Analisis Aerodinamika Airfoil NACA 4312 dengan Simulasi Berbasis Computional Fluid Dynamics

Abstract

Sayap adalah penghasil gaya angkat yang sangat berpengaruh pada peforma aerodinamika pada UAV tipe fixed wing, termasuk jangkauan dan ketahanan terbang. Angle of attack dari airfoil menjadi faktor utama perubahan gaya angkat (lift) dan gaya hambat (drag). Penelitian ini bertujuan menganalisis perubahan distribusi fluida airfoil NACA 4312 dengan variasi angle of attack dan kecepatan udara yang berbeda dan menghitung gaya angkat dan gaya hambat untuk mengetahui angle of attack optimal untuk pemetaan lahan dengan UAV tipe fixed wing. Sehingga hasil penelitian ini dapat menjadi referensi pemilihan angle of attack airfoil NACA 4312 yang digunakan pada UAV tipe fixed wing. Metode analisis aerodinamika yang digunakan berbasis Computational Fluid Dynamics pada software ANSYS Fluent. Tahapan penelitian terdiri dari: (1) studi literatur, (2) penentuan dan desain airoil, (3) analisis fluida, dan (4) simulasi Computational Fluid Dynamics. Dengan perlakuan, 9 angle of attack dan 3 kecepatan udara, dapat disimpulkan bahwa gaya angkat dan efisiensi airfoil akan meningkat relatif dengan angle of attack sampai pada sudut maksimalnya, kemudian efisiensinya akan menurun. Sedangkan distribusi fluida paling optimal ada pada angle of attack 9° dengan rata-rata Cl(Lift Coefficient)=1,2396, Cd(Drag coefficient)=0,022203 dan rasio Cl/Cd=55,90257. Hasil tersebut menunjukkan bahwa airfoil NACA 4312 baik digunakan pada angle of attack 9° untuk keperluan pemetaan lahan dengan UAV tipe fixed wing.

Wings are the producers of lifting force which greatly influences the aerodynamic performance of fixed wing type UAVs, including range and flight endurance. The angle of attack of the airfoil is the main factor in lift and drag force changes. This research aims to analyze changes in the fluid distribution of the NACA 4312 airfoil with different angles of attack and different air speeds and calculate the lift force and drag force to determine the optimal angle of attack for land mapping with fixed wing type UAV. So that the research results can be a reference for determine the angle of attack for the NACA 4312 airfoil used on fixed wing type UAVs. The aerodynamic analysis method used is based on Computational Fluid Dynamics in ANSYS Fluent software. The research stages consist of: (1) literature study, (2) airfoil determination and design, (3) fluid analysis, and (4) Computational Fluid Dynamics simulation. By carrying out 9 angles of attack and 3 air speeds, it can be concluded that the lift force and efficiency of the airfoil will increase relative to the angle of attack until it reaches its maximum angle, then the afficiency will decrease. Meanwhile, the most optimal fluid distribution is at an angle of attack of 9° with an average Cl(Lift Coefficient)=1,2396, Cd(Drag Coefficient)=0,022203 and Cl/Cd ratio=55,90257. These results show that the NACA 4312 airfoil is will be best at angle of attack of 9° for land mapping purposes with a fixed wing type UAV.