ENGINE OPERATION SYSTEM
mesin pesawat juga dikenal
sebagai mesin pembakaran internal. Nama ini digunakan karena campuran bahan
bakar dibakar di dalam mesin. Untuk memahami bagaimana mesin reciprocating
bekerja, pertama kita harus mempelajari bagian-bagiannya dan fungsi yang mereka
lakukan.
Tujuh bagian utama:
(1) Silinder
(2) Piston
(3) The menghubungkan batang
(4) crankshaft
(5) Katup
(6) busi
(7) Mekanisme operasi katup (cam).
bagian-bagian dalam Gambar 6-2.
silinder ditutup pada salah satu ujung (kepala silinder), dan piston pas di dalam silinder. Dinding piston beralur untuk mengakomodasi cincin yang pas dengan rapat terhadap dinding silinder dan membantu menutup ujung terbuka silinder sehingga gas tidak bisa lepas dari ruang pembakaran. Ruang bakar adalah daerah antara bagian atas piston dan kepala silinder ketika piston berada pada titik paling atas nya perjalanan.
Gerakan naik-turun piston diubah menjadi gerakan berputar untuk mengubah baling-baling dengan menghubungkan batang dan poros engkol, seperti di kebanyakan mobil. Perhatikan crankshaft, menghubungkan batang, dan pengaturan piston pada( Gambar 6-2) dan membayangkan bagaimana gerakan piston diubah menjadi gerakan berputar dari poros engkol. Perhatikan khususnya bagaimana batang penghubung bergabung ke crankshaft secara offset.
Katup di bagian atas silinder membuka dan menutup untuk membiarkan campuran bahan bakar dan udara dan membiarkannya keluar, atau exhaust, dibakar gas dari ruang bakar. Pembukaan dan penutupan katup dilakukan oleh cam diarahkan ke crankshaft. Susunan gearing ini memastikan bahwa dua katup membuka dan menutup pada waktu yang tepat.
Mesin turbojet adalah mesin jet yang paling sederhana, biasanya dipakai untuk pesawat-pesawat jet awal atau pesawat-pesawat jet berkecepatan tinggi.
Contoh dari mesin ini adalah mesin Rolls-Royce Olypus 593 yang digunakan untuk pesawat Concorde.
Turbojet terdiri dari saluran masuk udara, kompresor udara, ruang pembakaran, turbin gas (yang menggerakkan kompresor udara) dan nozzle. Udara dikompresi ke dalam ruang bakar, dipanaskan dan dimuaikan dengan sangat cepat akibat proses pembakaran bahan bakar dan kemudian udara panas tersebut dibiarkan mengalir menuju turbin dengan kecepatan tinggi untuk memberikan propulsi yang kemudian digunakan untuk memutar kompresor.
Sistem Penggerak Turbo Jet
Pada mesin turbo jet terdapat ruang bakar, di mana bahan bakar yang telah dimampatkan dialirkan ke ruang bakar, gas hasil pembakaran menyembur dari belakang dan mendorong mesin ke depan. Daya dorong mesin jet sangat besar karena dihasilkan dari hasil pembakaran gas bertekanan tinggi.
Bagian-bagian mesin turbo terdiri dari air inlet (saluran udara), sirip compressor dan sirip stator, saluran bahan bakar (fuel in), ruang pembakaran (combuster), daun turbin dan saluran buang (exhaust).
- Inlet Duct
Meskipun inlet duct dibuat oleh pabrik pesawat dan bukan oleh pabrik engine, namun bagian ini memegang peranan penting dalam operasional turbojet engine. Karena itu persyaratan penting harus dipenuhi bagi perencanaan inlet duct antara lain :
a. Inlet duct harus mampu beroperasi mulai dari kondisi statis di tanah sampai pada kecepatan terbang maksimum dengan efisiensi tinggi untuk sembarang ketinggian pesawat dan sembarang posisi. Efisiensi inlet duct didefinisikan sebagai kemampuan untuk mengubah energi kinetik atau energi dinamik menjadi energi tekanan statik pada inlet kompresor tanpa kehilangan tekanan total yang berarti. Jumlah udara yang dibutuhkan oleh jet engine untuk suatu proses pembakaran sekitar 10 kali lipat dibanding dengan kebutuhan pada engine piston.
