BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ......

20
Perangkat Lunak “XPlane” dan Implementasinya 15 BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN IMPLEMENTASINYA Penjelasan pada bab ini akan diawali dengan deskripsi perangkat lunak X-Plane yang digunakan sebagai alat bantu pada rancang bangun sistem rekonstruksi lintas terbang pesawat udara. Pembahasan pada X-Plane meliputi deskripsi mengenai X- Plane, keunggulan – keunggulannya dibanding perangkat lunak sejenis lainnya serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan karakteristik terbang pesawat udara. Proses validasi output X-Plane akan dilakukan juga pada bab ini. Bab III akan diakhiri dengan memberikan beberapa contoh implementasi perangkat lunak X- Plane baik di bidang industri maupun di bidang akademik. III.1 Deskripsi Perangkat Lunak X-Plane X-Plane adalah perangkat lunak flight simulator yang dapat memprediksi karakteristik terbang pesawat udara berdasarkan konfigurasi sistem propulsi, berat dan geometri suatu pesawat udara. Program ini dikembangkan oleh perusahaan Laminar Research, sebuah perusahaan yang bergerak di bidang software bertempat di Columbia, Carolina Selatan [14]. Sejarah pengembangan flight simulator ini dimulai sejak tahun 1988 oleh seorang engineer dibidang aeronautikal dan juga seorang pilot, Austin Meyer [14]. Sejak awal pengembangan perangkat lunak ini, komersialisasi bukanlah tujuan utama melainkan bagi pengembang sendiri berkeinginan untuk menyediakan suatu perangkat lunak flight simulator dengan tingkat akurasi yang tinggi (high fidelity). Oleh karena itu harga program ini relatif murah (X-Plane v.8.60 full version US $ 48.00, Mei 2007) [16] dibanding dengan progam flight simulator lainnya seperti Microsoft Flight Simulator (US $ 69.82, Mei 2007) [17].

Transcript of BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ......

Page 1: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

15  

BAB III

PERANGKAT LUNAK “X – PLANE”

DAN IMPLEMENTASINYA

Penjelasan pada bab ini akan diawali dengan deskripsi perangkat lunak X-Plane

yang digunakan sebagai alat bantu pada rancang bangun sistem rekonstruksi lintas

terbang pesawat udara. Pembahasan pada X-Plane meliputi deskripsi mengenai X-

Plane, keunggulan – keunggulannya dibanding perangkat lunak sejenis lainnya

serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan karakteristik terbang pesawat udara.

Proses validasi output X-Plane akan dilakukan juga pada bab ini. Bab III akan

diakhiri dengan memberikan beberapa contoh implementasi perangkat lunak X-

Plane baik di bidang industri maupun di bidang akademik.

III.1 Deskripsi Perangkat Lunak X-Plane

X-Plane adalah perangkat lunak flight simulator yang dapat memprediksi

karakteristik terbang pesawat udara berdasarkan konfigurasi sistem propulsi, berat

dan geometri suatu pesawat udara. Program ini dikembangkan oleh perusahaan

Laminar Research, sebuah perusahaan yang bergerak di bidang software

bertempat di Columbia, Carolina Selatan [14]. Sejarah pengembangan flight

simulator ini dimulai sejak tahun 1988 oleh seorang engineer dibidang

aeronautikal dan juga seorang pilot, Austin Meyer [14]. Sejak awal

pengembangan perangkat lunak ini, komersialisasi bukanlah tujuan utama

melainkan bagi pengembang sendiri berkeinginan untuk menyediakan suatu

perangkat lunak flight simulator dengan tingkat akurasi yang tinggi (high fidelity).

Oleh karena itu harga program ini relatif murah (X-Plane v.8.60 full version US $

48.00, Mei 2007) [16] dibanding dengan progam flight simulator lainnya seperti

Microsoft Flight Simulator (US $ 69.82, Mei 2007) [17].

Page 2: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

16  

Sampai pada saat penulisan tesis ini (Mei 2007), X-Plane sudah di release sampai

versi 8.6 dengan berbagai perbaikan model dan juga dengan scenery yang lebih

lengkap [15]. Program X-Plane terdiri dari 5 sub program utama yaitu :

1. Airfoil-Maker, berfungsi sebagai tempat untuk merancang airfoil.

2. Briefer, berfungsi sebagai tempat untuk mendapatkan informasi cuaca

pada bandara keberangkatan dan bandara tujuan.

