Menerawang Kadar Kemampuan "Siluman" KFX

                                                                                                                                           KFX-konfigurasi C-107

Selayang pandang mengenai KFX

Salah satu proyek kerjasama terhangat di negara kita ini adalah program kerjasama dengan Korea Selatan dalam pembuatan pesawat tempur KF/IF-X.

Hasil akhir dari proyek ini nanti adalah pesawat tempur dengan kemampuan diatas F-16 namun dibawah F-35JSF.  Korea Selatan memproyeksikan KF-X sebagai pengganti dari pesawat F-5 dan F-4 yang mereka milik, sementara Indonesia memproyeksikan KF-X kurang lebih sebagai bakal pengganti Hawk (karena itu TNI relatif "santai" kan Hawk umurnya masih lama). 

Seperti halnya proyek pesawat tempur lain, KFX dirundung banyak kontroversi mulai dari yang kecil dari warganet Jepang, ditolaknya transfer teknologi kunci oleh Amerika Serikat hingga yang baru baru ini kita LUPA menganggarkan pembayaran untuk pengembangan KFX.  Saya sendiri sangat percaya dengan kemampuan finansial kita dan manajemen Ibu Sri Mulyani lalu diplomasi kita waktu kunjungan presiden Korea Selatan. Memang negara kita tidak kaya tapi ya tidak miskin-miskin amat, butuh manajemen yang baik terutama untuk pengadaan TNI. 

Indonesia sendiri sangat berkomitmen untuk KFX, terlihat dengan dibangunnya fasilitas hanggar manufaktur dan pengembangan. Fasilitas pengembangannya sendiri untuk saat ini setahu saya masih relatif kosong, ada bagian yang digunakan untuk mengembangkan N-219. Bangunan litbang KFX sendiri sudah memiliki server yang terhubung langsung ke Korea Selatan.  

Dari segi SDM, tidak main-main dimana kita mengirimkan ilmuwan kita ke Korea Selatan untuk turut serta dalam pengembangan KFX. Calon pilot uji KFX sendiri sudah disiapkan dan dididik di ITB untuk mendapatkan gelar Master. 

Dari proyek KFX nanti tentu saya mengharapkan kita mendapatkan ilmu yang bermanfaat lalu kita bisa bekerjasama lebih lanjut untuk pada akhirnya membuat pesawat tempur sendiri. Dalam segi performa sendiri saya memandang KFX merupakan lompatan untuk TNI-AU terutama dalam hal pengoperasian pesawat dengan fitur RCS (Radar Cross Section) yang rendah.   

Untuk performa aerodinamis,KFX relatif sepadan dengan F/A-18E milik Jiran kita di Selatan. KFX bersama dengan F-16 akan mengemban misi patroli dan penegakan kedaulatan udara sementara Su-35 berperan sebagai pesawat dominasi udara atau operasi khusus yaitu penghancuran aset C4ISR lawan seperti AWACS, pesawat pernika dan tanker.  Sebaliknya untuk misi khusus seperti penghancuran rudal jelajah, Su-35 ditempatkan sebagai payung terdepan sementara F-16 dan KFX berada di belakang untuk menghadang rudal jelajah yang lolos dari sergapan Sukhoi. 

Selayang pandang mengenai stealth dan prediksinya

Pokok bahasan mengenai stealth/Siluman atau  pengurangan emisi (signature reduction) Sifatnya adalah multidisipliner mengingat banyaknya "tanda-tanda" atau emisi yang bisa dikeluarkan oleh sebuah pesawat, dalam tulisan ini saya akan berkonsentrasi pada satu emisi utama yaitu RCS atau "Radar Cross Section". RCS sendiri kurang lebih merupakan energi atau daya yang dipantulkan kembali oleh sebuah sasaran yang terkena gelombang radar. 

Satuan yang digunakan untuk menyatakan RCS umumnya adalah dBsM (Desibel per meter persegi) atau meter persegi.   RCS sendiri dipengaruhi banyak hal diantaranya :

-Penampang (aspek) benda thd radar, RCS pesawat dari depan pasti berbeda dengan bilamana radar "melihat" pesawat tsb dari samping. 

-Jenis material, material yang bersifat konduktif (logam dsb) kurang lebih akan memiliki nilai RCS yang lebih besar daripada yang non-konduktif (dielektrik) misalnya kayu, plastik, keramik. 

