KONSTRUKSI PESAWAT
TERBANG
BAB IV
POWERPLANT : bagian pesbang yg berfungsi sebagai penghasil DAYA DORONG (THRUST).
POWERPLANT PESAWAT TERBANG terdiri dari beberapa jenis, al: a. Turbo Jet Engine (Mesin Turbo Jet)
b. Turbofan engine (Mesin Turbo Fan) c. Turboprop engine (Mesin turboprop) d. Ram Jet engine
e. Roket
Engine merupakan tempat konsentrasi panas,getaran, kemungkinan api, gaya dorong serta gaya hambat (drag). Karena itu engine harus diisolasi dg bagian pesawat yg lain sbg bidang pembatas panas,yg disebut : FIREWALL.
ENGINE biasanya ditempatkan dalam suatu wadah yg disebut NACELLE dan dipasang pada pesawat (fuselage atau sayap) dg bantuan penggantung engine
KEGUNAAN DARI ENGINE NECELLE,al :
1. Sebagai wadah (tempat) engine, sehingga membentuk rumah engine yg
STEAMLINE untuk membentuk permukaan yg aerodinamis. 2. Menunjang dan melindungi engine dn komponen-komponennya
3. Mengarahkan aliran udara ke dalam engine untuk keperluan pendinginan dan pembakaran serta memberikan fasilitas untuk pembuangan gas hasil pembakaran.
ENGINE NECELLE terdiri dari segmen-segmen yg mudah dilepas, sehingga mudah dalam pemeliharaan.
NACELLE dilengkapi dg ENGINE COWL FLAPS untuk mengontrol pendinginan engine (bagi engine reciprocating), sedangkan untuk JET ENGINE keberadaan
NACELLE untuk menunjang konstruksi THRUST REVERSER (pembalik thrust). Disamping itu NACELLE memberikan fasilitas AUXILIARY AIR DOORS untuk operasi engine saat terbang rendah dan kecepatan rendah.
NACELLE juga memberi fasilitas untuk komponen2 lain seperti FIRE DETECTION (deteksi kebakaran) dan THRUST INDICATION.
NECELLE terbuat dari lembaran metal atau komposit yg dipasang dg alat pengencang (FASTENER), paku keling (RIVET) atau lem (BONDING).
ENGINE, AUXILIARY POWER UNIT (APU), PROSES PEMBAKARAN LAINNYA selalu menggunakan FIREWALL (dinding api) atau SHROUD atau JENIS LAIN.
FIREWALL terbuat dari bahan tahan panas seperti : STAINLESS STEEL, INCONNEL atau TITANIUM. Bahan-bahan tsb selain tahan panas juga tahan korosi
ENGINE MOUNT : alat untuk menunjang engine mengikatnya pd FUSELAGE atau NECELLE.
ENGINE MOUNT untuk pesawat bermesin ringan biasanya terbuat dari PIPA-PIPA BAJA yg dilas atau lembaran ALUMUNIUM PADUAN.
Pesawat bermesin Jet, biasanya menggunakan MOUNT dari baja yg diikatkan dg baut-baut ke AIRFRAME dan ke ENGINE.
Untuk pesawat transport, biasanya mempunyai ENGINE MOUNT yg dirancang agar bisa dilepas atau dipasang secara cepat menjadi kesatuan engine dan pengikatnya (ENGINE and MOUNT ASSEMBLY). Hal tsb membutuhkan pipa2, kabel listrik, penghubung kemudi dan pengikat engine ke AIRFRAME yg bisa dipisahkan dg mudah di dekat FIREWALL, susunan ini disebut QEC (QUICK ENGINE CHANGE)
MOTOR TURBOPROP DAN TURBOSHAFT
MOTOR TURBOSHAFT
adalah motor turbin gas yang hanya menghasilkan daya poros saja. Jadi turboshaft digunakan pada helikopter untuk menggerakkan rotor-utama dan rotor-ekor; unit daya pembantu (Auxiliary Power Unit, APU); turbin gas penggerak kapal dan kendaraan darat, dan turbin gas industri.MOTOR TURBOPROP
adalah motor turbojet yang menggerakkan propeler. Dengan demikian motor turboprop menghasilkan gaya dorong propeler dan jet; atau, motor turboprop adalah motor hibrida antara motor jet dan propeler.Motor turboprop dikembangkan menjelang akhir perang dunia kedua, al : * di jerman BMW-028, Heinkel-Hirth He S 021, Junkers Jumo 022.
