Unmanned Aerial Vehicle (UAV) KUJANG (bagian Pertama : Umum)

Oleh : Dipl. -Ing. Endri Rachman

            
Pendahuluan

Disebabkan kemampuannya melihat sesuatu dari udara, Unmanned Aerial Vehicle (UAV) atau dalam bahasa Indonesianya, pesawat terbang tanpa  awak (PTTA), dipergunakan baik oleh kalangan militer atau pihak sipil. Aplikasi UAV dalam bidang militer antara lain di gunakan sebagai pesawat pengintai atau mata-mata untuk melihat kegiatan pihak lawan, intrastuktur dan peralatan tempur yg dimiliki pihak lawan (lihat gambar 1). Dalam bidang sipil, UAV digunakan untuk pemetaan, pemantauan lalu lintas kendaraan di jalan, monitor dan pengukuran pencemaran udara, pemantauan daerah perbatasan, komunikasi, monitor pipa minyak, gas dan juga kawat listrik PLN, SAR, peyemprotan pupuk/peptisida dari udara, pencarian tempat-tempat pemboran minyak, perikanan, dan lain-lain.

Gambar 1: Salah satu aplikasi UAV dalam bidang militer

UAV atau pesawat terbang tanpa awak (PTTA) di definisikan sebagai pesawat terbang tanpa pilot yang  digerakkan dengan bantuan sistem propulsi/ mesin kipas (propeller) atau mesin jet dan dilengkapi dengan payload, seperti video kamera FLIR,  yg digunakan untuk melihat permukaan bumi dari udara. Pesawat ini kendalikan secara manual dengan bantuan remote control , atau/dan di kendalikan oleh sebuah komputer kecil (autopilot) yg dipasang didalam badan pesawat tersebut.  Jika UAV ini dikendalikan oleh komputer, pesawat ini bisa terbang dengan sendirinya tanpa bantuan juru terbang, karena di dalam hardware autopilot itu berisi logika-logika terbang yg mengatur secara atomatis bagaimana pesawat itu terbang.

Seorang operator yg berada di station kendali di darat  (ground control station GCS) memberikan perintah-perintah terbang, seperti arah terbang, kecepatan terbang, ketinggian terbang,  route dan tujuan penerbangan kepada UAV itu. Perintah-perintah terbang di kirim menggunakan gelombang radio melalui sistem telemetri  yg menghubungkan UAV tersebut dengan operator di darat. Selain operator yg memberikan perintah-perintah terbang, terdapat satu lagi operator yg mengendalikan kamera yg bergerak. Gambar diam atau gambar video yg berhasil di tangkap oleh kamera tsb secara waktu nyata (real time) dikirim kembali ke station kendali darat GCS. Melalui monitor, operator tsb dapat melihat permukaan bumi, benda-benda atau aktivitas-aktivitas lainnya, yg terjadi di atas permukaan bumi. 

  

Pada umumnya, pesawat terbang tanpa awak dilengkapi dgn sistem avionik baik yg terpasang pada UAV ataupun di luar pesawat UAV (didarat). Sistem avionik terdiri dari beberapa subsistem sepertit autopilot,  sistem kendali pesawat (flight control system), sistem navigasi (navigation system) berbasiskan satelit, seperti GPS (gbobal positioing system), beban bayar (payload) seperti kamera, sistem telemetri (telemetry system), sistem sensor penerbangan (flight data sensor) selain station kendali darat (ground control station). Komponen-komponen pesawat tanpa awak ini digambarkan pada gambar 2. 

Gambar 2: Komponen-komponen pesawat terbang tanpa awak.

