Motor Bakar & Sistem Propulsi PDF [PDF]

Citation preview

MAKALAH PENGGANTI FINAL TEST MATA KULIAH :



Motor Bakar & Sistem Propulsi “Sistem Propulsi Turbofan pada pesawat terbang”



DISUSUN OLEH :



Nama



: MUHAMMAD WAHYU HR



Stambuk : F 331 16 007



PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TADULAKO 2019



KATA PENGANTAR



Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas pengganti Final Test ini tepat pada waktunya. Adapun tujuan dari penulisan dari makalah ini adalah untuk memenuhi Final Test pada mata kuliah pilihan Konversi Energi yaitu Motor Bakar dan Sistem Propulsi.



Saya mengucapkan terima kasih kepada pak Abdul Muis, ST.,MT selaku dosen yang telah memberikan tugas ini sehingga dapat menambah pengetahuan dan wawasan sesuai dengan bidang studi yang saya tekuni.



Makalah ini juga bertujuan untuk menambah wawasan tentang Sistem Propulsi bagi penulis. Saya menyadari, makalah yang saya tulis ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun akan saya nantikan demi kesempurnaan makalah ini.



PEMBAHASAN



a. Sistem Propulsi Sistem propulsi adalah suatu sistem yang merubah daya mekanis pada engine menjadi daya dorong atau daya tarik yang dapat membantu pesawat terbang model mencapai kecepatan tertentu.



Sistem propulsi yang dikenal di dunia aeromodeling hingga saat ini adalah propeler dan ducted fan. Keduanya pada umumnya langsung dipasangkan pada as engine yang digunakan tanpa menggunakan gear box. Untuk mengunci propeler pada as sering digunakan mur propeler atau prop nut yang terbuat dari logam dural (aluminum alloy).



Dimensi propeler yang perlu kita ketahui selaku penggunanya pada pesawat terbang model adalah diameter dan pitch. Kedua besaran ini secaran berurutan dituliskan pada sebuah propeller dengan satuan inchi. Sebagai contoh sebuah propeller berukuran 10”x6” mempunyai arti propeller tersebut berdiameter 10 inchi dan mempunyai pitch atau jarak maju per putaran adalah 6 inchi.



Pada saat start prop nut ini juga berfungsi sebagai spinner pemutar propeller menggunakan starter. Propeler atau baling-baling untuk pesawat model saatini diproduksi secara masal maupun semi masal dari bahan kayu, nilon, carbon fiber maupun plastik.



Propeler ada yang dirancang untuk digunakan sebagai sistem propulsi penarik (tractor) dengan posisi kebanyakan di bagian depan atau hidung pesawat, dan ada yang dirancang untuk digunakan sebagai system pendorong (pusher) yang nantinya ditempatkan di bagian belakang pesawat model .



Berikut ini adalah beberapa ukuran propeler yang sesuai untuk engine berbahan bakar methanol (glow engine). Dimensi Engine (2 cy) 0.15 Cu in (2.5 cc) 0.25 Cu in (4 cc) 0.40 Cu in (6.5 cc) 0.46 Cu in (7.5 cc) 0.60 Cu in (10 cc)



Dimensi Propeler (Inch) 8”x4” ; 8”x6” 9”x6” 10”x 6” 11”x 6” 12”x 6”



b. Propulsi pada Pesawat Terbang Sebuah mesin pesawat terbang adalah komponen dari sistem propulsi untuk pesawat terbang yang menghasilkan tenaga mekanik. Mesin pesawat terbang hampir selalu mesin piston ringan atau turbin gas.



Untuk bergerak ke depan (baik di darat maupun di udara), pesawat memerlukan daya dorong yang di hasilkan oleh tenaga penggerak atau yang biasa di sebut dengan mesin (engine). Daya dorong yang nantinya di hasilkan oleh engine ini biasa di sebut dengan thrust.



Terdapat beberapa jenis engine dari pesawat, diantaranya: 



Piston Engine







Turbojet Engine







Turboporop Engin







Turbofan Engine







Turboshaft Engine



c. Mesin Turbofan Pada Pesawat (Turbofan Engine) Mesin turbofan adalah sebuah tipe mesin jet pesawat terbang yang mirip dengan umumnya



mesin terdiri



turbojet. dari



Mesin sebuah



ini kipas



internal dengan sebuah turbojet kecil yang terpasang



dibelakangnya



untuk



menggerakkan kipas tersebut. Aliran udara yang masuk melalui kipas ini melewati turbojet, di mana sebagian kecil udara itu dibakar untuk menghidupi kipas, dan sisa udara digunakan untuk menghasilkan dorongan. Semua mesin jet yang digunakan untuk pesawat jet komersial masa kini adalah mesin turbofan. Mesin ini lebih banyak digunakan karena sangat efesien dan relatif menghasilkan suara yang lebih kecil.



