Material Komposit untuk Pesawat Tebang dan Helikopter

image
Gambar 1 Helikopter
Sumber: JawaPos.com

Penerbangan modern, baik sipil maupun militer, dan umum merupakan suatu yang sangat penting untuk dilakukan sekarang. Bicara tentang penerbangan pasti langsung tertuju pada pesawat terbang ataupun helikopter. Produksi pesawat terbang dan helikopter pun gencar dilakukan dengan memanfaatkan teknlogi yang semakin berkembang dewasa ini, salah satunya dengan adanya material komposit. Keduanya akan menjadi sangat tidak efisien tanpa adanya material komposit sebagai material penyusunnya.

Sebagai contoh baling-baling pesawat terbuat dari material kayu. Untuk meningkatkan kekuatan struktur dan memperoleh mekanika propertis yang lebih baik, maka baling-baling akan dirancang dengan menggunakan material komposit. Hal ini karena material komposit mempunyai massa struktur yang lebih ringan dibandingan dengan material lain yang merupakan kelebihan dari material ini. Kelebihan lainnya yaitu mempunyai kekakuan dan kekuatan spesifik yang dapat direkayasa dalam perancangan struktur.

Komposit yang sering digunakan adalah komposit matriks polimer seratboron dan komposit matriks polimer seratkarbon. Untuk komposit matriks polimer serat karbon sendiri biasanya digunakan untuk struktur komponen pesawat terbangnya. Hal ini dikarenakan penggunaan komposit matriks polimer berpenguat seratkarbon memiliki tujuan penurunan berat dibandingkan penggunaan lembaran logam.

Sedangkan komposit matriks polimer seratboron digunakan untuk baling-baling rotor pesawat/helicopter. Hal ini dikarenakan seratboron memiliki kekuatan yang tinggi tetapi komponen strukturnya ringan. Baling-baling rotor pesawat/helicopter ini merupakan komposit yang berasal dari resin epoksi dan serat boron.

Akan tetapi tidak menutup kemungkinan untuk komponen struktur ringan berkekuatan tinggi lain yang juga dapat digunakan, seperti: serataramid, seratkarbidasilikon (SiC), seratnitridasilikon (Si3N4) dimana juga bisa diaplikasikan terhadap komponen pesawat luar angkasa, pesawat terbang, kapal laut, dan peralatan olahraga.

Dalam penentuan sebuah material yang akan digunakan sebagai penyusun sebuah komponen pesawat, khususnya baling-baling. Perlu dilakukannya berbagai macam metode. Mulai dari desain CAD (Computer Aided Design) yang tepat, perhitungan aerodinamika dan beban inersianya yang menggunakan dua metode, yaitu metode analitik dan numerik terhadap semua atau beberapa material yang masuk nominasi untuk menjadi komponen material yang akan digunakan. Sehingga dari hasilnya kita bisa mengetahui dan membandingkan material yang seperti apakah yang cocok untuk menjadi baling-baling pesawat.

Biasanya industri pesawat terbang banyak menggunakan komposit laminasi, sebagai contoh dari desain struktur komposit baling-baling pesawat LSU-03 yang menggunakan jenis desain komposit laminasi.

Dalam mendesain struktur komposit, berbeda dibandingkan dengan material logam karena komposit memiliki karakteristik yang berbeda. Hal ini dikarenakan kita harus menganalisis kekuatan struktur material komposit dengan menentukan jenis material komposit, arah serat, tebal serat dan ututan penumpukan lapisan (stacking sequence) terlebih dahulu dengan mengikuti panduan (guideline) yang bersumber dari referensi.

Meskipun demikian Material komposit juga memiliki beberapa kelemahan seperti peka terhadap zat-zat kimia / larutan tertentu, khususnya komposit polimer, harga bahan dasar mahal serta proses pembuatan dan pembentukan komposit relative lama.