* di Amerika oleh General Electric Company di Amerika yang dikenal dengan sebutan
"propjet" (TG-100);
* di Inggris oleh Bristol Theseus, Rolls-Royce Trent, Armstrong-Siddeley Phyton & Mamba, dan De Havilland Goblin.
Pada saat itu baru dapat dikembangkan motor turboprop antara 2000-5000 PS dengan berat spesifik di sekitar 0.5 kg/PS.
1. UKURANNYA YANG KOMPAK DAN RINGAN.
2. MAMPU MENGHASILKAN DAYA POROS YANG TINGGI. Meskipun motor torak untuk pesawat terbang propeler mampu menghasilkan daya sampai 5000 PS
3. MAMPU MENCAPAI KECEPATAN 600-900 KM/H pada akhir perang dunia kedua.
4. BEBAS GETARAN itu pun memiliki daya tarik untuk daerah daya rendah, dan seringkali dirasakan lebih bergengsi meskipun motor torak lebih efisien.
5. MUDAH PERAWATANNYA.
6. Karena turbin gas bekerja pada putaran yang tinggi, mak diperlukan roda reduksi sehingga putaran propeler berkisar antara 1000 s/d 1250 rpm. Hal tersebut adalah untuk menjaga agar bilangan Mach pada puncak propeler tidak melebihi M = 0.70, untuk menghindari terjadinya kejutan yang menurunkan efisiensi propeler. Selain itu juga untuk mencegah kebisingan suara propeller bagi penumpang dan masyarakat sekitar. Dalam kaitan ini roda gigi perlu dibuat lebih ringan serta ditingkatkan mutunya sehingga terpercaya dan tidak mengeluarkan suara dan getaran.
1. Memperkecil diameter, daun yang lebih lebar dan lebih tipis melekuk
ke belakang
2. Menggunakan jumlah daun propeler yang lebih banyak,
3. Melekukkan
ke
belakang (sweeping)
daun
propeler
untuk
menurunkan bilangan Marc relatif.
PESAWAT PROPELLER BAIK UNTUK KECEPATAN RENDAH DAN LANDASAN PACU YANG PENDEK.
Motor turboprop gaya dorong dihasilkan oleh propeler P (85%) dan nosel N (~15%) Sebagian besar (60 %) DAYA TURBIN digunakan untuk menggerakkan kompresor dan sebagian (40 %) UNTUK MENGGERAKKAN PROPELER melalui roda gigi reduksi, supaya kecepatan keliling ujung propeler TIDAK MENCAPAI BILANGAN MACH YANG KRITIS
Hal tersebut sekaligus menjelaskan mengapa pesawat turboprop dan helicopter tidak digunakan untuk terbang pada ketinggian atau altitud (altitude) dan kecepatan tinggi. Pesawat turboprop baik untuk kecepatan terbang rendah dan untuk lapangan terbang dengan landasan pacu yang pendek
1. Adanya keinginan untuk mencari bentuk sistem propulsi yang lain
daripada propulsi propeler yang tradisional.
2. Karena adanya keterbatasan kemampuan propeler untuk penerbangan
kecepatan tinggi dan pada altitud tinggi.
3. Untuk membangkitkan gaya dorong yang dilakukan dengan nosel,
yaitu dengan menghasilkan kecepatan gas yang jauh lebih tinggi
daripada kecepatan terbang. Sedangkan faktor yang dominan dalam
unsur momentum tersebut adalah kecepatan, bukan laju aliran
massanya
1. Difuser
2. Kompresor
3. Ruang bakar
4. Turbin
5. Nosel
Udara atmosfer masuk kedalam difuser, dengan kecepatan kira-kira sama dengan kecepatan terbang.
Difuser menaikkan tekanan udara dengan jalan menurunkan kecepatannya, yaitu mengubah energi kinetik menjadi tekanan.
