebagai akibat  dari  penyerapan  air.  Hal  ini menyebabkan  pembentukan  retak/celah, yang  terbentuk  bisa  sangat  dalam  dan sangat berbahaya (Dostanic, 2007).
HTPB  untuk  propelan  yang diaharapkan  adalah  dengan  kandungan 1,4-cis yang  tinggi, supaya  lebih elastis, bila  1,4-tran  yang  tinggi  polimer  yang terbentuk  akan  kaku  dan  keras,  bila 1,2-vinil  yang  banyak,  maka  polimer yang  terbentuk  tidak  keras  tapi  getas dan tidak elastis.

## 5  KESIMPULAN
Pada  sampel  M 4 komposisi  yang optimal terhadap gel time dan kekerasan ada pada komposisi  6:7, 7:1, 8:1, karena tidak  ada  gelembung  udara,  elastis, dengan gel  time antara  12-19  jam. Sedangkan  untuk  sampel  M 3 ,  semakin banyak kandungan HTPB maka gel time semakin  lama  dan  kekerasan  semakin menurun dan sebaliknya.
Semakin  tinggi  viskositas,  maka berat  molekul  rata-rata  akan  naik  dan gel  time semakin  lama.  Semakin  sedikit HTPB maka kandungan dalam campuran akan  bertambah,  bila  jumlahnya  lebih sedikit maka gel time semakin lama dan kekerasan  semakin  menurun.  Bila  TDI semakin banyak, maka gel time semakin cepat dan kekerasan meningkat. Semakin tinggi  viskositas  maka gel  time semakin lama dapat dilihat pada Gambar 4-2, ini sesuai  dengan  teori  yang  dikemukakan oleh Dey at al. (2015).
Bila  mikro  struktur  1,4-cis  yang dominan  maka  polimer  yang  tebentuk akan  lentur  dan  elastis.  Bila  mikro struktur  1,2-vinil  yang  dominan  maka polimer  yang  terbentuk  akan  cenderung keras dan getas atau rapuh.
Terjadinya gelembung udara pada pemakaian  jumlah  TDI  yang  banyak disebabkan  karena  kelebihan  gugus isosianat  yang  membentuk  ikatan  linier lebih  besar  daripada  ikatan  silang,  dan struktur polimer yang terbentuk cenderung lurus.
Secara  umum  pada  bahan  baku ini yang paling bagus adalah perbandingan 7:1, 8:1, dan 9:1, elastis dan tidak lengket, dimana  hal  ini  dapat  juga  dilihat  pada kekerasan,  bila  kekerasan  >9    kurang elastis  dan  bila  <5    akan  lembek  dan lengket atau tidak curing.
Dari  hasil  penelitian  ini,  dapat dinyatakan  bahwa  HTPB  mandiri  ini sudah  layak  untuk  dapat  digunakan sebagai fuel  binder pada  proses  pem- buatan propelan padat. Untuk mendapat- kan  hasil  yang  lebih  sempurna,  maka perlu  dilakukan  kajian  lebih  lanjut. Penelitian  perlu  dilakukan  dengan mengukur  kadar  mikrostruktur  dan bilangan  OH  dalam  HTPB  mandiri  yang akan digunakan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  kepada  Pustekroket yang  telah  memfasilitasi  penelitian  ini dan kepada tim di Lab. HTPB yang telah membantu  pembuatan  sampel  yaitu, Widhy Cahyo, Safrudin, Ahmad Yani dan kepada  Dr.  Heri  Budi  Wibowo  dan  Dr. Kendra  Hartaya,  MSi.,  yang  telah membimbing penulisan makalah ini.

## DAFTAR RUJUKAN
Brzić,  S.J;  Jelisavac,  L.N;  Galović,  J.R;  Simić, D.M;  Petković,  and  L.  Jelena,  2014. Viscoelastic  Properties  of  Hydroxyl- terminated Poly (butadiene)-based Composite Rocket Propellants , Hem. ind. 68  (4)  435–443  (2014),  doi:  10.2298/ HEMIND 1304260 67B.
Daniel,  M.A,  2006. Polyurethane  Binder  Systems for  Polymer  Bonded  xplosives ,  Weapons Systems Division, DSTO-GD-0492,
Australia.
Delebecq, E; Pascault, J.P; Boutevin, B; and F. Ganachaud,  2013. On  the  Versatility  of Urethane/Urea  Bonds:  Reversibility, Blocked Isocyanate, and Non-Isocyanate Urethane ,  Chemical  Reviews 113:  80– 118. Doi:10.1021/cr300195n .
Dey,  A.;  Khan,  Md;  Shafeeuulla,  A;  Javaid,  S; Arun,  K;  and  C.  Santanu,  2015. Effect of  Microstructure  on  HTPB  Based Polyurethane  (HTPB-PU), Journal  of Materials  Science  and  Engineering  B  5 (3-4)  (2015),  pp.  145-151, doi:  10.1726 5/2161-6221/2015.3-4.005.
Dostanic, J; Uscumlic, G; Husovic, V; Heinemann,
R;  and  M.  Dusan,  2007. The  use  of Image  Analysis  for  the  Study  of Interfacial  Bonding  in  Solid  Composite Propellant ,  J.  Serb.  Chem.  Soc.  72  (10) 1023-1030 (2007).
Dubois, C., Desilets, S., Ait-kadi, A. and Tanguy, P.,  1995. Bulk  Polymerization  of  HTPB with  TDI:  A  Kinetics Study  using spectroscopy, J.  Appl.  Polym.  Sci., 58(4): 827-834.
Gupta,  B.L;  Kumar,  V;  and  N.  Shivhare,  2014. Rheological Studies on Virgin, Plasticized and  Solid  Filled  HTPB  Binder  System , Global  J.  Of  Adv.  Eng.  Tech.  And  Sci., 1(2): May, 2014.
Gupta, D.C; Deo, S.S; Wast; D.V; Raomore, S.S; and  D.H.  Gholap,  2005. HTPB-Based Polyurethanes  for  Inhibition  of  Composite Propellats ,  J.  Appl.  Polym.  Sci.,  1151- 1155.
Jain,  D.R;  Sekkar,V;  and  V.N.  Krishnamurti,
1994. Mechanical and Swelling Properties of HTPB based Copolyurthane Networks, J. Appl. Polym. Sci . 48.
Javni,  I;  Hong,  D.P;  and  Z.S.  Petrovic,  2013. Polyurethanes from Soybean Oil, Aromatic and  Cycloaliphatic  Diamines  by  Non Isosianate  Route ,  J.  Appl.  Polym.  Sci 2013, 566 -571.
Krol,  P.,  1998. Kinetic  Model  for  the  Proccess
Giving Linier Polyurethanes with Consideration of Substitution Effects and Different Chemical Reactivities of Fungtional  Groups  in  Toluen  2,4- diisosianate , J. Appl. Polym. Sc., 69, pp 1169-1181.
Mahanta,  A.K;  Goyal  M;  and  P.  Devendra  D.,
2010. Empirical  Modeling  of  Chemo- viscosity of Hydroxy Terminated
Polybutadiene  Based  Solid  Composite
Propellant  Slurry ,  Malaysian  Polymer Journal, Vol. 5, No. 1, p 1-16, 2010. Mahanta,  A.K;  Goyal,  M;  and  P.  Devendra  D. , 2010. Rheokinetic  Analysis  of  Hydroxy Terminated  Polybutadiene  Based  Solid
Propellant Slurry , E-Journal Of
Chemistry  2010,  7(1),  171-179  ISSN:
0973-4945.
Mahanta,  AK;  Monica,  G;  and  D.D.  Pathak,
2012. Rheokinetic  Analysis  of  Hydroxyl Termineted  Polybutdiane  Based  Solid Propellant Slurry , E- Journal of Chemistry, 7(1), 171 – 179.
Rosita,  G.,  2013. Karaktristik  Visikolastisitas
HTPB–TDI  Propelan  Mandiri ,  Seminar
Nasional Proseding Kimia dalam Pembangunan  Yogyakarta,  ISSN:  0854- 4778.
Saša  J.B;  Ljiljana,  N;  Jelisavac,  J.R;  Danica, M.S; and J.L. Petković, 2014. Viscoelastic Properties  of  Hydroxyl-terminated  Poly (butadiene)-based  Composite  Rocket Propellants ,  Hem.  ind.  68  (4)  435–443, doi: 10.2298/HEMIND130426067B.
Sekkar,  V;  Bhagawan  S,  S;  Prabhakaran,  N; Rama,  M;  and  K.N.  Ninan,  2000. Polyurethane Based on Hydroxy Terminated  Polybutadiane:  Modelling  of Network  Parameters  and  Correlation with  mechanical  Properties ,  J.  of Polymer, 41.67.
Whitmore, S.A; Peterson, Z.W; and E. Shannon,
2011. Analytical  and  Experimental Comparisons  of  HTPB  and  ABS  as Hybrid  Rocket  Fuels .  AIAA  2011-5909, 1-48.
Wibowo, HB., 2012. Struktur Polimer  Polibutadien dan  Teknik  Pengendalian  Produksi, Chemistry  Progress,  1  Mei  2012,  ISSN: 1979-5920.
Wibowo,  HB.,  2013. Formulasi  Propelan  Padat
Menggunakan HTPB Lokal untuk Mendapatkan Komposisi Propelan  yang Memenuhi Persyaratan Proses Produksi, Proseding Seminar Nasional XXII Kimia Dalam  Industri  dan  Lingkungan,  Hotel Phonix Yogyakarta , 21 November 2013, ISSN: 0854-5778.
Wibowo,  HB.,  2015. Reduksi  Struktur  untuk Meningkatkan  Kualitas  HTPB  dengan Pergeseran Kesetimbangan Penata Ulangan  Isomer, Teknologi  Pesawat Terbang  Sebagai  Mitra  Pengembang Teknologi  Roket  dan  Satelit  Nasional, ISSN 978-602-703533-1.
KAJIAN EKSPERIMENTAL TENSILE PROPERTIES KOMPOSIT POLIESTER BERPENGUAT SERAT KARBON SEARAH HASIL MANUFAKTUR VACUUM INFUSION SEBAGAI MATERIAL STRUKTUR LSU
(AN EXPERIMENTAL STUDY OF POLYESTER COMPOSITE TENSILE PROPERTIES REINFORCED UNIDIRECTIONAL CARBON FIBER MANUFACTURED BY VACUUM INFUSION FOR LSU MATERIAL)
Kosim Abdurohman 1 dan Aryandi Marta Pusat Teknologi Penerbangan Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Raya LAPAN, Sukamulya, Rumpin, Bogor 16350 Indonesia
1 e-mail: kosim.abdurohman@lapan.go.id
Diterima 31 Mei 2016; Direvisi 20 Juni 2016; Disetujui 21 Juni 2016