-Surface roughnessatau tingkat "kekasaran" benda, bilamana benda tsb memiliki banyak ceruk, celah dsb, RCS benda tsb umumnya lebih besar daripada benda yang halus

-Polarisasi gelombang elektromagnetik. Polarisasi ini kurang lebih adalah orientasi dari gelombang eletromagnetik. Untuk radar dikenal polarisasi horizontal, vertikal dan sirkuler (arah tangan kanan atau tangan kiri). Ada benda yang RCSnya tampak lebih besar bilamana terpapar gelombang dengan orientasi vertikal seperti hulu ledak rudal balistik, ada pula yang lebih besar bilamana terpapar yang polarisasinya horizontal seperti pesawat terbang.

-Frekuensi, RCS sebuah benda juga berubah-ubah berdasarkan frekuensi gelombang elektromagnetik yang mengenainya.  Ketergantungan RCS sebuah benda terhadap frekuensi radar dinyatakan dalam MIE theory dengan tiga rezim utama yaitu :

1. Rezim optik - bilamana dimensi terbesar benda tsb adalah lebih besar (10 kali atau lebih) dari panjang gelombang radar. pada rezim ini bentuk dan orientasi benda adalah motor utama dari RCS.
2. Rezim MIE -Bilamana dimensi terbesar benda tsb adalah sama dengan atau paling tidak setengah dari panjang gelombang radar. Pada rezim ini terjadi resonasi dan fluktuasi RCS dengan nilai maksimum 4 kali daripada RCS pada rezim optik dan minimum 0.25 kalinya.   RCS pada rezim ini juga dipengaruhi oleh adanya fenomena creeping wave dimana gelombang elektromagnetik akan merambat mengikuti kontur benda, gelombang tersebut kemudian akan dipantulkan kembali ke asal gelombang tersebut bilamana ia menjumpai ujung atau ceruk pada benda tsb (mis : celah antar panel)
3. Rezim Rayleigh -Bilamana dimensi gelombang radar jauh melampaui benda, maka fluktuasi RCS akan mencapai puncaknya, bentuk benda sudah tidak lagi berpengaruh terhadap RCS, melainkan volumenya.  Semakin besar panjang gelombang RCS lama kelamaan akan jauh menurun hingga benda tidak dapat terlihat di radar.

Semua faktor diatas menentukan RCS, dengan demikian tidak ada "nilai tetap" untuk RCS. Adalah suatu kesia-siaan berdebat panjang mengenai berapa RCS sebuah pesawat tempur atau platform lain tanpa mengikutsertakan paling tidak satu variabel diatas.  Terutama frekuensi, sebuah benda yang dirancang untuk memiliki RCS 0.01 (-20 dBsm) meter persegi pada frekuensi X-band akan memiliki RCS -2dBsm pada frekuensi L-band.  

Desain pengurangan RCS untuk pesawat tempur didasarkan pada ancaman apa yang dihadapi oleh pesawat tsb dan dari sudut mana, dengan demikian bisa dilakukan optimalisasi untuk mencapai RCS terendah pada frekuensi yang diinginkan, dan tentu disesuaikan dengan bujet yang tersedia.  

Prediksi RCS sendiri diawali dengan komputer atau pembuatan model pesawat yang kemudian di-tes dengan radar instrumentasi.  Indonesia dan Korea Selatan sejauh yang saya tahu belum memiliki instalasi pengujian RCS seperti yang dimiliki negara lain seperti Amerika Serikat, China, Rusia, Prancis dan Inggris. 

Dengan demikian untuk pengujian RCS KF/IF-X dilakukan dengan software atau melakukan outsourcing ke negara lain seperti Jepang yang menguji RCS pesawat silumannya di Prancis.  Software untuk memprakirakan RCS sendiri sangat banyak, namun umumnya berbayar atau tidak bisa didapatkan secara bebas.  