b. Inlet duct sedapat mungkin harus lurus, pendek dan smooth, dan dirancang sedemikian rupa sehinga lapis batas yang terjadi pada dinding inlet duct sangat minim. Panjang, bentuk dan penempatan duct ditentukan oleh letak engine pada pesawat.
c. Inlet duct harus memberikan aliran udara dengan jumlah dan tekanan yang cukup pada inlet kompresor. Distribusi kecepatan atau tekanan yang kurang pada saat udara mencapai inlet kompresor akan berakibat terjadinya kompresor stall.
d. Tugas lain dari inlet duct adalah selama penerbangan adalah merubah energi kinetik yang diperoleh dari kecepatan aliran udara akibat kecepatan pesawat, menjadi tekanan ram (ram pressure) dalam duct.
- Kompresor
Fungsi kompresor pada motorgas turbin adalah untuk memberikan massa udara bertekanan tinggi dengan jumlah yang cukup, yang selanjutnya dibakar di dalam ruang bakar dan diekspansikan melalui turbin. Energi yang dihasilkan dalam ruang bakar berbanding lurus terhadap jumlah massa yang dikonsumsi untuk pembakaran. Dengan demikian kompresor merupakan komponen yang sangat penting pada turbin engine, karena efisiensi operasional kompresor merupakan kunci performance secara keseluruhan. Efisiensi kompresor dinyatakan dalam tingkat kenaikan tekanan yang maksimum dengan kenaikan temperatur yang rendah.
- Combustion chamber (Ruang Bakar)
Fungsi ruang bakar adalah untuk merubah enegi tekanan menjadi energi panas melalui proses pembakaran. Tiga jenis ruang bakar yang digunakan pada jet engine adalah jenis can, annular dan can-annular
1. Jenis Can
Jenis can terdiri dari ruang bakar yang tersusun secara individu berbentuk tabung-tabung (cans), dipasang melingkar sekeliling poros engine yang masing-masing menerima udara melalui shroud berbentuk silindris yang ada pada masing-masing can (gambar 1-20). Salah satu kerugian pemakaian ruang bakar jenis can adalah pemakaian ruang yang relatif lebih besar dalam bentuk diameter engine yang lebih besar. Keuntungannya antara lain mudah dalam pemeliharaan, karena mudah dilepas secara individu untuk kepentingan pemeriksaan. Disamping itu pattern semburan campuran bahan bakar dan fuel mudah diatur dibanding dengan jenis annular.
2. Jenis Annular
Jenis annular merupakan ruang bakar dengan ruang tunggal berbentuk silindris konsentris yang terpasang mengelilingi sumbu engine (gambar 1-21). Susunan ini efisien dalam pemakaian, kehilangan tekanan relatif kecil, mudah dipasang dengan pemasangan sumbu kompresor/turbin, efisiensi tinggi. Salah satu kerugiannya adalah persoalan struktur yang cenderung memperbesar diameter engine. Disamping itu lebih sulit dalam pemeliharaan karena guna pemeliharaan seluruh ruang bakar harus dilepas.
3. Jenis Can-Annular
Jenis can-annular merupakan gabungan dari jenis can dan annular, sehinggaa mengeliminir kerugian serta mengambil keuntungan.
Cara Kerja Combustion Chamber
Bahan bakar disemburkan oleh nosel yang terletak pada bagian depan ruang bakar. Aliran udara pada sekitar nosel berasal dari udara yang melalui baris pertama lubang udara pada liner. Aliran udara pada liner bagian depan bersirkulasi ke arah depan (upstream)atau ke arah melawan semburan bahan bakar. Kondisi ini berguna untuk mempercepat proses pencampuran udara serta menghindari adanya flame blowout dengan cara membentuk daerah stabil berkecepatan rendah. Biasanya dalam satu engine hanya terdapat dua buah ignitor, karena itu tabung ignitor lintang (cross ignitor tube) dibutuhkan dapat membantu pembakaran paa jenis can dan can-annular. Ignitor plug biasanya dipasang pada daerah aliran ke hulu dari ruang bakar (reverse-flow region). Setelah penyalaan, pembakaran akan menyebar daerah ruang pembakaran primer dimana campuran bahan bakar dan udara secara
sempurna dapat terbakar. Hanya sekitar sepertiga sampai setengah dari jumlah udara yang diperbolehkan masuk ke dalam pembakaran. Dari jumlah tersebut hanya sekitar seperempat yang digunakan dalam proses pembakaran. Gas hasil pembakaran bertemperatur sekitar 3500 F (1900 C). Sebelum memasuki turbin gas hasil pembakaran harus didinginkan sampai separuh dari temperatur tersebut. Pendinginan dilakukan oleh aliran udara yang masuk melalui lubang-lubang besar pada liner bagian belakang. Selain itu dinding dalam liner juga harus dilindungi dari temperatur tinggi. Untuk itu didinginkan dengan mengalirkan udara dingin pada beberapa tempat di sepanjang liner, sehingga membentuk selimut yang membatasi gas panas dengan dinding liner.
