KONSTRUKSI PESAWAT KONSTRUKSI PESAWAT TERBANGTERBANG

BAB IVBAB IV

POWER PLANTPOWER PLANT

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 (ENGINE MOUNT)

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 TURBOSHAFTMOTOR TURBOPROP DAN TURBOSHAFT

MOTOR TURBOSHAFTMOTOR 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 TURBOPROPMOTOR 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 :Motor turboprop dikembangkan menjelang akhir perang dunia kedua, al :

* di jerman BMW-028, Heinkel-Hirth He S 021, Junkers Jumo 022* di jerman BMW-028, Heinkel-Hirth He S 021, Junkers Jumo 022 . .

* di Amerika oleh * di Amerika oleh General Electric CompanyGeneral Electric Company di Amerika yang dikenal dengan sebutan di Amerika yang dikenal dengan sebutan "propjet" (TG-100); "propjet" (TG-100);

* di Inggris oleh * di Inggris oleh Bristol Theseus, Rolls-Royce Trent, Bristol Theseus, Rolls-Royce Trent, Armstrong-Siddeley Armstrong-Siddeley Phyton & Phyton & Mamba, Mamba, dan De Havilland dan De Havilland Goblin. 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 Hal tersebut sekaligus menjelaskan mengapa pesawat turboprop dan helicopter pesawat turboprop dan helicopter tidak digunakan untuk terbang pada ketinggian atau altitud (altitude) dan tidak digunakan untuk terbang pada ketinggian atau altitud (altitude) dan kecepatan tinggikecepatan tinggi. Pesawat turboprop baik untuk kecepatan terbang rendah . Pesawat turboprop baik untuk kecepatan terbang rendah dan untuk lapangan terbang dengan landasan pacu yang pendek dan untuk lapangan terbang dengan landasan pacu yang pendek

1.1. Adanya keinginan untuk mencari bentuk sistem propulsi yang lain Adanya keinginan untuk mencari bentuk sistem propulsi yang lain daripada propulsi propeler yang tradisional. daripada propulsi propeler yang tradisional.

2. Karena adanya keterbatasan kemampuan propeler untuk 2. Karena adanya keterbatasan kemampuan propeler untuk penerbangan kecepatan tinggi dan pada altitud tinggi. penerbangan kecepatan tinggi dan pada altitud tinggi.

3. Untuk membangkitkan gaya dorong yang dilakukan dengan nosel, 3. Untuk membangkitkan gaya dorong yang dilakukan dengan nosel, yaitu dengan menghasilkan kecepatan gas yang jauh lebih tinggi yaitu dengan menghasilkan kecepatan gas yang jauh lebih tinggi daripada kecepatan terbang. daripada kecepatan terbang. Sedangkan faktor yang dominan dalam Sedangkan faktor yang dominan dalam unsur momentum tersebut adalah kecepatan, bukan laju aliran unsur momentum tersebut adalah kecepatan, bukan laju aliran massanya massanya

1.1. Difuser Difuser2. Kompresor2. Kompresor3. Ruang bakar3. Ruang bakar4. Turbin4. Turbin5. Nosel5. Nosel

Udara atmosfer masuk kedalam difuser, dengan kecepatan kira-kira sama dengan Udara atmosfer masuk kedalam difuser, dengan kecepatan kira-kira sama dengan kecepatan terbang. kecepatan terbang. Difuser menaikkan tekanan udara dengan jalan menurunkan kecepatannya, yaitu Difuser menaikkan tekanan udara dengan jalan menurunkan kecepatannya, yaitu mengubah energi kinetik menjadi tekanan. mengubah energi kinetik menjadi tekanan. Setelah itu udara masuk kedalam kompresor yang berfungsi menaikkan tekanan Setelah itu udara masuk kedalam kompresor yang berfungsi menaikkan tekanan udara. udara. Keluar dari kompresor tekanan dan temperatur udara sudah cukup tinggi untuk Keluar dari kompresor tekanan dan temperatur udara sudah cukup tinggi untuk melakukan proses pembakaran bahan bakar didalam ruang bakar secara kontinu pada melakukan proses pembakaran bahan bakar didalam ruang bakar secara kontinu pada tekanan konstan.tekanan konstan.Gas pembakaran yang dihasilkan masuk kedalam turbin sehingga menghasilkan daya Gas pembakaran yang dihasilkan masuk kedalam turbin sehingga menghasilkan daya poros yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor saja.poros yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor saja.Selanjutnya gas pembakaran diekpansikan kedalam nosel supaya diperoleh kecepatan Selanjutnya gas pembakaran diekpansikan kedalam nosel supaya diperoleh kecepatan gas yang tinggi untuk menghasilkan gaya dorong jetgas yang tinggi untuk menghasilkan gaya dorong jet

FRANK WHITTLEFRANK WHITTLE,, pada tahun 1936 ia telah mendapatkan paten tentang pada tahun 1936 ia telah mendapatkan paten tentang prinsip prinsip turbofanturbofan. Namun, baru dikembangkan pada akhir tahun 1960-an. . Namun, baru dikembangkan pada akhir tahun 1960-an. Motor turbofanMotor turbofan yang pertama, dengan perbandingan tekanan kompresor yang pertama, dengan perbandingan tekanan kompresor di atas di atas 20 : 1,20 : 1, temperatur gas masuk turbin yang tinggi dan temperatur gas masuk turbin yang tinggi dan perbandingan simpang yang tinggi, adalah perbandingan simpang yang tinggi, adalah motor turbojet militer TF 39motor turbojet militer TF 39 untuk pesawat untuk pesawat transport Lockheed CSAtransport Lockheed CSA, buatan , buatan GENERAL ELECTRICGENERAL ELECTRIC..

