IMG-LOGO
Home Penerbangan Mengenal Dasar-dasar Mesin Turboprop Bagian I
Penerbangan

Mengenal Dasar-dasar Mesin Turboprop Bagian I

- 2020-01-06
IMG

MENGENAL DASAR-DASAR MESIN TURBOPROP BAGIAN I

(CARA KERJA, KARAKTERISTIK, DAN SEJARAH MESIN TURBOPROP)

(Jakarta, Gloopic) Ketika membahas mesin turboprop tidak dapat dipisahkan dari pembahasan masalah pesawat udara sebab mesin ini banyak dipakai pada mesin propulsi. Mesin propulsi adalah mesin yang dipasang pada pesawat udara yang berfungsi untuk memproduksi gaya dorong (thrust). Prinsip kerja mesin ini adalah merubah energi kimia yang terkandung di dalam bahan bakar menjadi energi mekanik. Thrust digunakan untuk mendorong pesawat udara sehingga dapat bergerak maju.

Mesin turboprop adalah salah satu jenis mesin turbin yang diterapkan di pesawat udara. Mesin turbin adalah mesin yang cara kerjanya menerapkan Siklus Brayton sehingga proses kompresi, pembakaran, dan ekspansi terjadi pada tempat yang berbeda. Sedangkan mesin piston atau reciprocating adalah mesin yang menerapkan Siklus Otto sehingga proses kompresi, pembakaran, dan ekspansi dilakukan di tempat yang sama.

Mesin turbin ada beberapa macam jenisnya antara lain: ramjet, scramjet, turbojet, turbofan, turboshaft, propfan, dan turboprop. Daya mesin turboprop dipergunakan untuk menggerakkan baling-baling (propeller). Hal ini mirip dengan pada mesin piston dimana daya mesin juga digunakan untuk memutar baling-baling.

Kelebihan mesin turbin adalah kompak (ringkas), ringan, memiliki daya yang besar, dan bebas vibrasi karena tidak ada bagian mesin yang bergerak translasi. Kelebihan inilah yang menyebabkan mesin turboprop banyak dipakai di pesawat khususnya di pesawat transport dan latih.

Sedangkan kelebihan mesin piston adalah lebih irit dalam pemakaian bahan bakar. Mesin piston hanya dipakai di pesawat kecil dan tidak dipakai pada pesawat transport yang besar karena mesin ini memiliki berat yang cukup besar sehingga secara ekonomi tidak menguntungkan karena mengurangi beban yang menguntungkan (payload) yaitu penumpang dan barang.

Cara Kerja Mesin Turboprop

Prinsip kerja mesin turboprop mirip dengan mesin turbojet namun ada perbedaan yang cukup prinsip, pada mesin turboprop terdapat baling-baling sedangkan pada mesin turbojet tidak terdapat baling-baling. Biasanya mesin turboprop dipakai pada pesawat dengan kecepatan subsonik rendah.

Komponen utama pada mesin turboprop adalah: intake, kompresor, ruang bakar, turbin, and nozzle. Cara kerja mesin ini pada awalnya udara masuk dari atmosfer ke dalam intake. Kemudian tekanan udara tersebut dinaikkan dengan menggunakan kompresor. Tujuan peningkatan tekanan adalah untuk meningkatkan efisiensi pembakaran sebab pada saat pesawat udara beroperasi yaitu terbang di ketinggian maka temperatur udaranya sangat rendah sehingga sangat sulit untuk dilakukan pembakaran. Selanjutnya udara bertekanan tinggi diumpankan ke ruang bakar dan dicampur dengan bahan bakar kemudian dilakukan pembakaran.

Selanjutnya gas panas hasil pembakaran diumpankan ke turbin. Turbin berfungsi merubah energi panas (thermal) menjadi energi mekanik. Selain memutar kompresor, turbin juga memutar baling-baling melalui roda gigi reduksi. Dan akhirnya gas sisa pembakaran dibuang ke atmosfer melalui nozzle. Gambar 1.1 menunjukkan bagian-bagian dan cara kerja dari mesin Turboprop.

 

Gambar 1.1: Diagram Skema Mesin Turboprop

Keterangan gambar 1.1 adalah sebagai berikut:

UA : udara atmosfer

RB : ruang bakar

I : intake

T : turbin

K : kompresor

N : nosel

BB : bahan bakar

GB : gas buang

Gambar 1.1 menunjukkan bahwa aliran udara atmosfer yang berwarna biru setelah melewati propeller dibagi menjadi 2 (dua) alira yaitu aliran di luar mesin dan aliran di dalam mesin. Ketika udara melewati ruang bakar berubah menjadi gas setelah melalui proses pembakaran. Gas hasil pembakaran ditunjukkan dengan warna ungu.

Di dalam gear box terdapat roda gigi reduksi yang berfungsi untuk meningkatkan putaran propeller sehingga putaran propeller akan lebih cepat dibandingkan dengan putaran turbin. Namun demikian putaran propeller harus dibatasi dengan menggunakan governor. Posisi governor berada di dekat gear

box. Kecepatan propeller adalah jumlah dari kecepatan pesawat ditambahkan secara vektor dengan kecepatan akibat putaran propeller. Governor membatasi putaran propeller supaya kecepatan ujung dari propeller tidak mencapai kacepatan sonic atau supersonic. Jika kecepatan total propeller mencapai kecepatan sonic atau supersonic akan terjadi gelombang kejut (shock wave) yang mengakibatkan dragnya membesar sehingga efisiensi propeller menurun.