Prediksi RCS yang saya lakukan untuk KF-X memanfaatkan software MATLAB dengan script POFACETS hasil karya Filippos Chatzigeorgadis. Seorang perwira militer yang lulus dari Naval Postgraduate School. 

karya ilmiah mengenai software ini bisa dibaca pada pranala berikut.  Software POFACETS ini adalah berdasarkan teori "Physical optics" Dimana teori ini efektif untuk memprediksi RCS benda pada frekuensi tinggi lalu memiliki tuntutan komputasi yang rendah sehingga praktis bisa dijalankan pada komputer mana saja yang dapat menjalankan program MATLAB.   Software inipun dapat diunduh secara gratis di situs milik Dr. David C Jenn. dosen pembimbing dari perwira yang telah saya sebutkan diatas.  

Prakiraan RCS KFX

Dalam prediksi ini, saya mengawali dengan pembuatan model 3D KFX. Konfigurasi yang saya gunakan adalah yang terbaru yaitu KFX C-107, dengan hasil sebagai berikut : 

dokpri

Model 3D dibuat dengan Blender 2.79.  Total ada 2 model yang dibuat yaitu model A seperti gambar diatas untuk memprakirakan RCS KFX tanpa senjata dan model B dengan konfigurasi serang/superioritas udara dengan muatan 2 AIM-9X sidewinder, 4 AIM-120C AMRAAM dan 2 tangki eksternal.

dokpri

Kesulitan yang dihadapi adalah tidak adanya gambar beresolusi tinggi untuk dijadikan bahan, sehingga bisa jadi model 3D yang dihasilkan kurang akurat. Namun demikian saya anggap memadai untuk prakiraan awal.  

Prediksi dengan POFACETS dilakukan dengan asumsi-asumsi berikut : 

1.Bahan pesawat dianggap sebagai PEC atau "Perfect Electric Conductor".

2.Frekuensi yang digunakan adalah 10 gHz atau X-band dengan panjang gelombang 3 cm.  

3. Tidak ada interaksi gelombang radar yang bersifat menambah atau mengurangi RCS (Multiple reflection, surface wave dsb).

4.Tidak ada mesin.  Dengan demikian data RCS yang dihasilkan adalah murni dari kontribusi bentuk dan muatan eksternal pesawat.

Data hasil pengukuran disajikan dalam format diagram polar, diagram linear dan representasi 3D untuk mempermudah visualisasi sumber dan melihat kekuatan RCS. Satuan yang digunakan adalah dB/meter persegi. 

Hasil Prakiraan RCS KFX dengan POFACETS.

Berikut ini adalah hasil prakiraan RCS KFX untuk konfigurasi TANPA SENJATA.

dokpri

Bilamana gambar tidak tampak/kurang jelas, silahkan klik pranala ini

Prakiraan RCS KFX dengan persenjataan untuk konfigurasi serang/superioritas udara

dokpri

Bilamana gambar tidak tampak/kurang jelas, silahkan klik pranala ini

Pembahasan dan kesimpulan saya

Berdasarkan hasil perhitungan dari software POFACETS didapatkan hasil sbb :

Nilai RCS bagian depan (frontal) KFX untuk konfigurasi tanpa senjata adalah sebesar -12.1 dB atau 0.06 meter persegi. Sementara pada varian dengan muatan senjata eksternal adalah -6.51 dB atau 0.2 meter persegi, terlihat adanya kenaikan sebesar 5.59 dB. 

RCS KFX pada bagian samping sangat besar dengan kisaran lebih dari 20 dB untuk konfigurasi kosong. Sementara RCS bagian samping untuk model B yang membawa senjata eksternal bertambah sebesar 20 dB. Tren serupa terlihat pada bagian belakang, dimana konfigurasi dengan senjata eksternal memiliki RCS yang lebih besar daripada model A yang tanpa senjata.  

Dari nilai-nilai RCS diatas, yang terpenting adalah RCS pada bagian depan (Frontal) sebab sudah barang tentu untuk pertempuran udara, pesawat sudah bisa dipastikan akan saling berhadap-hadapan, pesawat dengan RCS kecil tentu akan lebih sulit untuk dideteksi daripada pesawat dengan RCS yang lebih besar.  

Menurut pendapat saya sendiri, Potensi KFX adalah sangat bagus, apalagi bilamana kita bisa melanjutkan kerjasama dengan Korea Selatan untuk KFX Blok-2 yang memiliki ruang senjata (Weapon Bay) Dengan demikian RCS 0.06 meter persegi bisa dipertahankan.  Bilamana dibandingkan dengan pesawat siluman/stealth lainnya. 