- Turbine
Fungsi turbin adalah untuk memutar kompresor dan aksesorinya. Jet engine biasanya menggunakan daya sekitar 75 % untuk memutar kompresor, sedangkan sisanya digunakan untukmenghasilkan daya dorong.
- Exhaust duct
Exhaust duct menerima udara bertekanan tinggi dan kecepatan rendah yang ke luar dari roda turbin, kemudian mempercepat aliran udara tersebut pada kecepatan sonik ataupun supersonik melalui nosel. Jet engine harus dapat mengubah sebanyak mungkin energi tekanan dalam gas menjadi energi kinetik agar dapat menambah momentum gas untuk menghasilkan thrust. Jika sebagian besar ekspansi dilakukan pada bagian turbin misalnya pada turboprop, maka exhaust duct dapat melakukan akselerasi gas dengan kerugian tekanan yang minimum. Sedangkan jika turbin beroperasi dengan melawan adanya back pressure (tekanan balik), maka nosel harus merubah energi tekanan yang tersisa menjadi bentuk kecepatan tinggi. Demikian juga duct harus mengurangi terjadinya aliran pusar dari gas yang ke luar turbin, sehingga benar-benar menghasilkan aliran gas
secara aksial.
- Exhaust Nozzle
Ada dua jenis nosel, yaitu nosel konvergen dan nosel konvergen-divergen (C-D nozzle). Biasanya untuk nosel konvergen mempunyai luasan nosel yang tetap, sedangkan untuk C-D nozlle mempunyai luasan nosel yang variable. Luasan nosel merupakan bagian yang kritis karena dapat mempengaruhi back pressure pada turbin dan dalam hal ini RPM, thrust dan exhaust gas temperature.
prinsip kerja dari mesin turbo jet adalah sebagai berikut:
- Udara segar masuk melalui saluran udara (air inlet)
- Udara yang masuk kemudian dikompresi (ditekan) saat melewati sirip kompresi (sirip yang bergerak/compressor blade) dan sirip diam (stator blade). Udara bertekanan tinggi ini dicampur dengan bahan bakar sehingga terjadi ledakan di ruang bakar yang menghasilkan daya dorong ke depan melalui daun turbin (turbines blades) yang letaknya di belakang ruang bakar (combustor).
Mesin turbo jet pesawat komersial yang telah dibuat mampu mendorong pesawat dengan kecepatan melebihi kecepatan suara seperti pada pesawat komersial supersonic Concorde, yang pernah digunakan maskapai penerbangan British Airways dan Air France, walaupun sekarang dihentikan pengoperasiannya karena besarnya biaya operasional.
Pada mesin turbo jet terdapat ruang bakar, di mana bahan bakar yang telah dimampatkan dialirkan ke ruang bakar, gas hasil pembakaran menyembur dari belakang dan mendorong mesin ke depan. Daya dorong mesin jet sangat besar karena dihasilkan dari hasil pembakaran gas bertekanan tinggi.
Bagian-bagian mesin turbo terdiri dari air inlet (saluran udara), sirip compressor dan sirip stator, saluran bahan bakar (fuel in), ruang pembakaran (combuster), daun turbin dan saluran buang (exhaust).