3. Plane-Maker, berfungsi sebagai tempat untuk memodelkan pesawat udara

berdasarkan input geometri, konfigurasi berat dan sistem propulsi.

4. World-Maker, berfungsi sebagai tempat untuk membuat scenery

(lingkungan terbang).

5. X-Plane, berfungsi sebagai tempat untuk mensimulasikan pesawat yang

sudah dirancang.

Kelima sub progam X-Plane di atas dapat ditunjukkan dalam tampilan utama

beserta dengan keterangannya masing – masing sebagai berikut:

 

Gambar III.1. Tampilan Airfoil - Maker  Gambar III.1 di atas merupakan tampilan default Airfoil-Maker. Melalui Airfoil

– Maker dapat dirancang jenis airfoil yang diinginkan dengan memasukkan

parameter – parameter berupa Reynold Number, sudut serang (minimum dan

maksimum), thickness ratio dan koefisien momen. Perancangan airfoil dilakukan

Page 3: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

17  

apabila airfoil yang akan digunakan pada pesawat rancangan tidak terdapat pada

database X-Plane.

 

Gambar III.2. Tampilan Briefer  Pada Gambar III.2 di atas, ditunjukkan tampilan default Briefer yang berfungsi

sebagai tempat untuk mendapatkan informasi cuaca pada bandara keberangkatan

(kotak kiri atas) dan bandara tujuan (kotak disebelah kanan bandara

keberangkatan). Selain informasi cuaca, melalui Briefer ini juga diberikan

informasi berupa estimasi waktu tiba (estimated time arrival – ETA) pada

bandara tujuan.

 

Gambar III.3. Tampilan Plane -Maker

Page 4: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

18  

 Gambar III.3 di atas merupakan tampilan Plane-Maker. Melalui Plane-Maker

dapat dirancang suatu pesawat udara berdasarkan input berupa geometri,

konfigurasi berat dan sistem propulsi.

 

Gambar III.4. Tampilan World-Maker

Gambar III.4 merupakan tampilan default World – Maker. Melalui program

World – Maker dapat dilakukan penambahan berupa bandara, terrain suatu lokasi,

dan aksesoris lainnya seperti bangunan perumahan dan daerah perhutanan.

 

Gambar III.5. Tampilan X-Plane

Page 5: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

19  

Gambar III.5 merupakan tampilan default X-Plane. Jika X-Plane dijalankan

maka default pesawat yang diberikan untuk diterbangkan adalah pesawat Boeing

747-400 United Airlines yang ditempatkan pada Bandara San Bernardino,

California, USA. Pada program inilah pesawat udara disimulasikan berdasarkan

input – input yang didefinisikan pada Plane Maker dan Airfoil Maker.

Secara umum, suatu program flight simulator dirancang dengan menggunakan

metode klasik yaitu metode look-up table. Melalui metode ini, karakteristik

terbang/prestasi terbang pesawat udara disimulasikan berdasarkan database yang

berisi data – data terbang pesawat udara. Kekurangan metode ini adalah apabila

suatu kondisi terbang yang ingin dijalankan tidak terdapat pada database maka

karakteristik terbang pada kondisi tersebut tidak dapat disimulasikan [13].

Metode inilah yang membedakan X-Plane dengan software flight simulator

lainnya, X-Plane menggunakan metode “blade element theory” yaitu suatu

metode yang mensimulasikan karakteristik terbang pesawat udara berdasarkan

input geometri, sistem propulsi dan konfigurasi berat. Metode ini tidak terbatas

kepada kondisi terbang, sehingga jangkauan kondisi simulasi lebih besar

dibandingkan dengan metode yang disebutkan di atas [13]. Berikut ini adalah

beberapa keunggulan perangkat lunak X-Plane:

1. X-Plane dapat memodelkan pesawat udara dengan bentuk yang kompleks,

termasuk pemodelan helikopter, roket, dan tilt-rotor craft. Beberapa

contoh pesawat hasil pemodelan pada X-Plane seperti V-22 Osprey,

Harrier Jump Jet, dan NASA Space Shuttle.

2. Dapat memodelkan karakteristik terbang suatu pesawat udara dari

kecepatan subsonic, kompresibel sampai dengan kecepatan supersonic

(dari Mach 0.15 sampai dengan mach 2.02).