Klasifikasi Pesawat Tanpa Awak

Berdasarkan jarak operasi dan lamanya terbang (operational range and endurance) Departemen Pertahanan Amerika (Pentagon) membagikan pesawat terbang tanpa awak sebagai berikut

•        Pesawat terbang tanpa awak taktis (tactical unmanned aerial vehicle)
•       Pesawat terbang tanpa awak enduran (endurance unmanned aerial vehicle)

Pesawat terbang tanpa awak taktis (the tactical UAV) di disain untuk mendukung seorang komandar tempur taktis dengan kemampuan intelejen mata-mata hingga jarak 200 km. Pesawat taktis ini seolah-olah memperpanjangan pengamatan/penglihatan komandan tempur hingga menjangkau jauh kedalam daerah musuh tanpa perlu mengirim dan mengorbankan nyawa manusia/tentara. Pesawat tanpa awak taktis dibagi dalam dua kelas: Pesawat tanpa awak Jarak Pendek dan pesawat tanpa awak sedang. Pesawat awak pendek beroperasi sehingga kira-kira 50 km dan waktu operasi antara 2- 5 jam, sedang pesawat tanpa awak menengah dapat melakukan penyusupan ke daerah lawan hingga jarak 200 km dengan lamanya terbang 8 sehingga 10 jam.  Yang termasuk pesawat tanpa awak jenis ini antara lain Poineer dan Hunter, lihat gambar 3.

Gambar 3 : UAV Pioneer

Pesawat terbang tanpa awak enduran (endurance UAV) digunakan untuk jarak operasi terbang yg jauh, waktu terbang yg lama serta ketinggian terbang yg tinggi. Disebabkan karena ukurannya Pesawat ini berlepas dan mendarat hanya dari darat (lapangan terbang), mengudara hingga 24 jam non-stop dan dapat pengirim data gambar dan video secara waktu nyata. UAV Predator dan Global Hawk termasuk dalam katagori Pesawat tanpa awak ini, lihat gambar 4,. Endurance UAV ini dibagi dalam 2 jenis yaitu Medium Altitude Long Endurance (MALE) - UAV dan High Altitude Long Endurance (HALE) - UAV.

Gambar 4 : UAV Predator sedang menembakan peluru kendali.

Selain jenis-jenis pesawat terbang tanpa awak yang disebutkan diatas, agensi penelitian projek pertahanan berteknologi tinggi amerika atau yg dikenal dengan DARPA (The defense Advanced Research Projects Agency)  saat ini sedang memsponsori  program penyelidikan dan pengembangan untuk membangunkan pesawat terbang tanpa awak tempur atau yg dikenal dengan UCAV (Unmanned Combat Aerial Vehicle). Pada Bulan Maret 1999, Perusahaan pesawat terbang terkenal Boeing telah mendapatkan kontrak untuk membuat prototype pesawat terbang tanpa awak tempur yg dikenal dengan The DARPA/Air force X-45 UCAV, lihat gambar 5. 

Gambar 5 : UCAV X-45

Tujuan dari UCAV X-45 ini adalah untuk memporakporandakan sistem pertahanan musuh dengan harga sepertiga lebih murah jika menggunakan sebuah pesawat tempur gabungan. Pesawat UCAV X-45 ini mempunyai kemampuan untuk memgugurkan bom secara otomatis didearah pertahanan lawan.  

Pesawat Terbang Tanpa Awak  (UAV)  “ Kujang“

UAV Kujang (gambar 6) termasuk ke dalam katagori pesawat terbang tanpa awak taktis karena UAV Kujang dapat terbang selama 2-3 jam non-stop dengan jarak operasi sejauh 50 km. Selain itu pesawat ini dapat terbang dengan kecepatan jelajah sebesar 100 km/jam pada ketinggian 1000 m. UAV Kujang mempunyai berat berlepas sekitar 20 kg dan mampu membawa kamera seberat 5 kg.

Gambar 6: UAV Kujang

UAV Kujang merupakan merupakan UAV yang kedua yang saya disain sendiri dan merupakan modifikasi dari dari UAV Tamingsari. Nama UAV kujang diambil berdasarkan nama keris (senjata) yang digunakan oleh orang-orang sunda yang tinggal di jawa barat. Selain itu, nama UAV Kujang diambil untuk menunjukan bahwa UAV ini dibuat seluruhnya di Bandung (ibukota propinsi Jawa Barat) yang meliputi proses disain, produksi, pemasangan sistem dan juga test terbang.

UAV Kujang di disain dengan misi untuk pemetaan dan pemantauan dari udara seperti foto udara, pemantauan daerah banjir, pemantauan lalulintas kendaraan, pemantauan pencemaran udara, pemantauan daerah bencana tsunami,dll.