- Inlet Duct
Meskipun inlet duct dibuat oleh pabrik pesawat dan bukan oleh pabrik engine, namun bagian ini memegang peranan penting dalam operasional turbojet engine. Karena itu persyaratan penting harus dipenuhi bagi perencanaan inlet duct antara lain :
a. Inlet duct harus mampu beroperasi mulai dari kondisi statis di tanah sampai pada kecepatan terbang maksimum dengan efisiensi tinggi untuk sembarang ketinggian pesawat dan sembarang posisi. Efisiensi inlet duct didefinisikan sebagai kemampuan untuk mengubah energi kinetik atau energi dinamik menjadi energi tekanan statik pada inlet kompresor tanpa kehilangan tekanan total yang berarti. Jumlah udara yang dibutuhkan oleh jet engine untuk suatu proses pembakaran sekitar 10 kali lipat dibanding dengan kebutuhan pada engine piston.
b. Inlet duct sedapat mungkin harus lurus, pendek dan smooth, dan dirancang sedemikian rupa sehinga lapis batas yang terjadi pada dinding inlet duct sangat minim. Panjang, bentuk dan penempatan duct ditentukan oleh letak engine pada pesawat.
c. Inlet duct harus memberikan aliran udara dengan jumlah dan tekanan yang cukup pada inlet kompresor. Distribusi kecepatan atau tekanan yang kurang pada saat udara mencapai inlet kompresor akan berakibat terjadinya kompresor stall.
d. Tugas lain dari inlet duct adalah selama penerbangan adalah merubah energi kinetik yang diperoleh dari kecepatan aliran udara akibat kecepatan pesawat, menjadi tekanan ram (ram pressure) dalam duct.
- Kompresor
Fungsi kompresor pada motorgas turbin adalah untuk memberikan massa udara bertekanan tinggi dengan jumlah yang cukup, yang selanjutnya dibakar di dalam ruang bakar dan diekspansikan melalui turbin. Energi yang dihasilkan dalam ruang bakar berbanding lurus terhadap jumlah massa yang dikonsumsi untuk pembakaran. Dengan demikian kompresor merupakan komponen yang sangat penting pada turbin engine, karena efisiensi operasional kompresor merupakan kunci performance secara keseluruhan. Efisiensi kompresor dinyatakan dalam tingkat kenaikan tekanan yang maksimum dengan kenaikan temperatur yang rendah.
- Combustion chamber (Ruang Bakar)
Fungsi ruang bakar adalah untuk merubah enegi tekanan menjadi energi panas melalui proses pembakaran. Tiga jenis ruang bakar yang digunakan pada jet engine adalah jenis can, annular dan can-annular
1. Jenis Can
Jenis can terdiri dari ruang bakar yang tersusun secara individu berbentuk tabung-tabung (cans), dipasang melingkar sekeliling poros engine yang masing-masing menerima udara melalui shroud berbentuk silindris yang ada pada masing-masing can (gambar 1-20). Salah satu kerugian pemakaian ruang bakar jenis can adalah pemakaian ruang yang relatif lebih besar dalam bentuk diameter engine yang lebih besar. Keuntungannya antara lain mudah dalam pemeliharaan, karena mudah dilepas secara individu untuk kepentingan pemeriksaan. Disamping itu pattern semburan campuran bahan bakar dan fuel mudah diatur dibanding dengan jenis annular.
2. Jenis Annular
Jenis annular merupakan ruang bakar dengan ruang tunggal berbentuk silindris konsentris yang terpasang mengelilingi sumbu engine (gambar 1-21). Susunan ini efisien dalam pemakaian, kehilangan tekanan relatif kecil, mudah dipasang dengan pemasangan sumbu kompresor/turbin, efisiensi tinggi. Salah satu kerugiannya adalah persoalan struktur yang cenderung memperbesar diameter engine. Disamping itu lebih sulit dalam pemeliharaan karena guna pemeliharaan seluruh ruang bakar harus dilepas.
3. Jenis Can-Annular
Jenis can-annular merupakan gabungan dari jenis can dan annular, sehinggaa mengeliminir kerugian serta mengambil keuntungan.
