ANALISIS GEOMETRI ENGINE INLET TERHADAP INDUCED DRAG PADA PESAWAT B737-800NG & A320 MENGGUNAKAN METODE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC

Salah satu komponen penting dalam sistem propulsi adalah engine nacelle, khususnya bagian inlet, yang secara langsung mempengaruhi distribusi tekanan dan kecepatan aliran udara yang masuk menuju fan dan compressor. Dalam konteks pesawat narrow-body modern seperti Boeing 737-800NG dan Airbus A320, perbedaan geometri inlet akibat konfigurasi airframe, ground clearance, dan pertimbangan desain historis menjadi subjek menarik untuk dianalisis secara komparatif. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi performa aerodinamika dari dua konfigurasi geometri inlet, yaitu desain flattened lip pada Boeing 737-800 dan desain circular symmetric lip pada Airbus A320 agar dapat menganalisis perbedaan distribusi tekanan statis, kecepatan aliran udara, dan nilai gaya hambat (drag force) pada kedua model tersebut dalam dua kondisi operasional cruise dan climb. Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif berbasis simulasi numerik dengan metode Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk memodelkan dan menganalisis aliran fluida di sekitar geometri inlet kedua pesawat. Pemodelan geometri tiga dimensi dari nacelle dan inlet dilakukan menggunakan perangkat lunak SolidWorks dengan metode reverse engineering berdasarkan data dimensi yang diperoleh dari dokumen resmi dari Airbus S.A.S dan Boeing. Proses pembuatan model inlet mempertimbangkan parameter geometri penting seperti panjang inlet, diameter throat, radius kelengkungan bibir inlet, serta profil NACA 1-Series sebagai dasar kontur aerodinamis bibir inlet. Selanjutnya, simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ANSYS Fluent. Proses simulasi mencakup tahapan pre-processing, solver execution, serta post-processing. Simulasi dijalankan pada dua kondisi operasi yang dikendalikan secara identik: kondisi cruise (Mach 0.7, 0.414 kg/m³) dan kondisi climb (Mach 0.2, 1.224 kg/m³). Parameter yang diukur dan dianalisis meliputi rata-rata tekanan (P ̅), rata-rata kecepatan aliran (V ̅), rasio P/V, gaya hambat pada area frontal (F_D) serta koefisien drag (C_D). Hasil simulasi menunjukkan adanya perbedaan karakteristik aliran udara yang signifikan antara kedua konfigurasi inlet. Pada kondisi cruise, model inlet Boeing 737-800 menghasilkan nilai rata-rata tekanan sebesar 28.571 Pa dan kecepatan 535,68 km/h, dengan nilai P/V ratio sebesar 53,34%. Sementara itu, inlet Airbus A320 menunjukkan tekanan rata-rata sebesar 26.717 Pa dan kecepatan 506,31 km/h, menghasilkan P/V ratio sebesar 52,77%. Dalam kondisi ini, desain inlet Boeing terbukti lebih unggul dalam efisiensi difusi aliran, dengan nilai drag force sebesar 824,43 N dibandingkan 911,94 N pada model Airbus. Hal ini menunjukkan pengurangan drag sebesar 9,59% untuk desain inlet B737-800. Pada kondisi climb, nilai P/V ratio model Airbus justru sedikit lebih tinggi, yaitu 164,01% dibandingkan 162,99% pada model Boeing. Namun, nilai drag force yang dihasilkan oleh model B737-800 tetap lebih rendah, yakni 234,29 N dibandingkan 249,56 N pada model A320, atau terdapat pengurangan sebesar 6,12%. Dari hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa bentuk geometri inlet memiliki dampak signifikan terhadap performa aerodinamika, khususnya pada parameter distribusi tekanan dan drag yang dihasilkan. Desain inlet pipih (flattened) seperti yang diterapkan pada Boeing 737-800 terbukti mampu mengurangi gaya hambat aerodinamis secara substansial dibandingkan desain inlet simetris milik Airbus A320, terutama pada kondisi cruise. Temuan ini memberikan indikasi bahwa optimalisasi lokal pada kontur bibir inlet dan parameter geometri lainnya berpotensi meningkatkan efisiensi aerodinamika tanpa memerlukan perubahan menyeluruh pada struktur mesin. Implikasi dari penelitian ini mencakup kontribusi terhadap pengembangan desain inlet nacelle yang lebih efisien secara aerodinamika untuk pesawat narrow-body masa depan. Penelitian ini juga membuka peluang pengembangan lanjut berupa eksplorasi hubungan antara desain inlet dan konsumsi bahan bakar, serta pengaruhnya terhadap performa termodinamika sistem propulsi secara keseluruhan. Maka dari itu, penulis terdorong untuk membuat penelitian yang berjudul “ANALISIS GEOMETRI ENGINE INLET TERHADAP INDUCED DRAG PADA PESAWAT B737-800NG DAN A320 MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC”