3. Pemodelan atmosfer sampai dengan ketinggian 400.000 feet (121.920 m).

4. Pemodelan jumlah airport dan NAVAIDS yang relatif banyak.

III.2 Sistem Kerja X – Plane

Metode perhitungan gaya – gaya yang digunakan X-Plane dalam memprediksi

karakteristik terbang suatu pesawat adalah dengan menggunakan blade element

Page 6: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

20  

theory, yaitu suatu prosedur yang sering digunakan untuk memprediksi prestasi

suatu propeller pesawat udara dan rotor helikopter. Proses yang dilakukan pada

metode ini dilakukan dengan mencacah bilah (blade) ke dalam beberapa potongan

(biasanya antara 5 sampai 20). Kecepatan masing – masing potongan tersebut

dapat dicari melalui pergerakan pesawat udara dan rotasi dari propeller. Apabila

kecepatan dan sudut serang masing – masing potongan propeller diketahui maka

gaya – gaya yang bekerja pada propeller dapat diperoleh. Pada X-Plane proses ini

tidak hanya dilakukan pada propeller saja, namun untuk keseluruhan bagian

pesawat udara. Propeller, rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah

ke dalam bentuk potongan – potongan dan kemudian gaya – gaya pada masing –

masing potongan diperoleh. Gaya – gaya ini kemudian dijumlahkan untuk

mendapatkan gaya total yang bekerja pada pesawat tersebut. Apabila keseluruhan

gaya – gaya total yang bekerja pada pesawat udara diperoleh maka X-Plane dapat

memprediksi arah serta besarnya percepatan pesawat udara [15].

Melalui pendekatan metode ini, perancangan awal suatu pesawat udara dapat

dilakukan dengan mudah dan cepat serta langsung dapat diprediksi karakteristik

prestasi terbang pesawat yang dirancang yaitu dengan cara langsung

menerbangkan pesawat hasil rancangan pada X-Plane. Secara sistematis, proses

implementasi blade element theory pada X-Plane dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Element break – down

Proses ini dilakukan sekali pada saat inisialisasi. X-Plane mencacah bagian

– bagian pesawat udara seperti sayap, ekor horizontal, ekor vertikal dan

propeller ke dalam beberapa potongan. Jumlah potongan ini dapat

ditentukan melalui Plane Maker. Sepuluh potongan per bagian pesawat

udara merupakan jumlah maksimum potongan yang dapat dilakukan.

Jumlah potongan lebih besar dari 10 menunjukkan hasil yang sama dengan

jumlah potongan sebanyak sepuluh [15].

2. Velocity determination

Proses ini dilakukan dua kali dalam satu siklus. Kecepatan linear dan

anguler sepanjang sumbu longitudinal, lateral dan direksional masing –

Page 7: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

21  

masing elemen dijadikan sebagai acuan untuk memperoleh vektor

kecepatan pada masing – masing elemen.

3. Coefficient Determination

Proses ini dilakukan berdasarkan data airfoil 2 dimensi yang didefinisikan

melalui Plane – Maker. Namun dalam perhitungan, X-Plane menggunakan

metode finite wing lift-slope reduction, finite-wing CLmax reduction, finite

wing induced drag, dan finite wing moment reduction sesuai dengan

aspect ratio, taper ratio dan sudut sweep sayap, ekor horizontal dan ekor

vertikal. Efek aliran kompressibel juga diperhitungkan dengan

menggunakan metode Prandtl-Glauert. Pada kecepatan supersonik, airfoil

diasumsikan berbentuk diamond dengan thickness ratio tertentu.

4. Force Build-Up

Proses ini dilakukan berdasarkan data pada langkah 3 (coefficient

determination) dan langkah 1 (element break down) serta tekanan dinamik

yang ditentukan secara terpisah berdasarkan kecepatan, tinggi terbang, dan

temperatur pada daerah terbang sehingga gaya total untuk keseluruhan

bagian pesawat udara diperoleh. Gaya total dibagi dengan massa akan

diperoleh percepatan pada sumbu longitudinal, lateral dan direksional.

Sedangkan percepatan anguler pada masing – masing sumbu diperoleh

dengan membagi momen dengan momen inersia pesawat tersebut.