Turbofan merupakan salah satu jenis dari jet engine. Kita tahu jet engine terbagi atas 3 jenis : turbojet, turboprop dan turbofan. Keistimewaan dari turbofan adalah jenis ini merupakan penyempurnaan dari turbojet dan turboprop.



Kelemahan dari turbojet adalah boros bahan bakar,walau dalam soal tenaga lebih besar dibandingkan dengan jenis lain. Karena itu jenis ini cocok untuk dipakai pada pesawat tempur. Untuk turboprop,jenis ini mempunyai kelemahan yaitu tidak mampu mensupport high speed dan high altitude,hanya mencapai 25.000feet saja. Dan turbofan ini lah yang bisa menjawab semua requirment dari airlines yaitu: irit bahan bakar,mempunyai tenaga dorong yang besar.



d. Prinsip Kerja Turbofan Prinsip kerja turbofan adalah airflow(udara) masuk kedalam blade (low pressure compresor) atau kita sebut LPC dan dikompres kembali oleh blade yang lebih kecil ukurannya (high pressure compresor) atau kita sebut HPC,masuk ke ruang pembakaran (combustion chamber) dan diberi ignition sampai suhu atau temperatur tinggi baru lah disemprot oleh fuel. Karena terjadi pembakaran maka berubahlah energi kimia menjadi energi dorong. Energi dorong yang dihasilkan ini mendorong high pressure turbin (HPT) yang terhubung langsung dengan HPC sehingga HPC dapat berputar kembali. Energi dorong tersebut juga mendorong low pressure turbin (LPT) yang terhubung langsung dengan LPC.



Dan sisa nya merupakan tenaga dorong pesawat. Jadi prinsip kerja turbofan dapat disederhanakan sebagai berikut :



Berbeda dengan motor bakar yang mempunyai 4step (langkah) atau 2step (langkah) pembakaran. Turbofan melakukan beberapa step tapi dalam 1 waktu.



Dan perbedaan dengan motor bakar adalah jika dalam motor bakar ruang pembakaran (combustion chamber) sudah di isi oleh campuran (mix) air dan fuel baru diberi ignition (pengapian) sehingga terjadi pembakaran. Kalau di Turbofan ini,combustion chamber hanya di isi udara bertekanan tinggi saja. Karena tekanan tinggi maka temperatur tinggi dan diberi ignition, baru di semprotkan fuel sehingga terjadi pembakaran.



Untuk gaya dorong (thrust) pesawat yang



dihasilkan



oleh



pembakaran,sebenarnya hanya 15%-25% saja. Gaya dorong pesawat yang terbesar justru pada kipas (blade) atau LPC sebesar 75-85% yang digerak oleh LPT (seperti dijelaskan di atas).



Karena itu Fan/blade/LPT dibungkus oleh casting,sehingga aliran udara (airflow) lebih terpusat mengalir kebelakang. Itulah alasan mengapa Turbofan lebih hemat bahan bakar dibanding dengan jenis lainnya. Dan pada saat engine berada kondisi High Speed, turbofan hanya membutuhkan sedikit penambahan throttle untuk dapat menghasilkan thrust yang besar.



e. Macam – macam Turbofan Mesin Turbofan adalah mesin yang umum dari turunan mesin-mesin turbin gas untuk menggerakkan pesawat terbang baik komersial maupun pesawat tempur. Mesin ini sebenarnya adalah sebuah mesin by-pass di mana sebagian dari udara dipadatkan dan disalurkan ke ruang pembakaran, sementara sisanya dengan kepadatan rendah disalurkan sekeliling bagian luar ruang pembakaran. Sekaligus udara tersebut berfungsi untuk mendinginkan suhu ruang pembakaran.



Udara yang di by-pass ini ada yang dicampur dengan udara panas pembakaran pada turbin bagian belakang seperti pada mesin Rolls-Royce Spey yang digunakan pada pesawat Fokker F-28. Ada pula yang disalurkan dengan pipa-pipa halus ke atmosfer. Mesin yang menggunakan type ini contohnya adalah mesin RB211 yang digunakan pada pesawat Boeing B 747 dan GE CF6-80C2 yang digunakan pada pesawat DC-10 serta P &W JT 9D.







Rolls-Royce Spey yang digunakan pada pesawat Fokker F-28







Rolls-Royce Tay yang digunakan pada pesawat Fokker F-100



Beberapa mesin yang menggunakan jenis mesin turbofan adalah Rolls-Royce Tay pada pesawat Fokker F-100 (yang dijuluki mesin fanjet), mesin Adour Mk871 yang digunakan pada pesawat tempur type Hawk Mk 100 dan Hawk Mk 200, pesawat tempur Jaguar dan Mitsubishi F-1 yang digunakan AU Jepang.