Hambatan dalam aplikasi material komposit umumnya adalah soal biaya. Meskipun sering kali proses manufaktur material komposit lebih efisien, namun material mentahnya masih terlalu mahal. Material komposit masih belum bisa secara total menggantikan material konvensional seperti baja, tetapi dalam beberapa kasus kita memiki kebutuhan akan hal itu.

Referensi:

MATERIAL UNTUK INDUSTRI PESAWAT TERBANG

material pesawat

Perkembangan industri pesawat terbang pada saat ini berkembagan material pada pesawat terbang bertujuan untuk mengurangin bobot berat pesawat terbang dan meningkatkan efiensi bahan bakar.pengunaan material di pesawat terbang dapat berupa composite,metal al allloy ,ti alloy dan super alloy yang di gunakan untuk berbagai macam komponen seperti di enggine, frame dan equipment lain di pesawat.

Al alloy

Paduan aluminium merupakan material rekayasa yang banyak digunakan untuk kepentingan konstruksi kedirgantaraan karena sifatnya yang ringan dan kuat. Kedua sifat tersebut merupakan syarat utama suatu material dapat dijadikan bahan dasar struktur pesawat terbang. Unsur paduan yang ditambahkan dan perlakuan panas (heat treatment) yang diberikan pada aluminium selama pemrosesan sangat mempengaruhi sifat paduan aluminium yang dihasilkan adalah precipitation hardening alloy yaitu adalah pembentukan fasa baru melalui mekanisme difusi dari suatu paduan yang bersifat supersaturated solid-solution . Fasa presipitat itu sendiri merupakan fasa transisi sebelum fasa baru terbentuk. Suatu presipitat dapat memperkeras material dikarenakan adanya distorsi dan internal stress sehingga akan menyulitkan bagi dislokasi untuk bergerak.

Ti alloy

Titanium adalah sebuah [unsur kimia] dalam [tabel periodik](hTi alloy yang kuat namun ringan untuk penerbangan.

Keunggulan Titanium

 Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat dengan [baja] tetapi hanya 60% dari berat baja.

 Kekuatan lelah (fatigue strength) yang lebih tinggi daripada paduan aluminium.

 Tahan suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150 C maka dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya secara nyata.

 Tahan korosi. Ketahanan korosi titanium lebih tinggi daripada aluminium dan baja.

 Dengan rasio berat-kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium, maka komponen-komponen yang terbuat dari titanium membutuhkan ruang yang lebih sedikit dibanding aluminium.

Super Plastic Forming

Super Plastic Forming adalah suatu proses yang didesain untuk material lembaran dimana ductility ditingkatkan sehingga elongasinya meningkat beberapa ratus persen.

Super Plastic Forming and Diffusion Bonding (SPF/DB) merupakan suatu teknik pemrosesan material yang dikembangkan dan banyak dipakai pada industri dirgantara. Proses ini diterapkan pada titanium dan paduannya, dimana material ini menunjukan sifat superplastik pada kondisi temperatur tinggi dan tekanan tertentu. Kondisi temperatur dan tekanan yang dimaksud disini adalah kondisi yang dibutuhkan atom untuk berikatan. Sehinnga, dua proses ini (SPF dan DB) dapat dikombinasikan dalam satu operasi pabrikasi (manufaktur) yang bersamaan atau pun berurutan.

Proses SPF/DB digunakan untuk memproduksi struktur sandwich kaku untuk komponen airframe atau chord yang lebar dan blade turbin untuk mesin pesawat udara. Keuntungannya adalah, dengan proses SPF/DB kita dapat membuat komponen dengan bentuk kompleks secara lebih cepat dan efisien. Selain itu, jika dibandingkan dengan teknologi konvensional, maka metode ini dapat memberikan kontribusi saving cost hingga 20-30 %.