5. Back to step 2

Satu siklus selesai dilakukan, selanjutnya X-Plane kembali ke langkah 2

dan melakukan langkah – langkah di atas paling sedikit sekitar 15 siklus

per detik.

Dalam representasi grafik, proses di atas dapat ditunjukkan pada diagram

skematis di bawah ini:

Page 8: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

22  

 

Gambar III.6. Implementasi blade element theory pada X-Plane  

III.3 Validasi Model X – Plane

Pada bagian ini akan dilakukan proses validasi model X-Plane. Validasi yang

dilakukan lebih bersifat kualitatif, hal ini dimaksudkan untuk melihat

kecenderungan hasil X-Plane bila dibandingkan dengan software lain maupun

data – data dari dokumen teknis suatu pesawat udara.

Proses validasi output X-Plane akan dibagi menjadi dua bagian yaitu validasi

parameter aerodinamika dan validasi terhadap parameter prestasi terbang. Validasi

parameter aerodinamik (CL dan CD) akan dilakukan dengan membandingkan hasil

keluaran X-Plane dengan output sofware Digital Datcom [7][8]. Datcom

merupakan singkatan dari Data Compendium yang berisi kumpulan parameter

aerodinamik beserta turunannya yang digunakan untuk memprediksi stability dan

handling characteristics pesawat fixed wing [13]. Proses validasi parameter

prestasi terbang akan dilakukan dengan membandingkan hasil X-Plane dengan

Page 9: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

23  

dokumen teknis pesawat udara yang digunakan. Berikut ini adalah diagram proses

validasi yang akan dilakukan.

 

Gambar III.7. Diagram skematis proses validasi output X-Plane

Proses validasi model X-Plane dilakukan dengan menggunakan pesawat bermesin

jet Boeing 747 – 400 sebagai objek untuk divalidasi. Berikut ini adalah data – data

geometri pesawat Boeing 747 – 400 yang akan digunakan sebagai pesawat uji

untuk validasi output X-Plane.

 

Gambar III.8. Tampak tiga pandang pesawat Boeing 747 – 400 [25]

Page 10: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

24  

Tabel III.1. Data geometri pesawat Boeing 747 – 400 [25]  

Parameter Nilai Satuan

General

Total Length 70,60 [m]

Wingspan 64,40 [m]

Height 19,40 [m] Fuselage

Length 68,63 [m]

Max. width 6,44 [m]

Max. height 7,38 [m]

Wing

Area 586,72 [m2]

Spanwise + winglet 64,40 [m]

Chord root 16,49 [m]

Chord tip – at winglet 1,28 [m]

Sweep angle : Main wing (at 0.25 chord station) Winglet (at 0.25 chord station)

37,30 51,20

[deg] [deg]

Dihedral angle: Main wing Winglet

6,00

55,00

[deg] [deg]

Horizontal Tail

Area 127,58 [m2]

Semi length 11,95 [m]

Chord root 9,81 [m]

Chord tip 2,50 [m]

Sweep angle (at 0.25 chord station) 37,40 [deg]

Dihedral angle 7,00 [deg]

Vertical Tail

Area 86,38 [m2]

Semi length 14,00 [m]

Chord root 12,18 [m]

Chord tip 3,99 [m]

Sweep angle (at 0.25 chord station) 44,90 [deg]

Dihedral angle 90,00 [deg]

Page 11: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

25  

Data weight and balance, engine, dan beberapa parameter prestasi terbang

pesawat udara Boeing 747-400 ditunjukkan pada Tabel III.2 di bawah ini.

Tabel III.2. Data konfigurasi berat, engine serta beberapa parameter prestasi pesawat Boieng 747 - 400

Parameter Nilai Satuan Empty weight 178.756 kg [kg] MTOW 396.890 [kg] Max. fuel capacity 216.840 [L] Engine thrust (x4) PW4062 – 281.572,4 [N] Takeoff run at MTOW 3.018 [m]

Cruising speed 0,85 Mach, at 10.668 m

Maximum speed 0,92 [Mach] Range fully loaded 13.450 [km]

Sebelum proses simulasi dilakukan pada X-Plane maka terlebih dahulu dilakukan

proses modeling pada Plane Maker untuk memodelkan pesawat yang akan diuji.

Namun untuk model pesawat Boeing 747 – 400 sudah terdapat pada salah satu

model standard pada program flight simulator ini sehingga proses pemodelan

pesawat ini tidak perlu dilakukan lagi. Berikut ini adalah model pesawat Boeing

747 – 400 yang terdapat pada X-Plane.