## ABSTRACT
Vacuum infusion is a manufacturing method to improve mechanical properties of composite. Before apply this in LSU structure, it should be experimented using tensile test to know mechanical properties  of  the  composite.  Tensile  test  is  an  experimental  to  know  tensile  strength,  modulus  of elasticity,  and  failure  modes  of  composite.  Experimental  process  of  CFRP  composite  using unidirectional  carbon  fiber  and  polyester  matrix  was  done  using  vacuum  infusion  technology,  strart from  specimens  preparation  until  testing  steps.  Manufacturing  results  gave  the  values  of  composite density and thickness; mass and volume fraction of fiber and matrix materials. Specimens and testing process  are  refer  to  ASTM  D3039  tensile  test  standard  for  composite  matrix  polymers.  The  testing results showed 1011.67 MPa ultimate tensile strength, 59074.96 MPa modulus of elasticity, and SGV (long spliting, gage, various) failure mode .
Keywords: VARTM, Tensile strength, Modulus elastisitas, Failure mode

## ABSTRAK
Vacuum  infusion merupakan  salah  satu  metode  manufaktur  yang  digunakan  untuk meningkatkan sifat mekanik komposit. Untuk mengaplikasikan metode ini dalam pembuatan struktur LAPAN Surveillance UAV  (LSU),  perlu  diketahui  terlebih  dahulu  sifat  mekanik  dari  komposit  hasil metode  ini  secara  eksperimen.  Salah  satu  eksperimen  yang  dilakukan  yaitu  pengujian  tarik  untuk mendapatkan tensile strength , modulus elastisitas, dan failure mode yang terjadi pada komposit. Eksperimen dilakukan terhadap komposit CFRP menggunakan material serat karbon searah (UD) 0 ⁰ dan matriks poliester dibuat dengan metode vacuum infusion mulai dari tahap preparasi sampai tahap pengujian.  Dari  hasil  manufaktur  didapat  nilai  densitas  dan  ketebalan  komposit  serta  fraksi  massa dan  fraksi  volume  material  penyusun  komposit.  Spesimen  dan  proses  pengujian  mengikuti  standar ASTM D3039 yang merupakan standar pengujian tarik untuk komposit dengan matriks polimer. Hasil pengujian  menunjukkan  nilai ultimate  tensile  strength 1011,67  MPa,  modulus  elastisitas  59074,96 MPa, dan failure mode SGV (Long Spliting, Gage, Various).
Kata kunci: VARTM , Tensile strength , Modulus elastisitas , Failure mode

## 1  PENDAHULUAN
Komposit  merupakan  kombinasi makroskopik  dari  dua  atau  lebih material,  yang  memiliki  sifat  yang berbeda  dari  material  penyusunnya (Bakir  B.  Dan  Hashem  H.,  2013). Komposit yang banyak  digunakan sebagai  struktur  pesawat,  kapal  laut, otomotif dan lainnya merupakan komposit dengn resin termoseting berpenguat  sert  kontinyu  (Yeung  dan Rao,  2014).    Resin  yang  termasuk kedalam  termoseting  diantaranya  epoxy dan  poliester.  Material  komposit  telah banyak  digunakan dalam industri penerbangan  karena  memiliki  sifat mekanik yang unggul dan struktur yang ringan,  salah  satunya  adalah Carbon Fiber  Reinforced  Polymers (CFRP).  CFRP banyak  diteliti  untuk  dikembangkan, khususnya  pada  industri pesawat terbang,  karena  memiliki  sifat-sifat khusus  yang  unggul  dan  struktur  yang ringan yang dapat memberikan keuntungan  secara  ekonomi  (Blas  and Fernandez, 2001). Kebanyakan komposit yang diproduksi untuk keperluan komersial menggunakan matriks polimer dengan  penguat  serat  tekstil  seperti glass,  aramid,  dan  karbon (Goren  dan Atas, 2008). Komposit Ada beberapa metode yang digunakan  dalam  pembuatan  komposit
seperti  manual hand  lay  up , vacuum bagging , vacuum  infusion , resin  transfer moulding , prepreg autoclave dan sebagainya.  Beberapa  dekade  terakhir, proses resin infusion telah menjadi popular untuk  manufaktur  struktur  komposit dengan  matriks  polimer.  Proses resin infusion merupakan  alternatif  teknik dengan  biaya  lebih  rendah  dibanding teknik  manufaktur autoclave .  Sebagai contoh,  dengan  proses resin  infusion memungkinkan  untuk  memproduksi part yang  kompleks  dan  tebal  dengan sifat  mekanik  yang  sangat  bagus  dan waste lebih  sedikit  dibanding  metode tradisional  (Wang  et  al.,  2011).  Salah satu  contoh  aplikasi  metode  ini  yaitu suksenya  percobaan  pembuatan vertical stabilizer pesawat  Mitsubishi  Regional Jet  oleh  Mitsubishi  Heavy  Industries (MHI,  Ltd.)  Jepang  (Yamashita  et  al., 2008).
Pusat  Teknologi  Penerbangan- LAPAN telah menerapkan aplikasi material CFRP  pada  beberapa  bagian  struktur LAPAN Surveillance UAV (LSU) mengguna- kan metode hand lay up manual laminasi basah.  Metode  ini  memiliki  kekurangan diantaranya  peresapan  resin  terhadap serat  yang  kurang  sempurna,  dan pemberian  resin  yang  tidak  dapat dikontrol sehingga memungkinkan terjadinya overweight akibat  kelebihan
resin  maupun  ketebalan  yang  tidak seragam dari satu produk karena proses laminasi masih manual. Hasil manufaktur dengan  metode  ini  sangat  dipengaruhi oleh skill teknisi  sehingga  hasilnya sering  tidak  konsisten  antara  produk pertama dan berikutnya maupun antara produk  satu  teknisi  dengan  teknisi lainnya. Oleh karena itu, maka dipandang perlu  untuk  meningkatkan  metode manufaktur  komposit  menggunakan vacuum  infusion .  Akan  tetapi,  sebelum mengaplikasikan  metode  ini  terhadap struktur  LSU,  perlu  dilakukan  karak- terisasi  sifat-sifat  mekanik,  khususnya sifat  tarik  dengan  melakukan  uji  tarik. Pengujian  tarik  ( tensile  test ).  Pengujian tarik  biasa  dilakukan  dalam  dunia penerbangan bertujuan untuk mendapatkan  nilai tensile  strengh , modulus  elastisitas,  dan failure  mode yang terjadi pada komposit (Paiva et al., 2006).

## 2  EKSPERIMENTAL
Prosedur  yang  dilakukan  dalam penelitian  ini  dapat  dilihat  pada flow chart (Gambar 2-1)

## 2.1 Pembuatan  Panel  Komposit  dan Spesimen Uji
Panel  komposit  dibuat  dengan metode vacuum  resin  infusion .  Proses vacuum  infusion merupakan  teknik manufaktur menggunakan tekanan vacuum untuk mengalirkan resin kedalam laminate (lapisan-lapisan serat). Material  serat  diletakkan  kedalam cetakan  dan  dilakukan  pemakuman sebelum  resin  dialirkan.  Ketika  kondisi vacuum telah  tercapai,  resin  dihisap kedalam laminate lewat  pipa  yang terpasang  pada  area vacuum .  Skema manufaktur komposit dengan metode ini dapat dilihat pada Gambar 2-2.
Gambar 2-2: Proses vacuum  infusion (Wang  et al., 2011)
Pada penelitian ini komposit dibuat menggunakan material empat lapis serat karbon unidirectional (searah)  0 ⁰ yang memiliki massa per satuan luas 300 g/m 2 , densitas 1,42 g/cm 3 sebagai reinforcement dengan  massa  total  96  gram  dan  resin poliester  dengan  densitas  1.07  g/cm3, viskositas  155,92  cPs  sebagai  matriks. Komposit  dibuat  pada  kondisi vacuum dengan  tekanan  -100  kPa.  Proses manufaktur  panel  komposit  dapat dilihat pada Gambar 2-3.
Berbeda  dengan hand  layup manual,  pada  proses vacuum  infusion semua ply serat  ditumpuk  terlebih dahulu  pada  cetakan  dengan  diberi perekat spray aerosil  pada  tiap  lapis serat  agar  serat  tidak  bergeser  saat  di- vacuum .  Di  atas  lapisan  serat  ditutup dengan peel  ply yang  telah  diolesi release  agent kemudian  di  atasnya ditaruh flow  mesh sebagai  media  alir resin  kemudian  ditutup  dengan bagging film .
Gambar 2-3: Proses manufaktur komposit menggunakan  metode vacuum infusion
Gambar  2-3  (a)  menunjukkan settting area  laminasi  panel  komposit dalam  kondisi vacuum dengan  tekanan -100  kPa  (-1  bar)  seperti  ditunjukkan Gambar 2-3(b). Gambar 2-3(c) menunjuk- kan  resin  mulai  mengalir  membasahi area  laminasi  dan  Gambar  2-3(d) menunjukkan area laminasi serat sudah terbasahi  semua  oleh  resin.  Hasil manufaktur  panel  komposit  ini  dapat dilihat pada Gambar 2-3(e) dengan berat 127,58 g.
Ada beberapa parameter yang perlu ditentukan  untuk  mengetahui  sifat  fisik komposit  hasil  manufaktur vacuum infusion ini. Parameter tersebut meliputi massa jenis komposit, ketebalan komposit, fraksi massa serat dan resin, serta fraksi volume serat dan resin.