Kata kunci: inlet, nacelle, drag, P/V ratio, CFD simulation, B737-800, A320

One of the important components in the propulsion system is the engine nacelle, specifically the inlet, which directly affects the pressure distribution and speed of the incoming air flow towards the fan and compressor. In the context of modern narrow-body aircraft such as the Boeing 737-800NG and Airbus A320, differences in inlet geometry due to airframe configuration, ground clearance, and historical design considerations are interesting subjects to analyze comparatively. This study aims to evaluate the aerodynamic performance of two inlet geometry configurations, the flattened lip design on the Boeing 737-800 and the circular symmetric lip design on the Airbus A320 in order to analyze the difference in pressure distribution, airflow velocity, and drag force values in the two models in the two cruise operational conditions and climb. This study uses a numerical simulation with the Computational Fluid Dynamics (CFD) method to model and analyze the fluid flow around the inlet geometry of the two aircraft. CAD modeling of the nacelle and inlet was carried out using SolidWorks software with a reverse engineering method based on dimensional data obtained from official documents from Airbus S.A.S and Boeing. The process of making an inlet model considers important geometric parameters such as inlet length, throat diameter, radius of curvature of the inlet lip, as well as the NACA 1-Series profile as the basis for the aerodynamic contour of the inlet lip. Next, the simulation was carried out using ANSYS Fluent software. The simulation process includes pre-processing, solver execution, and post-processing stages. The simulation was run on two identically controlled operating conditions: cruise conditions (Mach 0.7, 0.414 kg/m³) and climb conditions (Mach 0.2, 1,224 kg/m³). The parameters measured and analyzed included the average pressure (P ̅), average flow velocity (V ̅), P/V ratio, drag force in the frontal area (F_D) and drag coefficient (C_D). The simulation results showed a significant difference in airflow characteristics between the two C_D inlet configurations. In cruise conditions, the Boeing 737-800 inlet model produced an average pressure value of 28,571 Pa and a speed of 535.68 km/h, with a P/V ratio of 53.34%. Meanwhile, the Airbus A320 inlet showed an average pressure of 26,717 Pa and a speed of 506.31 km/h, resulting in a P/V ratio of 52.77%. Under these conditions, Boeing's inlet design proved to be superior in flow diffusion efficiency, with a drag force value of 824.43 N compared to 911.94 N on Airbus models. This shows a drag reduction of 9.59% for the B737-800 inlet design . In the climb condition, the P/V ratio value of the Airbus model is slightly higher, which is 164.01% compared to 162.99% on the Boeing model. However, the drag force value generated by the B737-800 model remains lower, namely 234.29 N compared to 249.56 N in the A320 model, or there is a reduction of 6.12%. From these results, it can be concluded that the shape of the inlet geometry has a significant impact on aerodynamic performance on the pressure and drag distribution produced. The flattened inlet design as applied to the Boeing 737-800 has been proven to be able to reduce aerodynamic drag substantially compared to the symmetrical inlet design of the Airbus A320, especially in cruise conditions. These findings suggest that local optimization of the inlet lip contour and other geometric parameters has the potential to improve aerodynamic efficiency without requiring a complete change to the engine structure. The implications of this research include contributing to the development of more aerodynamically efficient inlet nacelle designs for future narrow-body aircraft. This research also opens up further development opportunities in the form of exploring the relationship between inlet design and fuel consumption and its effect on the thermodynamic performance of the overall propulsion system. Therefore, the author was encouraged to make a study entitled "ANALYSIS OF ENGINE INLET GEOMETRY ON INDUCED DRAG ON B737-800NG AND A320 AIRCRAFT USING COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC"

Keywords: inlet, nacelle, drag, P/V ratio, CFD simulation, B737-800, A320