(a). Tampak atas (b). Tampak samping

Page 12: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

26  

(c). Tampak depan

(d). Tampak 450 dari sisi kiri depan

Gambar III.9. Model pesawat Boeing 747 – 400 pada X-Plane

III.3.1 Validasi Parameter Aerodinamik

Validasi parameter aerodinamika yang dihasilkan oleh X-Plane dilakukan dengan

membandingkan hasilnya dengan parameter yang dihasilkan perangkat lunak

Digital Datcom. Proses validasi output parameter aerodinamika terlebih dahulu

dilakukan dengan merekam data hasil simulasi dari X-Plane. Parameter

aerodinamika yang akan direkam dari X-Plane adalah CL dan CD. Proses

perekaman data CL dan CD dilakukan pada kondisi terbang gliding dengan cara

pesawat udara ditempatkan pada tinggi terbang, sikap, dan kecepatan tertentu.

Kemudian pesawat udara dibiarkan terbang gliding sampai mencapai tinggi

terbang ± 300 m di atas permukaan laut. Proses perekaman data dihentikan

apabila tinggi terbang kurang dari 300 meter. Posisi dan kondisi awal

penerbangan yang dipilih ditunjukkan pada Tabel III.3 di bawah ini.

Tabel III.3. Kondisi awal proses perekaman data aerodinamika Boeing 747 - 400

Parameter Nilai Satuan Koordinat 6,140 LS; 106,640 BT Tinggi terbang 10.000 [m] – dari permukaan laut Kecepatan 0,39 [Mach] Heading dari utara 68,00 [deg]

Status engine Inoperative

Page 13: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

27  

 

Gambar III.10. Penempatan kondisi awal terbang pesawat udara Boeing 747 – 400 pada X-Plane

Proses perekaman parameter aerodinamika, sudut serang beserta dengan

kecepatan pesawat udara dilakukan setiap detik untuk setiap perubahan tinggi

terbang. Hasil perekaman tersebut dapat dilihat pada Tabel III.4 di bawah ini.

Data yang dipilih untuk ditampilkan divariasikan terhadap tinggi terbang dengan

kenaikan tinggi terbang sebesar 1000 m, kecuali data 1 dan ke 2, kenaikan tinggi

terbang sebesar 500 m.

Tabel III.4. Data parameter aerodinamika hasil simulasi X-Plane  

Altitude [m] AoA [deg] CL CD 10000 3,9 0,4410 0,0345 9000 3,9 0,4242 0,0327 8000 3,7 0,4138 0,0317 7000 3,7 0,4044 0,0307 6000 3,6 0,3972 0,0300 5000 3,6 0,3898 0,0293 4000 3,5 0,3838 0,0288 3000 3,5 0,3789 0,0283 2000 3,5 0,3740 0,0279 1000 3,5 0,3703 0,0276 500 3,4 0,3686 0,0274

Page 14: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

28  

Dengan melihat konfigurasi pesawat beserta dengan kondisi terbang di atas, maka

dilakukan juga prediksi parameter aerodinamik dengan Datcom. Berikut ini

adalah perbandingan prediksi parameter aerodinamik (CL dan CD) hasil simulasi

pada X-Plane dan Datcom.

Tabel III.5. Perbandingan nilai CL dan CD hasil prediksi Datcom dan X-Plane  

Altitude [m] AoA [deg]

DATCOM X-PLANE CL CD CL CD

10000 3,9 0,4850 0,0280 0,4410 0,0345 9000 3,9 0,4950 0,0290 0,4242 0,0327 8000 3,7 0,4760 0,0270 0,4138 0,0317 7000 3,7 0,4740 0,0270 0,4044 0,0307 6000 3,6 0,4780 0,0270 0,3972 0,0300 5000 3,6 0,4810 0,0270 0,3898 0,0293 4000 3,5 0,4810 0,0270 0,3838 0,0288 3000 3,5 0,4830 0,0270 0,3789 0,0283 2000 3,5 0,4810 0,0270 0,3740 0,0279 1000 3,5 0,4820 0,0270 0,3703 0,0276 500 3,4 0,4820 0,0270 0,3686 0,0274

Dalam representasi grafik dapat ditunjukkan sebagai berikut:

 Gambar III.11. Perbandingan nilai CL hasil prediksi Datcom dan X-Plane

Page 15: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

29  

 

Gambar III.12. Perbandingan nilai CD prediksi Datcom dan X-Plane Berdasarkan hasil perbandingan nilai CL dan CD di atas diperoleh bahwa prediksi

X-Plane terhadap parameter CL lebih kecil dibandingkan dengan CL yang

dihasilkan oleh Datcom. Sedangkan parameter CD hasil prediksi X-Plane

menunjukkan kecenderungan lebih besar dibanding prediksi Datcom.