## 2.1.1 Densitas dan Ketebalan Komposit
Massa  jenis  ditentukan  secara eksperimental menggunakan densitometer precisa.  Alat  ini  digunakan  untuk menentukan  densitas  benda  padat
maupun  cair  secara  otomatis  dengan menggunakan prinsip hukum archimedes sebagai berikut.
ρ c = (2-1)
Keterangan: ρ c = densitas komposit (g/cm 3 ), w c = massa komposit (g), w i = massa  komposit  saat  tenggelam  di air (g), dan
ρ w = densitas  cairan  yang  digunakan (g/cm 3 ).
Gambar 2-4: Pengukuran densitas
Gambar 2-4(a) menunjukkan penimbangan  komposit  di  udara  dan Gambar  2-4(b)  menunjukkan  penim- bangan komposit di dalam air. Dari hasil eksperimental  diperoleh  nilai  densitas komposit  serat  karbon  UD  0 0 /poliester hasil vacuum infusion 1,25 g/cm 3 .
Untuk  menentukan  ketebalan laminate komposit dapat dihitung secara teoritis maupun diukur secara langsung. Untuk  perhitungan  ketebalan  secara teoritis  dapat  menggunakan  persamaan 2-2 dan 2-3 (Quinn, 2002).
(2-2)
Keterangan: t  = ketebalan laminate komposit (mm), m f = massa serat (kg/m 2 ), ρ f = densitas serat (g/cm 3 ), V f = fraksi volume serat (%).
Fraksi  volume  serat  dapat  dihitung berdasarkan  tekanan  yang  diberikan pada saat manufaktur.
(2-3)
Keterangan:
K 1,2 = konstanta dan P  = tekanan (bar).
resin mulai mengalir
Berikut  daftar  persamaan  fraksi  volume untuk beberapa material serat.

## Tabel 2-1: PERSAMAAN FRAKSI VOLUME UNTUK
BEBERAPA SERAT (Quinn, 2002) Material Persamaan E-glass continous strand mat
(a)  Vf  =  8.56  + 15.49
(2-4) E-glass chopped strand mat (b)  Vf  =  20  + 14.69 E-glass roving (c)  Vf  =  32  + 23.96 E-glass  woven fabric (d)  Vf  =  40  + 14.37 Kevlar fabric (e)  Vf  =  47  + 16.29 Unidirectional carbon cloth (f) Vf = 34 + 25.55 +/-45 Carbon fibre fabric (g)  Vf  =  35  + 16.29
Untuk  serat  karbon  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  maka  perhitungan ketebalan  teoritis  tiap  lapis  serat  dapat menggunakan persamaan (2-4) (f) sehingga persamaan 2-2 menjadi:
mm
Karena  dalam  penelitian  ini  meng- gunakan  4  lapis  serat  maka  total ketebalan laminate dikalikan  empat menjadi 1,4 mm. Sedangkan untuk hasil pengukuran  ketebalan  komposit  secara langsung  didapat  ketebalan  komposit sebesar  1,146  mm.  Perbedaan  nilai ketebalan  teoritis  dan  aktual  ini  bisa dikarenakan  perbedaan  jenis  serat karbon  yang  digunakan  saat  penelitian dengan  database  serat  karbon  pada Tabel  2-1.  Perbedaan  ini  juga  dapat dikarenakan  perhitungan  secara  teoritis hanya  memperhitungkan  ketebalan  tiap lapis  serat,  padahal  pada  kenyataannya
ketebalan  komposit  serat  tiap  lapis berbeda-beda untuk laminate serat yang berbeda dengan nilai rata-rata ketebalan tiap  lapisnya  0,29  mm  (Abdurohman, 2015).

## 2.1.2 Fraksi Massa dan Fraksi Volume
Fraksi massa serat (W f ) dan matriks (W m ) didefinisikan  sebagai berikut (Jweeg et al., 2012).
(2-5)
(2-6)
Keterangan:
w f = massa serat (g), w m = massa matriks (g), dan w c = w m + w f = massa komposit (g).
Sedangkan  fraksi  volume  serat  (V f ),  dan fraksi volume matriks (V m ), didefinisikan sebagai berikut (Jweeg et al., 2012).
(2-7)
(2-8)
Keterangan: v f = volume serat (cm 3 ), v m = volume matriks (cm 3 ), dan v c = volume komposit (cm 3 ).
Volume  fiber  dan  serat  dapat  dihitung berdasarkan  perbandingan  massa  dan densitas.
(2-9)
(2-10)
Keterangan ρ f = densitas serat (g/cm 3 ), dan ρ m = densitas matriks (g/cm 3 ).
Volume  komposit  dapat  dihitung  secara aktual  menggunakan  densitas  ekspe- rimental  ρ ce dan  teoritis  menggunakan densitas teoritis ρ ct .
(2-11) (2-11) (2-12)
Untuk komposit yang mengandung void, fraksi  volume  void  (V v )  dapat  dihitung menggunakan persamaan berikut.
(2-13)
Dari  hasil  manufaktur vacuum  infusion diketahui  fraksi  massa  dan  fraksi volume  material  penyusun  komposit sebagai berikut.

## Tabel 2-2: FRAKSI MASSA DAN FRAKSI VOLUME
Parameter Konstituen Nilai Fraksi massa  Serat 75% Matriks 25% Fraksi volume Serat 66% Matriks 29% Void 5%

## 2.1.3 Spesimen Uji Tarik
Spesimen uji tarik dibuat berdasar- kan Standard  Test  Method  for  Tensile Properties  of  Polymer  Matrix  Composite Materials (ASTM)  D3039  (Murugan  et al.,2014).  Spesimen  uji  tarik  dipotong dari  laminate  komposit  pada  arah  fiber (longitudinal) (Torabizadeh, 2014).
Gambar 2-5: Spesimen uji tarik
Spesimen  dibuat  lima  buah dengan tiga spesimen menggunakan tab dan  2  spesimen  tanpa  tab.  Material  tab yang digunakan komposit serat
karbon/poliester    dan  ditempel  meng- gunakan adesif.
2.1.4  Persiapan dan

## Pelaksanaan Pengujian
Dalam pengujian ini properti yang diambil  adalah tensile  stress , ultimate tensile strength , dan modulus elastisitas. Dari hasil pengujian juga dapat diketahui failure  mode yang  terjadi  setelah mengalami kegagalan.
Pengujian  tarik  dilakukan  meng- gunakan Universal  Testing  Machine (UTM)  tensilon  RTF  2410  kapasitas  100 kN  menggunakan  grip  hdrolik  dengan kecepatan crosshead
konstan 2
mm/menit.  Pengujian  dilakukan  pada temperatur  ruang  (Pegoretti  et  al.,  2006) 24 ⁰ C dan RH 54%.
Gambar 2-8: Pemasangan spesimen pada UTM

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Spesimen diuji sampai mengalami failure untuk mendapatkan nilai ultimate strength .  Gambar  3-1  menunjukkan spesimen  telah  mengalami  failure  saat dilakukan uji tarik.
Gambar 3-1: Spesimen uji tarik telah mengalami