Cara Kerja Combustion Chamber
Bahan bakar disemburkan oleh nosel yang terletak pada bagian depan ruang bakar. Aliran udara pada sekitar nosel berasal dari udara yang melalui baris pertama lubang udara pada liner. Aliran udara pada liner bagian depan bersirkulasi ke arah depan (upstream)atau ke arah melawan semburan bahan bakar. Kondisi ini berguna untuk mempercepat proses pencampuran udara serta menghindari adanya flame blowout dengan cara membentuk daerah stabil berkecepatan rendah. Biasanya dalam satu engine hanya terdapat dua buah ignitor, karena itu tabung ignitor lintang (cross ignitor tube) dibutuhkan dapat membantu pembakaran paa jenis can dan can-annular. Ignitor plug biasanya dipasang pada daerah aliran ke hulu dari ruang bakar (reverse-flow region). Setelah penyalaan, pembakaran akan menyebar daerah ruang pembakaran primer dimana campuran bahan bakar dan udara secara
sempurna dapat terbakar. Hanya sekitar sepertiga sampai setengah dari jumlah udara yang diperbolehkan masuk ke dalam pembakaran. Dari jumlah tersebut hanya sekitar seperempat yang digunakan dalam proses pembakaran. Gas hasil pembakaran bertemperatur sekitar 3500 F (1900 C). Sebelum memasuki turbin gas hasil pembakaran harus didinginkan sampai separuh dari temperatur tersebut. Pendinginan dilakukan oleh aliran udara yang masuk melalui lubang-lubang besar pada liner bagian belakang. Selain itu dinding dalam liner juga harus dilindungi dari temperatur tinggi. Untuk itu didinginkan dengan mengalirkan udara dingin pada beberapa tempat di sepanjang liner, sehingga membentuk selimut yang membatasi gas panas dengan dinding liner.
- Turbine
Fungsi turbin adalah untuk memutar kompresor dan aksesorinya. Jet engine biasanya menggunakan daya sekitar 75 % untuk memutar kompresor, sedangkan sisanya digunakan untukmenghasilkan daya dorong.
- Exhaust duct
Exhaust duct menerima udara bertekanan tinggi dan kecepatan rendah yang ke luar dari roda turbin, kemudian mempercepat aliran udara tersebut pada kecepatan sonik ataupun supersonik melalui nosel. Jet engine harus dapat mengubah sebanyak mungkin energi tekanan dalam gas menjadi energi kinetik agar dapat menambah momentum gas untuk menghasilkan thrust. Jika sebagian besar ekspansi dilakukan pada bagian turbin misalnya pada turboprop, maka exhaust duct dapat melakukan akselerasi gas dengan kerugian tekanan yang minimum. Sedangkan jika turbin beroperasi dengan melawan adanya back pressure (tekanan balik), maka nosel harus merubah energi tekanan yang tersisa menjadi bentuk kecepatan tinggi. Demikian juga duct harus mengurangi terjadinya aliran pusar dari gas yang ke luar turbin, sehingga benar-benar menghasilkan aliran gas
secara aksial.
- Exhaust Nozzle
Ada dua jenis nosel, yaitu nosel konvergen dan nosel konvergen-divergen (C-D nozzle). Biasanya untuk nosel konvergen mempunyai luasan nosel yang tetap, sedangkan untuk C-D nozlle mempunyai luasan nosel yang variable. Luasan nosel merupakan bagian yang kritis karena dapat mempengaruhi back pressure pada turbin dan dalam hal ini RPM, thrust dan exhaust gas temperature.
prinsip kerja dari mesin turbo jet adalah sebagai berikut:
- Udara segar masuk melalui saluran udara (air inlet)
- Udara yang masuk kemudian dikompresi (ditekan) saat melewati sirip kompresi (sirip yang bergerak/compressor blade) dan sirip diam (stator blade). Udara bertekanan tinggi ini dicampur dengan bahan bakar sehingga terjadi ledakan di ruang bakar yang menghasilkan daya dorong ke depan melalui daun turbin (turbines blades) yang letaknya di belakang ruang bakar (combustor).
Mesin turbo jet pesawat komersial yang telah dibuat mampu mendorong pesawat dengan kecepatan melebihi kecepatan suara seperti pada pesawat komersial supersonic Concorde, yang pernah digunakan maskapai penerbangan British Airways dan Air France, walaupun sekarang dihentikan pengoperasiannya karena besarnya biaya operasional.
Komentar
Posting Komentar