III.3.2 Validasi Parameter Prestasi Terbang

Validasi parameter prestasi terbang akan dilakukan pada satu parameter prestasi

terbang saja. Parameter yang akan divalidasi adalah jarak takeoff pesawat Boeing

747-400. Jarak takeoff hasil simulasi X-Plane akan dibandingkan dengan data

yang terdapat pada dokumen teknis pesawat Boeing 747 – 400.

Proses untuk merekam jarak takeoff pesawat uji (B747-400) dilakukan dengan

terlebih dahulu menempatkan pesawat pada suatu bandara. Bandara yang dipilih

adalah bandara Soekarno Hatta Cengkareng - Jakarta, selanjutnya pesawat

diterbangkan melalui suatu prosedur secara bertahap yaitu mulai dari engine

throttle di set pada kondisi maksimum, brake release kemudian pesawat melaju,

pesawat lift off dan selanjutnya keluar dari fase takeoff. Pendefinisian takeoff

Page 16: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

30  

didasarkan pada FAR 25, yaitu jarak takeoff dihitung mulai kondisi diam sampai

mencapai tinggi terbang 35 ft di atas permukaan tanah. Selama melakukan proses

takeoff ini, tidak ada input yang diberikan terhadap bidang kendali. Berikut ini

gambar pesawat Boeing 747 – 400 yang mulai bergerak dari kondisi diam sampai

akhir fase takeoff.

a. Kondisi awal  b. Brake release c. Lift off d. Take off

Gambar III.13. Proses perekaman data jarak takeoff B747 – 400  Jarak takeoff yang diperoleh melalui simulasi pada X-Plane beserta dengan

perbandingannya dengan data yang terdapat pada dokumen teknis ditunjukkan

pada tabel di bawah ini. (Konfigurasi berat pada MTOW 396.890 kg)

Tabel III.6. Perbandingan jarak takeoff hasil simulasi pada X-Plane dengan dokumen teknis B747 – 400

No Perbandingan Jarak takeoff 1 Hasil simulasi X-Plane 3.210 [m] 2 Dokumen teknis B747-400 > 3.018 [m]

Untuk menguji apakah pengaruh perubahan massa terhadap jarak takeoff

diikutsertakan dalam model perhitungan X-Plane, maka dilakukan proses

pengujian jarak takeoff untuk masing – masing konfigurasi berat yang ditentukan.

Hasil simulasi ini ditunjukkan pada Tabel III.7 di bawah ini.

Tabel III.7. Jarak takeoff terhadap perubahan massa

No Massa Jarak takeoff 1 396.890 [kg] 3.210 [m] 2 395.390 [kg] 3.202 [m] 3 393.890 [kg] 3.178 [m] 4 392.390 [kg] 3.159 [m] 5 390.890 [kg] 3.144 [m]

Page 17: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

31  

Dalam representasi grafik dapat ditunjukkan pada gambar Gambar III.14 di

bawah ini.

Gambar III.14. Pengaruh massa terhadap jarak takeoff hasil simulasi pada X-Plane

Selain menguji pengaruh perubahan massa terhadap jarak takeoff, dilakukan juga

pengujian pengaruh defleksi bidang kendali terhadap jarak takeoff. Hasil yang

diperolah ditunjukkan pada tabel di bawah ini.(Konfigurasi berat pada MTOW)

Tabel III. 8. Pengaruh defleksi elevator terhadap jarak takeoff No Defleksi elevator Jarak takeoff 1 0,00 [deg] 3210,00 [m] 2 -1,00 [deg] 2871,08 [m] 3 -2,00 [deg] 2617,16 [m] 4 -3,00 [deg] 2413,10 [m]

Dalam representasi grafik dapat ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Page 18: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

32  

 