## failure
Gambar  3-2  menunjukkan  kurva stress-strain hasil  uji  tarik  komposit karbon  UD  0 0 /poliester  hasil  vacuum infusion untuk kelima spesimen.
vibrating curve
Gambar 3-2: Kurva stress-strain komposit karbon UD 0 0 /poliester hasil vacuum infusion
Dari kurva ini dapat diketahui nilai stress pada  tiap point  strain .  Spesimen 1,  3,  dan  4  merupakan  spesimen  yang menggunakan  tab  sedangkan  spesimen 2  dan  5  tanpa  menggunakan  tab.  Hasil pengujian menunjukkan perbedaan yang signifikan  antara  spesimen  yang  diuji menggunakan  tab  dengan  tanpa  tab. Spesimen  tanpa  tab  menunjukkan  ada area yield pada  area  ±0,005 strain dan nilai yield strength ±200  MPa.  Nilai ultimate  strength spesimen  tanpa  tab juga  berbeda  jauh  dengan  spesimen yang menggunakan tab. Spesimen tanpa tab  memiliki  nilai ultimate  strength 500 dan  650  MPa  sedangkan  nilai ultimate spesimen  dengan  tab  mencapai  1000 MPa  lebih.  Dari  kedua  grafik  juga diketahui  bahwa  spesimen  tanpa  tab memiliki  dua  nilai  modulus  elastisitas yaitu  modulus yield ( slope antara  titik nol  dan  titik yield )  dan post-yield modulus  (slope  antara  titik yield dan titik failure ).
Hal  ini  berbeda  dengan  referensi ASTM  D3039  dimana  tipikal  kurva stress-strain komposit  berpenguat  serat sintetis  ( glass atau  karbon)  seharusnya berbentuk  linier  tanpa yield kecuali ada
titik  transisi  ( transition  point )  seperti dapat dilihat pada Gambar 3-3.
Gambar 3-3: Tipikal kurva stress-strain komposit untuk komposit (ASTM D3039)
Dari  beberapa  literatur  yang dipelajari  seharusnya  komposit  yang memiliki  nilai yield adalah  komposit polimer  yang  berpenguat  serat plain- weave-woven fabric atau serat anyaman. Hal ini bisa terjadi karena kemungkinan terjadi kegagalan di area yield pada serat anyaman  arah  90 ⁰, baru  kemudian terjadi  kegagalan  katastropik  pada  titik ultimate .
Gambar 3-4: Plain-weave-woven  fabric (Faizal, et al. (2011))
Grafik 3-2 dan 3-5 juga menunjuk- kan  nilai strain yang  lebih  tinggi daripada  grafik  lainnya,  hal  ini  terjadi karena  pergeseran grip pada  spesimen tanpa  tab  saat  dilakukan  pengujian karena grip langsung  menjepit  bagian spesimen uji.
Spesimen hasil uji tanpa tab juga menunjukkan  spesimen  tidak  mengalami kegagalan  katastropik  secara  visual berbeda  dengan  spesimen  yang  meng- gunakan  tab  seperti  dapat  dilihat  pada Gambar  3-5  dan  3-6.  Hal  ini  terjadi karena  saat  spesimen  menerima  beban yang  semakin  besar  sampai  terjadi kegagalan pada resin di bagian grip yang mengakibatkan grip bergeser.  Pada  saat terjadi  pergeseran  ini  terjadi  penurunan beban  yang  cukup  signifikan  yang dibaca  oleh  UTM  sehingga  spesimen dianggap  telah  gagal  meskipun  belum terjadi  kerusakan  katastropik.  Dari beberapa alasan ini maka dapat dikatakan hasil uji spesimen tanpa tab tidak dapat dijadikan  sebagai  nilai  kekuatan  material komposit karbon UD 0 0 /poliester karena belum merepresentasikan kekuatan maksimum  komposit  sehingga  hasil yang  dapat  diterima  adalah  spesimen yang menggunakan tab.
Gambar 3-5 merupakan spesimen tanpa  tab  setelah  dilakukan  pengujian. Gambar  ini  secara  visual  menunjukkan belum terjadi kerusakan secara katastropik sehingga belum merepresen- tasikan kekuatan materialnya.
Gambar  3-6(a)  dan  (c)  menunjuk- kan  tampak  depan  sedangkan  Gambar 3-6(b)  dan  (d)  menunjukkan  tampak samping spesimen menggunakan tab.
Gambar 3-5: Spesimen  tanpa  tab  setelah  diuji tarik  tidak  mengalami  kerusakan katastropik
(a) (b)
(c)                                   (d) Gambar 3-6: Spesimen  ber-tab  setelah  diuji tarik mengalami kerusakan katastropik
Dari  Gambar  3-6  (a,b,c,d)  dapat dilihat  terjadi  kerusakan  katastropik secara  visual  untuk  spesimen  meng- gunakan tab.
Ketiga kurva stress-strain spesimen dengan tab menunjukkan adanya vibrating curve sebelum
terjadi kerusakan katastropik  (Chen,  2011).  Hal  ini menunjukkan  kerusakan  yang  terjadi secara  bertahap  untuk  masing-masing bundle serat  searah  sampai  akhirnya spesimen  benar-benar  tidak  dapat menahan lagi beban yang diberikan dan terjadi  kerusakan  katastropik  yang ditandai  dengan  turunnya  nilai stress setelah  mencapai  titik  maksimum.  Dari ketiga  spesimen  didapat  nilai tensile properties rata-rata  untuk ultimate  tensile strength 1011,67  MPa  dan  modulus elastisitas  59074,96  MPa.  Pada  masing- masing  spesimen  memiliki  nilai ultimate tensile  strength berbeda-beda  sebesar 1060  MPa  pada  spesimen  1,  1070  MPa pada  spesimen  2,  dan  906  MPa  pada spesimen 4. Hal ini dapat terjadi karena adanya residual stress yang berbeda pada masing-masing  spesimen  akibat  proses preparasi  sampel.  Proses  preparasi sampel  uji  dilakukan  secara  manual menggunakan  gergaji  tangan  tanpa conditioning sehingga sangat memungkin- kan terjadinya residual stress . Sedangkan untuk  total  kelima  spesimen  memiliki nilai  rata-rata  untuk maximum  tensile strength 842,17±245,56 MPa dan modulus elastisitas 51836,61±11480,69 MPa. Untuk menentukan  jenis  kerusakan  yang terjadi secara visual dapat menggunakan acuan  dari  ASTM  D3039  (tabel  3-1 sampai 3-3).
Gambar 3-7: Beberapa  tipe failure  modes pada uji  tarik  komposit  (ASTM  D3039,
2002)
Tabel 3-1: KODE UNTUK KARAKTERISTIK PERTAMA DARI FAILURE MODE
Failure Type Code Angled A Edge Delamination D Grip/tab G Lateral L Multi-mode M (xyz) Long Spliting S Explosive X Other O Tabel 3-2: KODE UNTUK
KARAKTERISTIK KEDUA DARI FAILURE MODE Failure Type Code Inside grip/tab I At grip/tab A <IW from grip/tab W Gage G Multiple Areas M Various V Unknown U Tabel 3-3: KODE UNTUK
KARAKTERISTIK KETIGA DARI FAILURE MODE Failure Type Code Bottom B Top T Left L Right R Middle M Various V Unknown U
Dari penampakan visual kegagalan spesimen  setelah  diuji  tarik  diketahui kode  jenis  kegagalannya  SGV  ( Long Spliting, Gage, Various ) dimana kerusakan pada serat ( fiber breakge ) berupa spliting terjadi  sepanjang area  gage antara grip atas  dan  bawah.  Hal  ini  menjadi  tipe kegagalan pada komposit serat searah 0 ⁰ dimana  kegagalan  tidak  terjadi  tepat ditengah dimana spesimen putus menjadi dua  bagian  atas  dan  bawah  akan  tetapi kegagalan  berupa spliting .  Hal  ini  bisa terjadi  karena  terjadi  kegagalan  pada matriks antara bundle serat di awal yang
kemudian  diikuti  dengan  kegagalan pada  serat  sehingga  ada  bagian  serat yang  benar-benar  putus.  Rangkuman hasil  pengujian  ini  dapat  dilihat  pada tabel 3-4.

## Tabel 3-4: Rangkuman hasil pengujian
Tensile properties Nilai Variasi Average  maximum tensile strength 842,17 MPa ±245,56 MPa Modulus elastisitas 51836,61 MPa ±11480,69 MPa Failure mode SGV

## 4 KESIMPULAN
Hasil  uji  tarik  komposit  CFRP arah  serat  searah  0 ⁰ menunjukkan tipikal  kurva stress-strain yang  linier sampai mengalami vibrating curve sebelum  terjadi  kerusakan  katastropik. Spesimen  yang  dapat  dijadikan  data komposit  ini  merupakan  spesimen  yang menggunakan tab. Dari kurva ini didapat tensile properties komposit yaitu ultimate tensile strength 1011,67 MPa dan modulus elastisitas  59074,96  MPa. Failure mode yang  terjadi  pada  spesimen  adalah  SGV sehingga properties ini  dapat  dijadikan input data  saat  melakukan  analisa struktur  yang  menggunakan  material yang  sama  dengan  material  pengujian ini.
Untuk keperluan analisa struktur diperlukan  juga compressive dan shear properties material,  sehingga  kedepannya perlu  dilakukan  uji  tekan  dan  uji  geser terhadap  material  yang  sama  untuk mendapatkan properties -nya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami  mengucapkan  terima  kasih atas  bimbingan  dan  dukungan  Bapak Agus  Aribowo  dan  Bapak  Gunawan Prabowo dalam kegiatan ini.
Terimakasih  juga  kami  ucapkan  kepada
Bapak  Atik  Bintoro  yang  telah  memberi masukan  dalam  penulisan  makalah  ini serta seluruh tim laboratorium aerostruktur Pustekbang-LAPAN.

## DAFTAR RUJUKAN
Abdurohman,  K,  2105. Uji  Ketebalan  Komposit dengan  Metode  Vacuum  Infusion ,  TN-
11, LAPAN.
Bakir,  B.  dan  H.  Hasim,  2013. Effect  of  Fiber Orientation  for  Fiber  Glass  Reinforced Composite  Material  on  Mechanical Properties ,  International  Journal  of Mining,  Metallurgy  &  Mechanical Engineering (IJMMME) Volume 1, Issue 5 (2013) ISSN 2320-4052.
Blas,  F.  and  I.  Fernandez,  2001. Mechanical Characterisation of Carbon/Epoxy
Composite  Materials  Manufactured  by Resin  Film  Infusion  Method  with Stitching  Reinforcement ,  STO  Meeting Proceedings, RTO-MP-069(II).
Chen, J.C; Wu, C.M; Pu, F.C; and C.H. Chiu, 2011.
Fabrication and Mechanical Properties of Self-reinforced Poly(ethylene Terephthalate) Composites ,  eXPRESS  Polymer  Letters (Journal:  ISSN  1788-618X)  Vol.5,  No.3 (2011) 228–237.
Faizal, M.A; Beng, Y.K; and K.N. Dalimin, 2011.
Tensile  Property  of  Hand  Lay-Up  Plain-
Weave Woven E-Glass/Polyester
Composite:  Curing  Pressure  and  Ply Arrangement  Effect, Borneo  Science, The  Journal  of  Science  &  Technology, ISSN: 2231-9085.
Goren, A. dan Atas, C., 2011. Manufacturing of Polymer Matrix Composites Using Vacuum Assisted Resin Infusion Molding, International Scientific Journal, World  Academy  of    Materials and Manufacturing Engineering,
Volume  34  Issue  2,  December  2008,
Pages 117-120.
Jweeg,  M.J;  Hammood,  A.S;  and  M.  AlWaily,
2012. Experimental  and  Theoretical
Studies  of  Mechanical  Properties  for
Reinforcement  Fiber Types of  Composite Materials ,  International  Journal  of Mechanical & Mechatronics Engineering IJMME-IJENS Vol:12.
Murugan, R; Ramesh, R; Padmanabhan, K, 2014.
Investigation  on  Static  and  Dynamic Mechanical  Properties  of  Epoxy  Based Woven  Fabric  Glass/Carbon  Hybrid
Composite Laminate , Procedia Engineering
97 ( 2014 ) 459 – 468, Elsevier Ltd.
Paiva,  J.M.F;  Meyer,  S;  and  M.C.  Rezende,
2006. Comparison of Tensile Strength of Different  Carbon  Fabric  Reinforced Epoxy  Composites ,  Materials  Research,
Ibero-American Journal of Material Vol.
9, No. 1, 83-89.
Pegoretti, A; Zanolli A; and C. Migliaresi, 2006.
Preparation  and  Tensile  Mechanical Properties of Unidirectional Liquid
Crystalline  Single-Polymer  Composite ,
Composites  Science  and  Technology  66
(2006) 1970-1979, Elsevier Ltd.
Quinn,  J.A.,  2002. Composite  Design  Manual Third  Edition ,  James  Quinn  Associates Ltd.
Torabizadeh,  M.A.,  2013. Tensile,  Compressive and  Shear  Properties  of  Unidirectional Glass/Epoxy  Composites  Subjected  to
Mechanical Loading and Low Temperature Services , Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, Vol. 20, 299-309. Wang,  P;  Drapier,  S;  Molimard,  J;  Vautrin,  A; and    J.C.  Minni,  2011. Numerical  and Experimental Analyses of Resin Infusion Manufacturing  Processes  of  Composite Materials , Journal of Composite Materials 46(13) 1617-1631.
Wang,  P;  Molimard,  J;  Drapier,  S;  Vautrin,  A; and    J.C.  Minni,  2011. Monitoring  the Resin  Infusion  Manufacturing  Processes Under  Industrial  Environment  Using
Distributed Sensors , Journal of Composite Materials 46(6) 691-706.
Yamashita, M; Takeda, F; Sakagawa, T; Kimata,
F; and  Y. Komori, 2008. Development of Advanced Vacuum-assisted Resin
Transfer  Molding  Technology  for  Use  in an  MRJ  Empennage  Box  Structure ,
Technical  Review  Vol.  45  No.  4, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Yeung, K.K.H. and K.P. Rao,  2014. Mechanical Properties  of  Boron  and  Kevlar-49 Reinforced  Thermosetting  Composites and  Economic  Implications ,  Journal  of Engineering  Science,  Vol.  10,  19–29.

