Analisis Numerik Orde Rendah Mengenai Pengaruh Geometri Winglet terhadap Karakteristik Aerodinamika Sayap B737NG dan A320 Menggunakan Python

Abstrak

Winglet adalah perangkat aerodinamis ujung sayap yang digunakan untuk mengurangi hambatan yang disebabkan oleh gaya angkat dengan melemahkan pusaran ujung sayap dan meningkatkan distribusi gaya angkat efektif sepanjang sayap pada sayap berukuran terbatas. Penelitian ini mengembangkan kerangka kerja Python orde rendah yang dapat direproduksi untuk membandingkan karakteristik aerodinamis model sayap B737NG yang dilengkapi dengan winglet split scimitar dan model sayap A320 yang dilengkapi dengan sharklet. Model ini menggabungkan koreksi kemiringan gaya angkat sayap terbatas, formulasi hambatan induksi, model hambatan total yang disederhanakan, estimasi gaya dari tekanan dinamis, regresi polinomial orde dua, dan analisis sensitivitas parameter. Tiga sudut serang, yaitu 0 derajat, 5 derajat, dan 10 derajat, dievaluasi berdasarkan asumsi pra-stall. Hasil perhitungan mencakup koefisien angkat, koefisien hambatan induksi, koefisien hambatan total, gaya angkat, gaya hambatan, rasio angkat-ke-hambatan berdasarkan hambatan induksi, dan rasio angkat-ke-hambatan total. Simulasi utama menunjukkan bahwa rasio angkat-ke-hambatan total tertinggi terjadi pada 5 derajat, mencapai 17,7567 untuk sayap split scimitar dan 17,5217 untuk sharklet. Regresi polinomial memperkirakan maksimum lokal masing-masing pada 6,83 derajat dan 6,79 derajat. Analisis sensitivitas menegaskan bahwa peningkatan faktor efisiensi Oswald dan rasio aspek efektif mengurangi hambatan total dan meningkatkan efisiensi aerodinamis. Keunikan studi ini terletak pada alur kerja penyaringan yang transparan dan sepenuhnya berbasis Python, yang mengimplementasikan teori sayap terbatas untuk perbandingan sayap tambahan pada tahap awal sebelum validasi dinamika fluida komputasional berpresisi tinggi atau uji terowongan angin.