 

Gambar 7: Pemantauan dan Pemotretan kawasan perumahandari udara.

Setelah proses disain dan optimisasi, konfigurasi pesawat UAV Kujang adalah sebagai berikut (gambar 8 )

• Dimensi : panjang badan 2.5 m, kepak sayap 3 m dan diameter badan pesawat 0.3 m.
• Konfigurasi airframe:  badan pesawat ellipse, sayap lurus , ekor kembar dengan bidang kendali elevator di atas  ekor menegak.
• Pemasangan mesin jenis pusher (di belakang)
• Landing gear:  roda depan dapat di stir, roda belakang tetap .
• Bahan: komposit  serat kaca (fibre glass) untuk seluruh pesawat.
• Mesin : mesin propeller 2 siklus dengan daya 5.5 kuasa kuda.

     

Gambar 8 : Konfigurasi UAV Kujang

Sistem Avionik UAV Kujang.

  

UAV Kujang digunakan untuk pemetaan dan pemantauan dari udara berjarak jauh, diluar jangkauan mata manusia, maka UAV tersebut harus dapat terbang dengan sendirinya secara otomatis. Untuk jarak yg jauh, seorang operator dari darat tidak bisa mengendalikan UAV Kujang secara langsung. Oleh sebab itu UAV Kujang telah dilengkapi dengan sistem penerbangan otomatis (autopilot) jarak jauh dan sistem kendali darat (ground control station).

Sistem avionik UAV Kujang terdiri dari beberapa komponen, yaitu  autopilot hardware yg mengandungi  jenis-jenis logika terbang otomatis (autopilot mode), sistem navigasi berbasiskan satelit GPS (ground positioning system), sistem pengendalian pesawat berbasiskan RC ( RC based flight control system),  sensor penerbangan IMU dan sistem pitot,  kamera, sistem telemetri (komunikasi) dan station kendali darat GCS, seperti yang ditunjukan pada gamba 9 dibawah ini.

Gambar 9: Sistem Avionics UAV Kujang.

Melalui sistem telemetri yang terpasang pada UAV, autopilot dapat menerima perintah-perintah terbang dari sistem kendali darat (GCS) yang berupa mod autopilot, dan perintah-perintah terbang yg diinginkan seperti arah terbang, kecepatan terbang, ketinggian terbang, dan rute penerbangan yang dibentuk oleh waypoints (tititk penerbangan),dll. 

Ketika sedang terbang, perintah-perintah terbang tersebut akan dibandingkan dengan parameter terbang yang di ukur oleh sistem sensor, seperti arah, kecepatan, ketinggian serta posisi UAV untuk diproses oleh logika-logika autopilot dalam menghasilkan signal-signal kendali. Signal-signal  ini akan dikirim ke servo motor–servo motor untuk menggerakan bidang-bidang kendali pesawat  sehingga UAV Kujang dapat terbang secara otomatis tanpa bantuan operator sesuai dengan rute penerbangan yang telah ditentukan .

Gambar 10 dibawah ini menunjukan bagaimana mod autopilot, armed NAV dan coupled NAV (navigation) menyebabkan UAV  dapat terbang secara tepat dan otomatis sesuai dengan route penerbangan yang telah ditentukan berdasarkan waypoints yg sudah diprogram sebelumnya pada autopilot.

 Gambar 10 : Fungsi Autopilot mod  'Armed dan coupled Navigation' ( dimulai dari kanan bawah)

 

Ketika proses tracking ini berlangsung, video kamera yang terpasang dibawah badan pesawat UAV Kujang akan menangkap gambar dan/atau video permukaan bumi untuk dikirim ke stasiun kendali darat untuk dilihat dan dianalisa oleh operator yg  duduk di bawah. Selain itu juga, melalui system telemetri setiap kondisi terbang, posisi dan kedudukan UAV Kujang dapat dimonitor pada layar panel yg berada di dalam stasiun kendali darat, lihat gambar 11 .

Gambar 11 : Tampilan Layar/Monitor  di dalam Station Kendali Darat UAV