## ANALISIS KANDUNGAN ALUMINIUM POWDER PROPELAN BERDASAR ENERGI PEMBAKARAN DARI BOMB KALORIMETER (ANALYSIS OF PROPELLANT’S ALUMINUM POWDER CONTENT BASED ON BURNING ENERGY FROM BOMB CALORIMETER)
Kendra Hartaya Pusat Teknologi Roket Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Raya LAPAN No. 2, Mekarsari, Rumpin, Bogor 16350 Indonesia e-mail: kendra19838@yahoo.co.id
Diterima 31 Mei 2016; Direvisi 21 Juni 2016; Disetujui 24 Juni 2016

## ABSTRACT
It has been analyzed the result of propellant research with variable aluminum content to the combustion  energy  output  .  Measurement  of  the  amount  of  combustion  energy carried  by  the bomb calorimeter. Propellant sample was made by mixing HTPB and aluminium for 15 minutes, adding fine AP for mixing 20 minutes, adding  coarse AP for mixing 50 minutes. After stirring ends, the TDI was added and stirred for 15 minutes . Aluminum content in the propellant varies from 8 % to 18 %w . The resulted combustion energy is 2885 cal/g to 3750 cal/g . In 18 % of Al content, burning energy begin to reduce . This reduction was largely caused by burning sample together with the erosiving sample
Keywodrs: Analysis, Propellant, Aluminum, Bomb calorimeter

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  analisis  hasil  penelitian  propelan  dengan  variabel  kandungan  aluminium terhadap  hasil  energi  pembakaran.  Pengukuran  besarnya  energi  pembakaran  propelan  dilakukan dengan bomb calorimeter . Sampel propelan dibuat dengan mencampur HTPB dan aluminium selama 15 emnit dilanjutkan pencampuran dengan AP halus selama 20 menit, lalu dengan AP kasar selama 50  mrnit.  Setelah  pengadukan  berakhir  maka  ditambahkan  TDI  dan  diaduk  selama  15  menit. Kandungan Al di variasi dari 8% hingga 18%. Energi pembakaran yang dihasilkan adalah 2885 kal/gr hingga 3750 kal/gr. Pada 18% Al energi pembakaran mulai menurun. Penurunan ini diakibatkan oleh sebagian besar sampel yang terbakar sama dengan sampel yang mengalami erosiv.
Kata kunci: Analisis, Propelan, Aluminium, Kalorimeter bom

## 1  PENDAHULUAN
Akhavan  (2011)  dan  Klapotke (2012) mengatakan bahwa bahan energetik  dapat  dikelompokkan  menjadi tiga bagian, yaitu propelan, bahan peledak dan  piroteknik.  Propelan  dan  piroteknik membebaskan energi melalui pembakaran lambat  ( deflagration ).  Sementara  bahan peledak  dapat  membebaskan  energinya selama  proses  peledakan  dalam  waktu mikrodetik [Zohari et al, 2013]. Propelan komposit merupakan bahan bakar roket yang sedang dikembangkan oleh LAPAN. Sebagian besar propelan padat komposit dibuat dengan resin Hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB) sebagai fuel binder dan Amonium Perklorat sebagai oksidator. Aluminium  bubuk  ditambahkan  untuk meningkatkan suhu nyala dan meningkat- kan impuls spesifik (Isp).
Propelan dibuat dengan mencam- pur  semua  bahan  tersebut  ke  dalam mixer untuk  meng-hasilkan  adonan viscous . Curing  agent (bahan  pematang) ditambahkan  di  awal  pencampuran. Kemudian  adonan  propelan  dicetak  ke dalam  cetakan  motor  roket  yang  di tengahnya  dipasang  mandrel  [Rafi  et  al, 2010].  Oksida  logam  bisa  ditambahkan sebagai  katalis  dalam  dekomposisi termal  Amonium  Perklorat  [Styborski  et al, 2010]. Menurut Dreizin (2009), dalam bahan  energetik  (propelan,  piroteknik, bahan  peledak),  Al  (aluminium)  bubuk digunakan  secara  luas  karena  entalpi pembakaran tinggi, mudah penyediaannya,
toksis rendah, stabilitas baik [De Luca et al, 2014].
Salah  satu  sifat  yang  penting dalam  propelan  adalah  impuls  spesifik yang  didefinisikan  sebagai  besarnya energi yang dibebaskan setiap satu gram propelan. Pengembangan propelan LAPAN mengarah  ke  peningkatan  nilai  impuls spesifik. Berbagai upaya untuk meningkat- kan  impuls  spesifik  bisa  saja  dilakukan agar  tujuan  tersebut  dapat  terwujud, misalnya menaikkan kandungan padatan, menerapkan  oksidator  trimodal,  meng- aplikasikan  aluminium  dalam  bentuk bulat, dan lain-lain.
Dalam  satu batch (proses)  pem- buatan propelan, menghasilkan  silinder propelan  yang  siap  uji  statik.  Nilai-nilai impuls spesifik dari tiga silinder ini tidak selalu  sama  dan  berbeda  lebih  dari  5 detik.  Hal  ini  mengakibatkan  sulitnya menganalisis  nilai  Isp  dari  variabel penelitian  yang  dilakukan.  Untuk  itu agar  bisa  diharapkan  mencapai  adonan yang homogen , maka dilakukan pengadukan  yang  lebih  lama  (biasanya 20 menit) sebelum pemasukan TDI sebagai komponen terakhir yang ditambahkan.
Makalah  ini  menyajikan  analisis nilai energi pembakaran propelan dengan  variasi  kandungan  aluminium powder .  Energi  pembakaran  propelan diukur  dengan bomb  calorimeter yang dilakukan di laboratorium penelitian dan pengujian  terpadu  (LPPT)  Universitas Gadjah  Mada.  Pembakaran  dilakukan tanpa  tambahan  oksigen  dari  luar.
Analisis  mengarah  pada  sejauh  mana trend  energy yang  dihasilkan,  dan diharapkan mempunyai hubungan dengan kandungan Al. Dengan trend ini, bisa digunakan untuk memprediksi nilai energi  pembakaran  pada  kandungan  Al tertentu. Hasil penelitian ini diharapkan bisa  bermanfaat  untuk  pengembangan propelan berikutnya.

## 2  TINJAUAN PUSTAKA
Smith dan Hashemi (2005) mengatakan  bahwa  propelan  komposit adalah  gabungan  dua  atau  lebih  bahan dengan  sifat  kimia  dan  fisika  berbeda yang  secara  umum  tidak  saling  melarut- kan yang ketika bergabung menghasilkan bahan  baru  dengan  sifat  berbeda  dari bahan asalnya [Kitinirunkul et al, 2013]. Propelan komposit tersusun atas oksidator amonium  perklorat  (AP),  aluminium  (Al) yang  tersebar  kedalam  binder Hydroxil Terminated  Polybutadiene (HTPB)  yang bisa  digunakan  mendorong  rudal  dan kendaraan  ruang  angkasa  [Nair  et.  al, 2010]. Propelan komposit dibuat dengan cara  mencampur  dalam mixer vertikal vacum pada  suhu  48  -  50°C  2%  katalis dengan  HTPB  14%,  AP  72%,  Al  12% Propelan yang dihasilkan memiliki densitas 1,72-1,74 gr/cc dengan kekerasan 72-76 shoreA [Campos et. al, 2010].
Impuls spesifik adalah para-meter yang penting dalam propelan yang selalu diupayakan meningkat dalam
pengembangan propelan. Impuls spesifik tergantung  pada  volume  gas  yang dihasilkan  dan  panas  pembakaran  per gram  propelan  yang  juga  tergantung pada  densitas  [Sarner,  1967].  Sitzmann et.  al  (2006)  mengatakan  bahwa  impuls spesifik  propelan  diperoleh  dengan menambahkan padatan amonium perklorat  dan  aluminium  ke  dalam binder dan bahan energetik  ( plasticizer ) [Abdullah  et.  al,  2013].  Impuls  spesifik (Isp)  adalah  total  impuls  per  satuan berat propelan. Ini merupakan sisi penitng dari kinerja sautu sistem propulsi roket. Dalam roket padat sangat sulit mengukur laju  aliran  propelan  secara  tepat.  Oleh karena itu Impuls spesifik sering dihitung dari  total  impuls  dan  berat  propelan menggunakan  perbedaan  antara  berat motor awal dan akhir I s = F/(mg o ) = F/w = I t /(m p g o ) = I t /w .
Dengan  m p g o adalah  berat  efektif  total propelan, w adalah  laju  alir  massa propelan.  Impuls  total  I t diperoleh  dari persamaan integral gaya dorong terhadap  waktu  [Sutton  and  Biblarz, 2001].
I t = ∫F dt (2-1)

## 3  METODOLOGI
Gambar  3-1  menyajikan  skema kerja  langkah-langkah  dalam  pembuatan sampel propelan komposit.
Gambar 3-1: Proses pembuatan propelan hingga pengujian
Proses
pembuatan propelan ukuran  kecil  (K- Round )  dapat  dilihat pada  Gambar  3-1.  Bahan  baku  berupa Hydroxyl Terminated Polybutadiene (HTPB), Toluen  diisocyanate (TDI), Ammonium Perchlorate  bimodal (AP),  dan  bubuk Aluminium.  Setelah  bahan  baku  sudah disiapkan maka dicampur satu per satu dan diaduk (Proses Mixing ).
Proses mixing berlangsung  pada suhu 40-45 ⁰ C pengadukan dengan blade horizontal. Diawali  dengan  mencampur HTPB dan Al selama 15 menit, dilanjutkan dengan  penambahan  AP  ukuran  kecil (AP  halus)  diaduk  selama  20  menit, dilanjutkan  penambahan  AP  kasar diaduk  dengan  lama  waktu  50  menit. Kemudian  ditambah  TDI  dan  diaduk selama 15 menit.
Setelah  proses mixing selesai, adonan  yang  sudah  dianggap  homogen dicetak  pada  tekanan  vakum  ( Vacuum casting )  sesuai  bentuk  yng  diinginkan.
Kemudian dilanjutkan pemasukkan mandril agar diperoleh sampel
berbentuk  silinder  dengan hollowgrain ( Coring ). Selanjutnya
dilakukan pematangan  kedalam  oven  pada  suhu 45 ⁰ C  selama  20  jam  ( Curing ).  Setelah waktu curing selesai,  sampel  dikeluarkan dari  cetakan  termasuk  pencopotan mandril  ( Decoring ).  Diperoleh  sampel propelan  yang  siap  uji  dengan bomb calorimeter .