Setelah itu udara masuk kedalam kompresor yang berfungsi menaikkan tekanan udara.
Keluar dari kompresor tekanan dan temperatur udara sudah cukup tinggi untuk melakukan proses pembakaran bahan bakar didalam ruang bakar secara kontinu pada tekanan konstan.
Gas pembakaran yang dihasilkan masuk kedalam turbin sehingga menghasilkan daya poros yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor saja.
Selanjutnya gas pembakaran diekpansikan kedalam nosel supaya diperoleh kecepatan gas yang tinggi untuk menghasilkan gaya dorong jet
FRANK WHITTLE, pada tahun 1936 ia telah mendapatkan paten tentang
prinsip
turbofan
. Namun, baru dikembangkan pada akhir tahun 1960-an.
Motor turbofan
yang pertama, dengan perbandingan tekanan kompresor
di atas
20 : 1,
temperatur gas masuk turbin yang tinggi dan
perbandingan simpang yang tinggi, adalah
motor turbojet militer TF 39
untuk pesawat
transport Lockheed CSA
, buatan
GENERAL ELECTRIC
.
Dengan memanfaatkan segi-segi keunggulan motor
turboprop
dan
turbojet
sehingga efektif dan ekonomis untuk penerbangan pada kecepatan dan
altitud lebih tinggi dari pada motor
turboprop.
Pada kecepatan terbang supersonik, misalnya M = 2, energi kinetik udara masuk motor cukup tinggi sehingga difuser dapat menaikkan tekanan udara sehingga mencapai tekanan yang diperlukan untuk pembakaran. Karena itu pada kondisi operasi tersebut tidak diperlukan kompresor, dan dengan demikian tidak diperlukan turbin.
KOMPONEN UTAMA RAMJET : difuser
,
ruang bakar
, dan
nosel.
Oleh karena itu hendaknya diperhatikan bahwa ramjet tidak mungkin bekerja pada
kecepatan terbang rendah, apalagi untuk start dan tinggal landas, karena difuser tidak mungkin menghasilkan tekanan cukup tinggi untuk pembakaran. Berdasarkan
hal tersebut penggunaan ramjet selalu dikombinasikan dengan motor turbojet atau
roket
Dalam hal tersebut motor roket bekerja lebih dahulu untuk start sampai mencapai
kecepatan supersonik, setelah itu motor ramjet dapat bekerja sendiri. Jikalau
kecepatan udara masuk ruang bakar masih berkecepatan supersonik, maka ramjet
tersebut dinamai ramjet dengan pembakaran supersonik atau skramjet (scramjet,
Diketahui bahwa seperti : turbin gas dan motor-motor turbojet, turboprop dan
turboshaft, turbofan, dan ramjet merupakan motor-motor propulsi yang
memerlukan udara sebagai fluida kerja dan untuk pembakaran
.
Sedangkan roket tidak memerlukan udara karena roket membawa propelan, yaitu
bahan bakar dan pengoksidanya (oksidator) sendiri sehingga daerah
operasinya tidak terbatas di dalam ruang udara atmosfer.
Sampai kini motor roket merupakan satu-satunya motor propulsi yang dapat beroperasi di daerah hampa udara dan untuk penerbangan antariksa.
Motor roket hanya terdiri dari ruang bakar dan nosel, dan termasuk dalam
Apabila propelan berupa zat padat, motor roket tersebut dinamai motor roket padat, dan jika propelannya cair, motor roket tersebut dinamai motor roket cair, Sedangkan motor roket hibrida adalah motor roket yang propelannya terdiri dari zat padat dan zat cair.
Semua motor roket-roket di atas bekerja dengan gas pembakaran yang diperoleh dari hasil pembakaran (reaksi kimia) propelan, sehingga termasuk jenis motor roket
kimia. Hal tersebut dibedakan dari jenis yang lain, yaitu motor roket nuklir dan
motorroket listrik.
Pada MOTOR ROKET NUKLIR, fluida kerja merupakan gas panas yang diperoleh
dari pendinginan reaktor nuklir.
Sedangkan pada MOTOR ROKET LISTRIK, gas masuk nosel setelah terlebih