KFX kurang lebih bisa digolongkan sbg reduced observability atau "low RCS" dengan nilai -12 dB, lebih besar daripada target desain F-117A yang -19 dB namun lebih kecil daripada pesawat tempur konvensional seperti F-16 dengan RCS 2.25 meter persegi, atau MiG-21 dengan RCS 2.5 meter persegi dan F/A-18E Hornet dengan RCS 1 meter persegi. 

RCS pada bagian samping tentu lebih besar karena penampang pesawat bilamana dilihat dari samping adalah juga relatif besar. Pengurangan RCS pada bagian ini setahu saya bergantung dari pemakaian material penyerap gelombang radar atau penggunaan bentuk "fliying wing" seperti B-2 Spirit. Namun bentuk semacam itu adalah kurang ideal untuk pesawat tempur, dan kurang lebih akan mempersulit desain karena flying wing jelas memerlukan perangkat lunak (software) fly by wire yang harus dirancang khusus untuk mengkompensasi berbagai kesulitan aerodinamis yang diakibatkan oleh pemakaian bentuk flying wing.

dokpri

Gambar diatas, disadur dari AvWeek and Space Technology, memperlihatkan kisaran RCS dari berbagai objek.  RCS KFX sendiri berdasarkan prakiraan saya untuk model A yang tanpa senjata memperlihatkan bahwa RCS KFX adalah mendekati burung. Mungkin tidak sekecil RCS pesawat tempur siluman lainnya seperti F-22 atau F-35 namun ini sudah merupakan lompatan untuk TNI-AU.  

Sayangnya gambar diatas tidak menyertakan frekuensi yang berarti nilai didalamnya adalah sangat relatif.  RCS untuk pesawat F-22 misalnya masih ada perdebatan, AU AS (USAF) Merilis data bahwa  F-22 Raptor memiliki RCS 0.0001 meter persegi atau sebesar kelereng. Mikhail Pogosyan, direktur biro desain Sukhoi merilis nilai 0.3 meter persegi. Manakah diantara keduanya yang benar ? Jawabnya tentu selama tidak ada informasi lanjutan misalnya frekuensi, bisa jadi keduanya benar.  

Selain data yang saya sajikan diatas, saya juga membuat prakiraan lain untuk memperhitungkan berapa RCS KFX dari tampak depan dari berbagai frekuensi radar. Untuk prakiraan ini saya memakai frekuensi VHF (0.1 gHz) Hingga Ku-Band

dokpri

Bilamana gambar tidak terlihat/kecil. SIlahkan klik pranala ini untuk melihat versi besar. 

Dari data diatas bisa dilihat fluktuasi RCS dari model KFX yang saya buat. Jelas terlihat bahwa RCS bagian depan KFX antara X-band (8-12 gHz) dan frekuensi lain (C,L,VHF dsb) adalah berbeda-beda. 

Hal inilah yang menjadi salah satu perhatian dari desain pesawat siluman, adalah tidak mungkin untuk mempertahankan RCS rendah pada semua frekuensi. Dengan demikian fitur siluman/pengurangan RCS dari pesawat harus dibuat sedemikian rupa berdasarkan asumsi radar apakah yang mungkin akan dihadapi oleh pesawat tersebut.   

Menurut pandangan saya sendiri. RCS KFX sudah relatif bagus, dengan nilai antara 0.001-0.1 meter persegi. Pemakaian material penyerap gelombang radar akan lebih mengurangi nilai tersebut.  Yang harus diwaspadai KFX adalah radar-radar dengan frekuensi rendah (VHF dan L-Band)  seperti Nebo-SVU, P-18 Vostok dan E-7 Wedgetail.  

Radar-radar tersebut dapat menempatkan KFX pada rezim Rayleigh dan MIE/Resonance yang bisa membuat RCS KFX terlihat lebih besar karena adanya fenomena surface wave dan creeping wave. Kedua fenomena tersebut yang sayangnya tidak diperhitungkan oleh POFACETS bisa menambahkan 1 meter persegi ke RCS KFX.  

Berdasarkan pandangan diatas, kurang lebih saya menyimpulkan bahwa KFX ini sudah bisa dikategorikan pesawat siluman, walaupun ya secara nilai tidak seperti yang lain.  Saya berharap sekali untuk kelanjutan proyek ini hingga selesai.