## 4  HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel  4-1  menyajikan  energi pembakaran  propelan  dengan  berbagai variasi  kandungan  Aluminium powder .
Besarnya  energi  pembakaran  dilakukan
pengukuran  dengan bomb  calorimeter . Hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4-1.
Pada dasarnya propelan komposit tersusun atas oksidator (sumber oksigen), fuel (bahan  yang  dibakar) misalnya  yang  paling  umum  digunakan dalam  propelan  adalah  bubuk  logam aluminium,  dan  bahan  organik  yang berfungsi  diantaranya  sebagai binder , pematang, plasticizer ,  dll.  Baik fuel dan bahan organik bisa dibakar oleh oksidator, namun  menurut  martien  dkk  (2003) berdasar  reaksi  di  bawah  ini,  bahan organic  akan  menghasilkan  energy  jauh lebih  sedikit  daripada  pembakaran fuel [Hartaya dkk, 2014].
Reaksi pembakaran binder
C 260 H 258 O 2 +4,5NH 4 ClO 4 → 32,25N 2 + 64,5HCl + 260CO + 225,75H 2 + 0,36kkal/gr
Reaksi pembakaran Aluminium
2  NH 4 ClO 4 + 4  Al→2  Al 2 O 3 +  2HCl  +  N 2 + 2H 2 O + H 2 + 2,5 kkal/gr
Propelan pada dasarnya tersusun dengan bahan baku HTPB, TDI (BM 174 gr/mol),  AP  (BM  117,5  gr/mol),  dan Aluminium  (BA  26  gr/mol).  Dengan asumsi bahwa berat molekul HTPB adalah 3600 gr/mol dan propelan tersusun atas komponen  dasar  dengan  HTPB  14%, Aluminium powder 20%, TDI 1%, dan AP 65%, Hartaya dkk (2013) telah menghitung bahwa kebutuhan oksigen untuk pembakaran yang diambil dari oksidator amonium perklorat berdasar kedua reaksi tersebut di atas disajikan pada Tabel 4-2.

## Tabel 4-1: ENERGI PEMBAKARAN PROPELAN DENGAN VARIASI %ALUMINIUM
Kandungan Al Energi pembakaran Kandungan Al Energi pembakaran 8% 2885 kal/gr 14% 3237 kal/gr 10% 3001 kal/gr 16% 3750 kal/gr 12% 3151 kal/gr 18% 3496 kal/gr
Tabel 4-2: KOMPOSISI PROPELAN Komponen propelan Quantitas Kebutuhan oksidator HTPB 14% 2,1% Total 47,18% TDI 1% 4,4% Auminium 18% 40,68% AP 67% Kebutuhan oksidator untuk pembakaran TDI (rumus molekul C 9 H 6 O 2 N 2 )  secara  sempurna  dihitung dari  reaksi  pembakaran  TDI  oleh  AP yang dibuat dengan asumsi bahwa semua senyawa hidrokarbon jika terbakar akan menghasilkan  senyawa  sederhana,  H 2 O, CO 2 , N 2 , Cl 2 . Sehingga reaksinya adalah
C 9 H 6 O 2 N 2 +  6,5NH 4 ClO 4 →  10H 2 O  + 9CO 2 + 4,25N 2 + 3,25Cl 2
Dari  perhitungan  berdasar  reaksi pembakaran  Aluminium,  pembakaran HTPB,  pembakaran  TDI  maka  diperoleh kebutuhan  oksidator  AP  untuk  tiap  1 gram  masing-masing  komponen  tersebut, yaitu  2,16  gr  AP  untuk  HTPB,  4,389  gr AP  untuk  TDI,  2,25  gr  AP  untuk Aluminium.  Maka  secara  prosentase disajikan  dalam  Tabel  4-2.  Reaksi pematangan  antara  TDI  dan  HTPB membentuk  poliuretan  adalah  reaksi yang  tidak  melepaskan  molekul  apapun (reaksi  tata  ulang).  TDI  dan  HTPB
membentuk poliuretan (NHCOO) dengan reaksi disajikan pada Gambar 4-1.
Oleh  karena  reaksi  polimerisasi  uretan hanya  tata  ulang  maka  pembakaran propelan  bisa  ditinjau  pembakaran terhadap  masing-masing  komponen, yaitu  pembakaran  terhadap  Aluminium, terhadap  HTPB,  terhadap  TDI.  Dengan demikian  kebutuhan  oksigen  dari  AP bisa dihitung masing-masing dan hasilnya disajikan dalam Tabel 4-2.
Dari  Tabel  4-2,  nampak  bahwa banyaknya oksidator 67% bila digunakan untuk  membakar  sempurna  Aluminium 18%,  TDI  1%  HTPB  14%  masih  tersisa sekitar 20%. Sehingga komponen propelan semua  habis  terbakar  oleh  kandungan oksigen yang ada dalam propelan.
Energi pembakaran Al adalah 2,5 kkal/mol, artinya pada sampel propelan dengan  Al  8%  jika  terbakar  sempurna maka  berat  sampel  propelan  yang dibakar  adalah  14,425  gr.  Berdasar  ini, maka  bisa  dihitung  energi  pembakaran untuk propelan dengan variasi kandungan Aluminium, yang tersaji pada Tabel 4-3.
Gambar 4-1: Reaksi antara HTPB (diol) dengan Diisosianat (TDI) [Mahanta et. al 2010]
Tabel 4-3: ENERGI PEMBAKARAN PROPELAN DENGAN VARIASI %Al Al Energi pembakaran, kal/gr Al Energy pembakaran, kal/gr Hasil uji Seharusnya  selisih Hasil uji seharusnya  selisih 8% 2885 2885 0 14%  3237 5048 1811 10%  3001 3606 605 16%  3750 5770 2020 12%  3151 4327 1176 18%  3496 6491 2995
Dari  Tabel  4-3,  terdapat  selisih energi antara yang seharusnya aluminium  terbakar  habis  ternyata hanya  terbakar  sebagian.  Dengan  kata lain makin banyak kandungan Aluminium makin banyak pula aluminium  yang  tidak  terbakar.  Tidak terbakarnya  beberapa  aluminium  ini tidak disebabkan oleh kurangnya oksigen  yang  tersedia.  Karena  memang dalam  perhitungan  di  atas,  oksigen dalam oksidator melimpah 20% melebihi kebutuhan oksidator. Kemungkinan beberapa propelan pada cuil /patah (erosi) sebelum  terbakar  akibat  semburan/ tekanan  nyala  propelan.  Tekanan  ini lebih  besar  sehingga  mematahkan  lebih cepat daripada kecepatan untuk terbakar. Untuk  itu  perlunya  upaya  menaikkan kekerasan  propelan  agar  tingkat  erosiv ini bisa dikurangi sehingga meningkatkan banyaknya propelan terbakar.
Makin  banyakpun  oksidator  juga tidak  menjamin  pembakaran  sempurna, begitu pula makin besar pun kandungan aluminium tidak  menjamin  energi pembakaran makin tinggi. Menurut Kuo (1984)  dalam  penelitiannya  kandungan oksidator AP maksimum 92%. Lebih dari ini  kinerja  propelan  (Isp)  menurun (Hartaya  et.  al,  2013).  Pematang  yang digunakan  dalam  propelan  Kuo  adalah IPDI  yang  memiliki  suhu  transisi glas lebih  besar  daripada  TDI  sehingga
pemasukkan  padatan  (AP  atau  Al)  bisa lebih banyak. Sementara propelan LAPAN menggunakan pematang TDI, yang belum terbukti  bisa  menampung  padatan  (AP) bisa mencapai 92%. Yang kita petik dari penelitian Kuo ini bahwa kandungan AP ada batasnya, lihat Gambar 4-3.
Dalam  pengujian  dengan bomb calorimeter juga menunjukkan penurunan energi  pembakaran  pada  kandungan Aluminium 18%. Kandungan Aluminium di  atas  18%  kemungkinan  bisa  lebih kecil  nilai  energinya.  Hal  ini  mungkin yang  menjadi  alasan  kebanyakan  para peneliti menggunakan
Aluminium kurang dari 20%. Kandungan
Aluminium  dalam  propelan  digunakan sebanyak 15-20% [Kishore dan Sridhara, 1999], 19% [Ramesh et. al, 2012].
Dari  data  energi  pembakaran propelan,  nampak  bahwa  makin  besar kandungan aluminium makin besar pula energi  yang  dibebaskan.  Dengan  kata lain  ada  hubungan  linier  antara kandungan  aluminium  dengan  energi pembakaran.  Dengan  demikian  peng- gunaan bomb calorimeter bisa digunakan untuk  penelitian  dan  pengembangan komposisi  propelan.  Misalnya  untuk meneliti  hubungan  di  antara  sifat-sifat propelan  seperti  hubungan  antara kekerasan  dan  energi  pembakaran, hubungan  antara  komposisi  dengan energi pembakaran, dan lain-lain.
Gambar 4-3: Impuls spesifik sebagai Fungsi %AP [Kuo,  1984]
Dugaan bahwa propelan mengalami erosiv  sebelum  terbakar  mendorong perlunya agar menaikkan kinerja propelan  tidak  dengan  menaikkan  solid content tetapi  mengefektifkan  ikatan binder terhadap  komponen  padat.  Hal ini  bisa  dilakukan  dengan  menaikkan densitas, dan kekerasan. selain itu tidak banyak  literatur  dengan  kandungan padatan  melebihi  85%,  dan  Al  melebihi 20%.