Gambar III.15. Pengaruh defleksi elevator terhadap jarak takeoff hasil simulasi pada X-Plane

Berdasarkan hasil validasi pada parameter jarak takeoff, diperoleh bahwa hasil X-

Plane mendekati dengan data jarak takeoff pada dokumen teknis pesawat B747 –

400. Sedangkan melalui pengujian pengaruh perubahan konfigurasi massa

terhadap jarak takeoff diperoleh bahwa untuk massa yang semakin kecil dengan

gaya dorong yang sama maka jarak takeoff yang diperoleh semakin kecil. Hal ini

sesuai dengan keadaan sebenarnya. Begitu juga dengan pengaruh defleksi bidang

kendali terhadap jarak takeoff, diperoleh bahwa untuk defleksi elevator yang

semakin besar (up), konfigurasi massa dan gaya dorong yang sama diperoleh

bahwa jarak takeoff semakin kecil. Hal ini juga sesuai dengan keadaan

sebenarnya.

Page 19: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

33  

III.4 Implementasi X – Plane

Secara umum, X-Plane banyak digunakan untuk prediksi awal suatu rancangan

pesawat udara. Terdapat beberapa industri pesawat udara saat ini menggunakan

X-Plane sebagai tool untuk memodelkan dan mensimulasikan karakterisitik

terbang pesawat yang dirancang sebelum pesawat tersebut dibuat [13]. Adapun

perusahan – perusahaan tersebut diantaranya adalah Carter Aviation Technologies

perusahaan yang bergerak dibidang penelitian dan pengembangan pesawat udara

jenis vertical takeoff landing [18], Wingco, perusahaan dibidang industri pesawat

terbang jenis Blended Wing Body (BWB) [19].

Selain sebagai tool untuk prediksi awal karakteristik terbang suatu pesawat, X-

Plane juga digunakan sebagai flight simulator untuk tujuan latihan bagi pilot.

Untuk implementasi pada bidang ini X-Plane telah mendapat sertifikasi dari FAA

sebagai program flight simulator untuk tujuan latihan pilot.

X-Plane juga digunakan sebagai program untuk flight data analysis/monitoring.

Pada aplikasi ini, X-Plane difungsikan sebagai visualisasi dinamika gerak suatu

pesawat udara dengan data – data yang berasal dari flight data recorder (FDR).

Perusahaan yang menggunakan X-Plane sebagai sistem flight data monitoring

adalah Cefa Aviation [20].

Pada implementasi dibidang kontrol, X-Plane banyak digunakan sebagai tool

untuk mendapatkan parameter pengendali dengan model persamaan pesawat

udara sepenuhnya berasal dari X-Plane. Aplikasi pada bidang kontrol ini biasanya

dilakukan secara bertahap, langkah awal adalah mencari parameter pengendali

suatu pesawat udara yang disimulasikan pada X-Plane. Setelah parameter

pengendali diperoleh, maka dirancang hardware in the loop system dengan

parameter pengendali yang berasal dari hasil pada tahap pertama. Setelah proses

ini berhasil dilakukan maka parameter pengendali diimplementasikan pada sistem

kendali pesawat udara [11].

Page 20: BAB III PERANGKAT LUNAK “X – PLANE” DAN … · serta cara kerja X-Plane dalam memodelkan ... rotor, sayap, ekor horizontal, dan ekor vertikal dicacah ke dalam bentuk potongan

 Perangkat Lunak “X‐Plane” dan Implementasinya  

34  

III.5 Penutup

Pada bab III ini telah dijelaskan mengenai perangkat lunak X-Plane, yang meliputi

sejarah pengembangan software, keunggulannya dibanding dengan program flight

simulator sejenis lainnya dan metode perhitungan yang digunakan X-Plane untuk

mensimulasikan karakteristik terbang pesawat udara. Proses validasi terhadap

beberapa parameter output X-Plane juga telah dilakukan pada bab ini yaitu dengan

membandingkan parameter aerodinamika hasil X-Plane dengan parameter

aerodinamika hasil software Digital Datcom dan juga membandingkan parameter

prestasi terbang (jarak takeoff) hasil X-Plane dengan dokumen teknis pesawat

yang diuji (Boeing 747 – 400). Penjelasan pada bab ini diakhiri dengan

memberikan beberapa contoh penggunaan X-Plane baik pada bidang industri

maupun dalam bidang akademik/riset.