Aplikasi khusus dari produk SPF/DB antara lain:

  1. Titanium alloy, Civil Aircraft.

Antara lain digunakan pada komponen temperatur tinggi disekitar mesin atau yang berhubungan langsung dengan udara panas, seperti : panel pylon, panel nacelle, dan wing access panels. Selain itu juga pada fan blades mesin jet

Composite

· Composite yang digunakan pada pesawat Airbus A380

adalah composite glare glass reinforced laminate .glare adalah serat logam laminasi (FML) yang tersusun dari beberapa lapisan logam yang sangat tipis (biasanya aluminium) diselingi lapisan serat aramede, diikat bersamaan dengan matriks seperti epoksi. Meskipun GLARE adalah material komposit sifat material dan sangat mirip dengan lembaran logam aluminium

Keungglan utamanya dibanding aluminium konvensional adalah:

· Mempunyai sifat yang lebih baik terutama dampak fatik dan impact

· Ketahanan korosi lebih baik

· Lebih anti api

· berat spesifik yang rendah

NI-super alloy

Pada engine pesawat digunakan material NI super alloy Superalloy sangat penting untuk aplikasi temperatur tinggi, oleh karena itu sebagai paduan tahan suhu panas atau tinggi. Superalloy umumnya memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi, kelelahan mekanis dan termal, getaran mekanik dan termal, rambatan, dan erosi pada temperatur tinggi. . Kebanyakan superalloy memiliki ketahanan suhu maksimum sekitar 1000oC dalam aplikasi struktural. Suhu dapat setinggi 1.200oC

Superalloy biasanya digunakan pada mesin turbin gas di area mesin yang terkena suhu tinggi dan yang memerlukan kekuatan tinggi, ketahanan creep yang sangat baik, serta ketahanan korosi dan oksidasi. Pada mesin turbin ini berada pada turbin tekanan tinggi dimana bilah dapat menghadapi suhu mendekati jika tidak melampaui suhu lelehnya. Mesin jet baru lebih efisien karena suhu operasi lebih tinggi, membutuhkan komponen berkinerja lebih tinggi. Penggunaan paduan super dapat memungkinkan suhu operasi ditingkatkan dari 1200F sampai 1300F. Selain meningkatkan efisiensi dan output daya, suhu yang lebih tinggi menghasilkan emisi yang berkurang karena siklus pembakaran lebih lengkap. Diagram di bawah ini menunjukkan area di dalam mesin jet dimana paduan super berbasis nikel digunakan yaitu zona tekanan terpanas dan tertinggi.

Pada turbo jet enggine di lapisin pelindung suhu tinggi dan lingkungan. Dengan mengunakan thermal barrier coating(EB-PVD or plasma sprayed)

Superalloy berbasis nikel diproduksi dengan solidifikasi yang dikontrol dengan hati-hati agar mendapatkan struktur kristal tunggal terarah. Komponen yang dibuat dari paduan super dapat memiliki kekuatan pada suhu 1000 ° C yang melebihi baja biasa pada suhu kamar. Super alloy material banyak digunakan dalam bagian terpanas dari mesin pesawat terbang

referensi :
Chun-yung Niu, M. 1989. “Airframe Structural Design : Practical Design Information and Data on Aircraft Structures”. Comlit Press. California

http://hsc.csu.edu.au/engineering_studies/focus/aero/2579/polymer_composites.html

http://www.aid-n.com/what-are-composite-materials-and-the-function/composite-material/

http://www.gudangmateri.com/2011/01/material-komposit.html

1 Like

Material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal.

Keunggulan bahan komposit
Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan dan kekuatan yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah karena berkurangnya jumlah komponen dan baut-baut penyambung. Kekuatan tarik dari komposit serat karbon lebih tinggi daripada semua paduan logam. Semua itu menghasilkan berat pesawat yang lebih ringan, daya angkut yang lebih besar, hemat bahan bakar dan jarak tempuh yang lebih jauh.

Sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Material_komposit

1 Like

Sangat benar sekali kak, maka dari itu dewasa ini hampir seluruh kendaraan seperti mobil, pesawat terbang dan juga kapal laut menggunakan material komposit sebagai material bodinya kak. Hal ini dikarenakan material komposit selain ringan dan murah, juga mudah untuk di desain dan manufakturingnya.