## 5  KESIMPULAN
Dari penelitian  yang sudah dilakukan,  dan  dengan  analisis  dan pembahasan  yang  sudah  diuraikan secara panjang lebar, dapat disimpulkan sebagai berikut:
a. Dengan naiknya kandungan aluminium powder dalam  propelan  dari  8% hingga 16%, maka energi pembakaran juga  mengalami  kenaikan  dari  2885 kal/gr hingga 3750 kal/gr dan menurun pada kandungan aluminium 18%,
b. Penurunan  energi  pembakaran  ini diduga  karena  sampel  yang  terbakar hampir  sama  dengan  sampel  yang mengalami erosiv,
c. Jika  dihitung  berdasar  energi  pem- bakaran  Aluminium  2,5  kal/gr,  maka makin  besar  kandungan  aluminium dalam propelan makin banyak aluminium  yang  tidak  terbakar.  Ini diduga  propelan  mengalami  erosiv sebelum  terbakar  karena  banyaknya AP  secara  perhitungan  mampu  mem- bakar sempurna komponen propelan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada Kepala
Pusat Teknologi  Roket,  rekan-rekan  peneliti yang  telah  membantu  dalam  kegiatan penelitian  dan  para  teknisi  litkayasa dalam  melakukan  tugas  dalam  kegiatan peneliti.  Harapan  penulis  semoga  jerih payah  mereka  bisa  bermanfaat  bagi litbang  berikutnya,  dan  mendapat balasan dari yang maha kuasa. Harapan penulis  juga  semoga  makalah  ini  bisa
menjadi  sumbangsih  kepada  pusat teknologi  roket  dalam  pengembangan peroketan  nasional,  terutama  dalam Bidang Teknologi Propelan.

## DAFTAR RUJUKAN
Campos,  E.A;  Rita  C.L.D;  Luis  C;  Milton  F.D; Wilma, M.N; and K. Iha, 2010. Performace
Evaluation of Commercial Copper
Chromites  as  Burning  Rate  Catalyst  for Solid  propellant ,  J.  Aerosp.Technol. Manag., Vol 2 No 3, 323-330. De Luca, L.T; Luciano G; Filippo Ma; Giovanni C; Christian; Alice R; Staefano D; Marco F; and A. Sossi, 2014. Characterization and Combustion  of  Aluminum  Nanopowders in Energetic Systems , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
Hartaya,  K;  Luthfia  H.A;  dan  Retno  A,  2013.
Aplication  of  Density  Property  as Alternative  Propellant  Performance  for
Accelerating the Development of Propellant Composition, Prosiding
International  Seminar  of  Aeronautics and  Space  Science  and  Technology,
Serpong.
Hartaya,  K;  Luthfia  H.A;  dan  Retno  A,  2014.
Penentuan Kandungan Oksidator Berdasar Reaksi  Stoikiometri  dan  Struktur  Kristal Dalam rangkan Adopsi Formulasi Propelan HLP ,  Jurnal  Teknologi  Dirgantara  Vol.
12  No. 2  Desember, 102-115.
Kishore,  K.,  and  K.  Sridhara,  1999. Solid
Propellant Chemistry , Ministry of Difense, New Delhi.
Kitinirunkul,  Thirapat.,  Nattawat  W.,  and
K.Prapunkan,  2013. Affecting  Factor  of
The  Mechanical  Properties  Phenolic/ Fiber  Composite ,  International  journal of  Chemical  Materials  Science  and Engineering vol. 7, no. 10.
Mohamed, A.; Mugamed F.; Gholamian; and A.
R. Zarei, 2013. Performance Analysis of Composite  Propellant  Based  on  HTPB– DNCB , Journal of Propulsion and Power vo.l 30, no. 2.
Nair,  U.R.;  S.N.  Asthana;  A.  Subhananda;  and B.R.  Gandhe,  2010. Advances  in  High Energy  Materials ,  Defense  Science Journal v 60 no 2, 137-151.
Rafi, A; T. Jayachandran T; and R. Hari, 2010.
Numerical Simulation of Solid Propellant Casting using Unstructured  Finite Volume Methdod , Proceeding of the 37 th National  &  4 th intrnatioanl  conference on Fluid Mechanics and Power – India.
Ramesh, K; N. Shekhar; S.S. Jawalkar; and M. Bikash Bhattacharya, 2012. Development of  a  Composite  Propellant  Formulation
with  a  High  Performance  Index  Using  a Pressure  Casting  Technique ,  Central European Journal of Energetic Materials, 9(1), 4958. Sarner,  S.F.,  1967. Propellant  Chemistry, Reinhold, New York, 112.
Styborski, J.A; J. Matthew; M.N.S. Scorza; and
M.A. Oehlschlaeger, 2010. Iron Nanoparticle  Additives  as  Burning  Rate Enhancers  in  AP/HTPB  Composite Propellants, Propellants Explos, Pyrotech. 2010, 35, Wiley-VCH, 1-8. Sutton,  G.P.,  and  O.  Biblarz,  2001. Rocket
Propulsion Elements , edisi 7, John Wiley
& sons.
Zohari, N; H.K. Mohammad; S.A.  Seyedsadjadi,
2013. The  Advantages  and  Shortcomings of using Nano-sized Energetic Materials , Central  European  Journal  of  Energetic Materials 10(1), 135-147.
Pedoman Penulisan Jurnal Teknologi Dirgantara) JUDUL MAKALAH DITULIS DENGAN HURUF KAPITAL TEBAL SECARA SINGKAT DAN JELAS, (Studi Kasus : apabila ada)
(16 pt, Britannic Bold )
Judul dibuat dalam 2 bahasa (Indonesia dan Inggris), apabila tulisan dalam bahasa Indonesia, maka judul dalam bahasa Inggris ditulis dalam tanda kurung
(16 pt, Britannic Bold )
Penulis Pertama 1 , Penulis Kedua 2 , dst n (Nama Penulis Tanpa gelar) (10,5 pt, Franklin Gothic Medium, bold)
1 Instansi Penulis Pertama
2 Instansi Penulis Kedua dst n. ....
(10,5 pt, Franklin Gothic Medium)
e-mail: e-mail penulis pertama          (berwarna hitam) (10,5 pt, Franklin Gothic Medium)
Diterima : ..... (tanggal bulan tahun); Disetujui : ..... (tanggal bulan tahun); Diterbitkan : ..... (tanggal bulan tahun)
(9 pt, Franklin Gothic Medium)

## ABSTRACT
(10,5 pt, Bookman Old Style, bold)
Abstract  is  a  summary  of  the  most  important  elements  of  the  paper, written  in  one  paragraph  in  the  one  column  of  a  maximum  of  200  words. Abstract made in two languages written with the Bookman Old Style 9 pt. If the paper  written  in  Indonesian,  the  Indonesian  abstract  written  first  then  followed by  English  abstract  and  vice  versa.  The  title  "ABSTRAK"  or  "ABSTRACT"  made with uppercase letters, and bold.
Keywords: guidence, author, journal        (minimal 3 keywords)
(9pt, Bookman Old Style, italic)

## ABSTRAK
(10,5 pt, Bookman Old Style, bold)
Abstrak  merupakan  ringkasan  elemen-elemen  terpenting  dari  naskah, ditulis  dalam satu paragraf  dalam 1  kolom  maksimal  200  kata.  Abstrak dibuat dalam 2 bahasa ditulis dengan huruf 9 pt, Bookman Old Style. Apabila naskah dalam Bahasa Indonesia, maka abstrak dengan Bahasa Indonesia ditulis terlebih dahulu  dilanjutkan  abstrak  Bahasa  Inggris  dan  sebaliknya. Judul  “ABSTRAK” atau “ ABSTRACT ” dibuat dengan huruf besar , bold .
Kata kunci: panduan, penulis, jurnal        (minimal 3 kata kunci)
(9pt, Bookman Old Style, italic)
1  PENDAHULUAN (10,5pt, Bookman Old Style, bold)
Naskah  dapat  ditulis  dalam Bahasa  Indonesia  maupun  Bahasa Inggris. Naskah diketik dalam Microsoft Word dengan 1 kolom untuk
abstrak  dan  2  kolom  untuk  isi. Ukuran  kertas  A4  dengan  ukuran panjang ( height ) 29,7 cm, lebar ( width ) 21 cm dengan dimensi Top 3  cm, Bottom 2,5  cm, Inside 2,5  cm, Outside 2  cm, Gutter 1  cm, Header 1  cm  dan Footer 1  cm.  Jenis
Huruf Bookman Old Style 10,5 pt, dan spasi ( line spacing ) 1. Panjang naskah tidak  melebihi  10  halaman  termasuk tabel dan gambar.
Kerangka  Tulisan  disusun  dengan urutan  :  Judul,  Identitas  Penulis, Abstrak,  Kata  Kunci,  Pendahuluan,
Metode, Hasil Pembahasan, Kesimpulan, Ucapan Terimakasih, dan
Daftar Pustaka.

## 2  METODOLOGI
(10,5pt, Bookman Old Style, bold)
Menguraikan  tentang  metode  yang digunakan  dalam  penelitian  termasuk data,  peralatan,  teori,  diagram  alir, beserta lokasi penelitian.
2.1 Lokasi dan Data (10,5pt, Bookman Old Style, bold)
2.2 Standarisasi data (10,5pt, Bookman Old Style, bold)
2.3 Metode Penelitian (10,5pt, Bookman Old Style, bold)
Persamaan matematis atau formula diberi nomor secara berurutan  yang  diletakkan  di  ujung kanan  dalam  tanda  kurung.  Apabila penulisan  persamaan  lebih  dari  satu baris maka penulisan
nomor diletakkan pada baris terakhir.
Penggunaan  huruf  sebagai  simbol matematis  dalam  naskah  ditulis dengan  huruf  miring  ( Italic )  seperti x . Penjelasan  persamaan  diulas  dalam naskah.
Penurunan persamaan matematis  atau  formula  tidak  perlu dituliskan
secara detil, cukup diberikan  bagian  yang  terpenting, metode yang digunakan dan hasilnya.
(1-1)
dengan  D( t )  tingkat  gangguan geomagnet, ∆ H( t ) variasi medan magnet  komponen  horizontal, Sq(t,m) variasi  hari  tenang  pada  waktu  t  dan bulan m.