Dengan memanfaatkan segi-segi keunggulan motor Dengan memanfaatkan segi-segi keunggulan motor turbopropturboprop dan dan turbojetturbojet sehingga efektif dan ekonomis untuk penerbangan pada kecepatan dan sehingga efektif dan ekonomis untuk penerbangan pada kecepatan dan altitud lebih tinggi dari pada motor altitud lebih tinggi dari pada motor turbopropturboprop. .

Pada kecepatan terbang supersonik, misalnya M = 2, energi kinetik udara masuk Pada kecepatan terbang supersonik, misalnya M = 2, energi kinetik udara masuk motor cukup tinggi sehingga difuser dapat menaikkan tekanan udara sehingga motor cukup tinggi sehingga difuser dapat menaikkan tekanan udara sehingga mencapai tekanan yang diperlukan untuk pembakaran. Karena itu pada kondisi mencapai tekanan yang diperlukan untuk pembakaran. Karena itu pada kondisi operasi tersebut tidak diperlukan kompresor, dan dengan demikian tidak diperlukan operasi tersebut tidak diperlukan kompresor, dan dengan demikian tidak diperlukan turbinturbin..

KOMPONEN UTAMA RAMJETKOMPONEN UTAMA RAMJET : : difuserdifuser, , ruang bakarruang bakar, dan , dan noselnosel. .

Oleh karena itu hendaknya diperhatikan bahwa Oleh karena itu hendaknya diperhatikan bahwa ramjetramjet tidak mungkin bekerja pada tidak mungkin bekerja pada kecepatan terbang rendah, apalagi untuk start dan tinggal landas, karena difuser kecepatan terbang rendah, apalagi untuk start dan tinggal landas, karena difuser tidak mungkin menghasilkan tekanan cukup tinggi untuk pembakaran. Berdasarkan tidak mungkin menghasilkan tekanan cukup tinggi untuk pembakaran. Berdasarkan hal tersebut penggunaan hal tersebut penggunaan ramjetramjet selalu dikombinasikan dengan selalu dikombinasikan dengan motor turbojetmotor turbojet atau atau roketroket

Dalam hal tersebut Dalam hal tersebut motor roketmotor roket bekerja lebih dahulu untuk start sampai mencapai bekerja lebih dahulu untuk start sampai mencapai kecepatan kecepatan supersoniksupersonik, setelah itu motor , setelah itu motor ramjetramjet dapat bekerja sendiri. Jikalau dapat bekerja sendiri. Jikalau kecepatan udara masuk ruang bakar masih berkecepatan kecepatan udara masuk ruang bakar masih berkecepatan supersoniksupersonik, maka , maka ramjetramjet tersebut dinamai tersebut dinamai ramjetramjet dengan pembakaran supersonikdengan pembakaran supersonik atau atau skramjet skramjet ( (scramjet, scramjet, supersonic combustion ramjetsupersonic combustion ramjet).).

Diketahui bahwa seperti : Diketahui bahwa seperti : turbin gasturbin gas dan dan motor-motor turbojetmotor-motor turbojet, , turbopropturboprop dan dan turboshaft, turbofanturboshaft, turbofan, dan , dan ramjetramjet merupakan motor-motor propulsi yang merupakan motor-motor propulsi yang memerlukan memerlukan udaraudara sebagai fluida kerja dan untuk pembakaran sebagai fluida kerja dan untuk pembakaran. .

Sedangkan roket tidak memerlukan udara karena roket membawa Sedangkan roket tidak memerlukan udara karena roket membawa propelanpropelan, yaitu , yaitu bahan bakar dan pengoksidanya (bahan bakar dan pengoksidanya (oksidatoroksidator) sendiri sehingga daerah ) sendiri sehingga daerah operasinya tidak terbatas di dalam ruang udara atmosfer.operasinya tidak terbatas di dalam ruang udara atmosfer.

Sampai kini motor roket merupakan satu-satunya motor propulsi yang dapat Sampai kini motor roket merupakan satu-satunya motor propulsi yang dapat beroperasi di daerah hampa udara dan untuk penerbangan antariksa. beroperasi di daerah hampa udara dan untuk penerbangan antariksa.

Motor roketMotor roket hanya terdiri dari hanya terdiri dari ruang bakarruang bakar dan dan nosel,nosel, dan termasuk dalam dan termasuk dalam golongan golongan motor propulsi jetmotor propulsi jet..

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 dahulu mengalir melalui medan elektromagnet