CFM56-5C2 yang digunakan pada pesawat Boeing B-737 series



Kemudian mesin high by-pass turbofan yang diterapkan pada mesin CFM56-5C2 yang dipakai oleh pesawat Airbus A340 dan mesin CFM56-3 yang dipakai pada Boeing B-737 serie 300, 400 dan 500 yang merupakan produk bersama antara GE dengan SNECMA dari Perancis.







TF39-1C yang digunakan pada pesawat C-5 Galaxy



Pada pesawat militer, mesin turbofan yang diterapkan antara lain adalah mesin TF39-1C yang dipakai pada pesawat angkut raksasa C-5 Galaxy, kemudian GE F110 yang dipakai pada F-16, GE F118 yang bertype non-augmented turbofan yang diterapkan pada pesawat pembom stealth Northrop-Grumman B-2 dan pembom B-1 dengan mesin non augmented turbofan GE F101.



f. Contoh Turbofan lainnya



Boeing 737-200 dengan mesin Pratt & Whitney JT8D.



Boeing 747 dengan mesin Pratt & Whitney JT9D



Boeing C-17 Globemaster III dengan mesin Pratt & Whitney PW2000.



TF39 Engines pada pesawat Lockheed C-5 Galaxy.



Williams FJ44



Honda HFX turbofan



RD33MK Mach 2



g. Trust Spesific Fuel Consumtion (TSFC)



Konsumsi bahan bakar spesifik dorong ( TSFC ) adalah efisiensi bahan bakar dari desain mesin sehubungan dengan dorong output. TSFC juga dapat dianggap sebagai konsumsi bahan bakar (gram / detik) per unit dorong (kilonewtons, atau kN). Oleh karena itu spesifik-dorong, artinya konsumsi bahan bakar dibagi dengan dorong.



TSFC atau SFC untuk mesin dorong (misalnya turbojet , turbofan , ramjets , mesin roket , dll.) Adalah massa bahan bakar yang diperlukan untuk menyediakan daya dorong bersih untuk periode tertentu misalnya lb / (h · lbf) (pon bahan bakar per jam- pound of thrust) atau g / (s · kN) (gram bahan bakar per kilonewton per detik). Massa bahan bakar digunakan, bukan volume (galon atau liter) untuk ukuran bahan bakar, karena tidak tergantung suhu.



Konsumsi bahan bakar spesifik dari mesin jet bernafas udara pada efisiensi maksimum kurang lebih sebanding dengan kecepatan. Konsumsi bahan bakar per mil atau per kilometer adalah perbandingan yang lebih tepat untuk pesawat yang melakukan perjalanan dengan kecepatan yang sangat berbeda. Juga terdapat konsumsi bahan bakar spesifik daya , yang sama dengan konsumsi bahan bakar spesifik dorong dibagi dengan kecepatan. Ini dapat memiliki satuan pound per jam per tenaga kuda.



Nilai specific



thrust berbanding



lurus



dengan



nilai compressor



pressure



ratio,



tetapi



berbanding terbalik dengan nilai bypass ratio. Nilai specific thrust cenderung konstan atau tetap pada nilai by pass ratio yang lebih tinggi, dan Thrust specific fuel consumption akan semakin kecil pada nilai compressor pressure ratiodan by pass ratio yang lebih besar.



h. Kesimpulan Mesin turbofan awalnya merupakan mesin turbojet yang ditambah dengan fan. Fan yang besar dapat diletakkan didepan atau dibelakang untuk bypass ratio yang tinggi. Jika fan berada didepan mesin, maka fan tersebut digerakkan oleh turbin kedua yang berada dibelakang turbin utama yang menggerakkan kompresor.



Adanya fan pada mesin akan membuat jumlah udara yang masuk ke mesin lebih banyak. Hal ini akan membuat mesin dapat menghasilkan gaya dorong yang lebih besar, dengan Specific Fuel Consumption yang lebih rendah. Kehandalan mesin pesawat tersebut tidak terlepas dari parameter dan variable mesin yang akan mempengaruhi kerja dan tenaga yang di hasilkan oleh mesin pesawat.



Parameter dan variable ini sudah di tentukan sebelumnya pada saat mesin pesaat akan di rancang di mana penentuan parameter dan variable ini di tentukan pada tahap awal perancangan mesin sesuai dengan kebutuhan perancangan. Dengan mengetahui parameter dan variable yang akan bekerja pada sebuah mesin, maka dapat di ketahui performa mesin untuk berbagiakondisi terbang.