## 3  HASIL PEMBAHASAN
(10,5pt, Bookman Old Style, bold)
Tabel  dibuat  ringkas  dan  diberi judul  yang  singkat  tetapi  jelas  hanya menyajikan  data  yang  esensial    dan mudah  dipahami. Tabel diberi catatan secukup-nya,  termasuk  sumbernya, sehingga  tabel  mampu  menjelaskan informasi yang disajikan secara mandiri.  Setiap  tabel  diberi  nomor secara berurutan  dan diulas di  dalam naskah.  Judul  tabel  diketik  dengan jenis huruf Bookman Old Style 10,5 pt dan  pada tulisan  “Tab el  1: ”  “Tabel  2 : ” dan seterusnya diketik tebal.
Tabel  yang  ukurannya  melebihi satu  kolom,  maka  dapat  menempati area  dua  kolom.  Tabel  tidak  boleh dalam  bentuk  “ picture ”,  harus  dalam bentuk  tabel.  Judul  tabel  dituliskan pada  bagian  atas  tabel,  rata  tengah dan  diberi  tanda  titik  (.)  pada  akhir judul tabel.
Gambar,  Grafik  dan  Foto  harus tajam dan jelas agar cetakan berkualitas  baik.  Semua  simbol  di dalamnya  harus  dijelaskan.  Seperti halnya tabel, keterangan pada
gambar,  grafik  atau  foto  harus mencukupi agar tersaji secara mandiri.  Gambar,  grafik  dan  foto harus diulas di dalam naskah. Seperti halnya  tabel,  gambar,  grafik  dan  foto yang  ukurannya  melebihi  satu  kolom, maka  dapat  menempati  area  dua kolom.  Gambar,  grafik  dan  foto memiliki kedalaman minimal 300 dpi.
Gambar 2-6: Dent pada Leading  Edge  bilah kipas akibat Bird  Strike (B763, 2013)
(9 pt, Bookman Old Style, bold)
(9 pt, Bookman Old Style, bold)
No. Kondisi Terbang ∆𝜼 ∆𝑭 1 Cruise 54% 55% 2 Take-Off 16% 14%

## 4  KESIMPULAN
Hal-hal penting dalam naskah yang merupakan  kesimpulan  dari  hasil penelitian atau kajian.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Wajib  dituliskan  penulis,  ditujukan kepada  pihak-pihak  yang  membantu penulis baik penyediaan data, pengerjaan  data,  serta  Tim  Redaksi Jurnal Geomatika dan Mitra Bestari.

## DAFTAR RUJUKAN
Referensi  hendaknya  dari  sumber yang  jelas  dan  terpercaya.  Setiap referensi yang tercantum dalam daftar pustaka  harus  dikutip  (disitir)  pada naskah dan sebaliknya setiap kutipan harus tercantum dalam daftar
pustaka.  Penulisan  acuan  dalam pembahsan  sebaiknya  menggunakan “sistem  penulis - tahun”  yang  mengacu pada  karya  pada  daftar  pustaka. Kutipan  buku  dalam  bentuk  saduran untuk satu sampai dua penulis ditulis nama  akhir  penulis  dan  tahun. Contoh:  Muhammad  Nasir  dituliskan (Nasir, 2009).
Referensi  primer  lebih  dari  80  % dan  diterbitkan  dalam  5-10  tahun terakhir.  Referensi  yang  dicantumkan dalam  naskah  mengikuti  pola  baku dengan disusun menurut abjad berdasarkan  nama  (keluarga)  penulis pertama  dan  tahun  publikasi,  dengan sistim  sitasi American  Physiological Association 6th Edition . Contoh
penulisan  di  dalam  Daftar  Pustaka adalah sebagai berikut :

## Artikel dalam Jurnal (Jurnal Primer)
Burton R. K., R. I. McPherron, C. T. Russell, 1975. An  Empirical  Relationship
Between  Interplanetary Conditions and  Dst, J.  Geophys.  Res.,  80(31),
4204-4214.

## Buku
Ross,  S.  M.,  2004. Introduction  to  Probability and  Statistics  for  Engineers  and Scientists , Burlington, Elsevier.

## Artikel bagian dari Buku
Maris,  G.;  M.D.  Popescu  dan  M.  Mierla,
2004. Soft  X-Ray  Solar  Flarecycles , dalam A.V. Stepanov; E.E. Benevolenskaya  dan  A.G.Kosovichev (editor), Proceedings  IAU  Symposium , no. 223, 73.

## Skripsi/Tesis/Disertasi
Ameldam,  P.,  2012. Pengujian  Data  NCEP- FNL  Dan  CCMP  Untuk  Potensi  Energi Angin  (Studi  Kasus  Di  Jawa  Barat) , Skripsi ITB.

## Naskah Prosiding
Avia, L. Q., A. Haryanto, N. Cholianawati dan B.  Siswanto,  2010. Identifikasi  Awal Musim  Kemarau dan  Musim  Hujan Berdasarkan  Data  Satelit  TRMM , Prosiding  Seminar  Penerbangan  dan Antariksa  2010:  Sub  Seminar  Sains Atmosfer  dan  Iklim.  Serpong,  15 Nopember 2010.

## Naskah Konferensi
Pontes, M-T, Sempreviva, AM, Barthelmie, R.,
Giebel, G., Costa, P., 2007. Integrating  Offshore  Wind  And  Wave Resource  Assessment, Proc.  7th
European  Wave  and  Tidal  Energy Conference, Porto, Portugal.

## Naskah Laporan Hasil Penelitian
P3TKEBTKE-Kementerian ESDM, 2008.
Laporan  Penelitan  Kajian  PLT  Angin di Indonesia Bagian Timur .
Naskah Online Habby,  J.,  2011.
Applying  Tropospheric Moisture to Forecasting, Meteororology Education , diakses http:// weatherpredicition.com, 23 Desember 2014.

## PEDOMAN BAGI PENULIS JURNAL TEKNOLOGI DIRGANTARA
( Journal of Aerospace Technology )
Jurnal  Teknologi  Dirgantara  ( Journal  of  Aerospace  Technology ) adalah  jurnal  ilmiah  untuk publikasi penelitian dan pengembangan di bidang :
a)  Teknologi wahana roket, satelit dan pesawat terbang, dirgantara terapan seperti struktur mekanika, sistem catu daya dan kontrol termal wahana roket dan satelit, struktur kendali, konversi energi;
b) Teknologi  propulsi  dan  energik,  seperti  teknologi  propelan,  propulsi,  uji  statik  propulsi, termodinamika;
c)  Teknologi peluncuran dan operasi antariksa serta teknologi peluncuran dan operasi antariksa serta teknologi transmisi komunikasi dan muatan dirgantara, seperti teknologi stasiun bumi penerima dan pemancar,  teknologi  transmisi  gelombang  elektromagnetik  dan  teknologi  transmisi  komunikasi serat optik, teknologi muatan, sistem telemetri penjejak.

## Pengiriman Naskah
Naskah  yang  ditulis  dalam  bahasa  Indonesia  atau  bahasa  Inggris  dikirim  melalui  e-mail (publikasi@lapan.go.id)  atau  file  digital,  ditujukan  ke  Sekretaris  Dewan  Penyunting  Jurnal  dengan alamat,  Bagian  Publikasi  dan  Promosi  LAPAN,  Jalan  Pemuda  Persil  No.  1,  Jakarta  Timur  13220. Naskah diketik dua kolom dengan MS Word font 10,5 Bookman Old Styles (batas tengah 1 cm pada kertas A4 dengan spasi satu, batas kanan 2 cm, batas kiri 2,5 cm, batas atas 3 cm, dan batas bawah 2,5 cm). Judul huruf besar font 16.

## Sistematika penulisan
Naskah    terdiri  dari  halaman  judul  dan  isi  makalah.  Halaman  judul  berisi  judul  yang  ringkas  tanpa singkatan  nama  (para)  penulis  tanpa  gelar,  instansi/perguruan  tinggi,  dan  e-mail  penulis  utama. Halaman isi makalah terdiri dari (a)  judul, (b)  abstrak dalam bahasa Indonesia dan Inggris tidak lebih dari 200 kata, (c) batang tubuh naskah yang terbagi menjadi bab dan subbab dengan penomoran bertingkat (1. Pendahuluan; 2 Judul Bab; 2.1 Subbab tingkat pertama; 2.1.1 Subbab tingkat dua dan seterusnya), (d) Ucapan terima kasih yang lazim dan (e) daftar rujukan.

## Gambar dan Tabel
Gambar  atau  foto harus dapat  direproduksi dengan tajam dan jelas.  Gambar atau foto  warna  hanya diterima dengan pertimbangan khusus.Gambar dan tabel dapat dimasukkan dalam batang tubuh atau dalam lampiran tersendiri.  Untuk kejelasan penempatan dalam jurnal,  gambar dan tabel harus diberi nomor  sesuai  nomor  bab  dan  nomor  urut  pada  bab  tersebut,  misalnya  Gambar  2-2  atau  Tabel  2-1. Gambar disertai keterangan singkat (bukan sekedar judul gambar) dan tabel disertai judul  tabel.

## Persamaan Satuan dan Data Numerik
Persaman  diketik  atau  ditulis  tangan  (untuk  simbol  khusus)  dan  diberi  nomor  di  sebelah  kanannya sesuai  nomor  bab  dan  nomor  urutnya,  misalnya    persamaan  (1-2).  Satuan  yang  digunakan  adalah satuan internasional (EGS atau MKS) atau yang lazim pada cabang ilmunya.Karena terbit dengan dua bahasa,  angka  desimal  pada  data  numerik  harus  mangacu  pada  sistem  internasional  dengan menggunakan titik.

## Rujukan
PP  No.  74,  2001.  Peraturan  Pemerintah  Republik  Indonesia  Nomor  18  Tahun  1999  Tentang: Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun . Kementrian Lingkungan Hidup. Jakarta. Haryani,  N.  S.,  Hidayat,  Sulma,  S.,  dan  Pasaribu,  J.  M.,  2014. Deteksi  Limbah  Acid  Sludge Menggunakan Metode Red Edge Berbasis Data Penginderaan Jauh , Jurnal Penginderaan Jauh dan Pengolahan data Citra Digital, Vol 11 No.2 Desember 2014.
Center for International Forestry Research [CIFOR], 2012. Forests and Climate Change Mitigation : What Policymakers Should Know , Fact Sheet. No. 5, November 2012, MITIGATION, Key of Research Findings. CGIAR Research Programme.
The  National  Geophysical  Data  Center  (NOAA)-NASA.  Sumber  data  VNF,  2014.  Sumber:  http:// ngdc.  noaa.  gov/  eog/  viirs/download_2014_indonesia.html)  atau  (Sumber  LAPAN: http://modis-catalog.lapan. go.id/ monitoring/ katalognpp#).
http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/data_prod/prog_sect11_3.html