Karakteristik Beberapa Mesin Propulsi

Mesin propulsi dapat berupa mesin piston, mesin turbin, dan roket. Saat ini mesin turbin pemakaiannya sangat luas baik pada pesawat transport maupun pesawat militer seperti ditunjukkan pada gambar 1.2 di bawah ini :

 

Gambar 1.2: Penerapan Mesin Turbin Gas

Mesin turboprop banyak dipakai pada pesawat udara khususnya yang beroperasi pada bilangan Mach kurang dari 1.

Koridor terbang beberapa jenis mesin propulsi ditunjukkan pada gambar 1.3 di bawah ini.

 

Gambar 1.3: Koridor Terbang Beberapa Jenis Pesawat Udara

Gambar 1.3 menunjukkan bahwa wilayah kerja mesin turboprop hampir sama dengan mesin piston dan helikopter yaitu pada bilangan Mach dan ketinggian terbang yang rendah. Hal ini disebabkan karena ketiga mesin tersebut memperoleh thrust dari putaran baling-baling dimana efisiensi propulsinya sangat ditentukan oleh kerapatan udara (air density). Berbeda dengan mesin turbojet, ramjet, dan roket yang tetap dapat beroperasi dengan efektif di ketinggian yang cukup besar sebab mesin jenis ini memproduksi thrust dengan cara melontarkan gas buang sekuat-kuatnya.

 

Gambar 1.4: Efisiensi Propulsi Beberapa Sistem Propulsi Subsonik

Gambar 1.4 menunjukkan efisiensi propulsi terhadap blangan Mach dari beberapa mesin propulsi antara lain mesin piston/torak, turboprop, turbofan, dan turbojet. Dari gambar 1.4 dapat disimpulkan urut-urutan mesin propulsi jika dilihat dari efisiensi propulsinya dari yang terbesar adalah mesin piston/torak, turboprop, turbofan, dan terakhir adalah mesin turbojet. Pada mesin piston dan torboprop memiliki efisiensi propulsi yang terbesar dikaitkan dengan grafik pada gambar 1.3 yang menyatakan kedua mesin tersebut beroperasi di ketinggian rendah sehingga berada di lingkungan dengan kerapatan udara yang terbesar sehingga produksi thrust lebih mudah dibandingkan jenis mesin lainnya yang beroperasi di ketinggan besar.

Dari gambar 1.5 dapat disimpulkan bahwa mesin turboprop tergolong mesin yang hemat bahan bakar walau masih kalah hemat jika dibandingkan dengan mesin piston. Sedangkan gambar 1.6 menunjukkan bahwa thrust yang dihasilkan mesin turboprop tergolong kecil. Hal ini cukup logis sebab mesin turboprop sangat irit dalam pemakaian bahan bakar sehingga tenaga yang dihasilkan juga lebih kecil dibandingkan mesin turbojet yang lebih boros dalam pemakaian bahan bakar.

 

Gambar 1.5: Batas Kecepatan Sistem Propulsi

 

Gambar 1.6: Karakteristik Gaya Dorong Spesifik Beberapa Mesin Pesawat Udara

 

Gambar 1.7: Karakteristik Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Gaya Dorong Beberapa Mesin Propulsi

 

Gambar 1.8 menunjukkan bahwa efisiensi thermal, propulsi, dan total (overall) mesin turboprop dan propfan yang terbesar dibandingkan mesin propulsi jenis lainnya.

 

Gambar 1.9: Karakteristik Efisiensi Beberapa Mesin Propulsi

Sejarah Mesin Turboprop

Sejarah perkembangan mesin turboprop dimulai dari mesin turboprop yang pertama yang diberi nama Jendrassik . Mesin ini dirancang oleh seorang insinyur mesin berkebangsaan Hungaria bernama György Jendrassik. Ia membuat dan melakukan pengujian di Pabrik Ganz di Budapest sekitar tahun 1939 - 1942. Mesin ini rencananya akan dipasang pada pesawat bomber Varga RMI-1 X/H buatan László Varga tapi proyek ini akhirnya gagal pada tahun 1940. 1Cs−

Inggris pertama kali mengembangkan mesin turboprop Rolls-Royce RB.50 Trent seperti ditunjukkan oleh gambar 1.9.

Mesin ini memiliki baling-baling dengan diameter 7 feet 11 inchi. Gambar ini diambil pada saat pengujian di Hucknall pada Maret 1945.

Gambar 1.9: Mesin Rolls-Royce RB.50 Trent

Uni Soviet mengembangkan contra-rotating propellers yang dipasang pada pesawat bomber Tu-95 \'Bear\'. Pesawat ini dapat terbang mencapai kecepatan jelajah 575 mph. Pada waktu itu kecepatan pesawat ini lebih cepat daripada pesawat jet yang pertama. Pesawat ini menjadi simbol kesuksesan Uni Soviet dalam mengembangkan pesawat militer pada akhir abad 20.

USA mengembangkan pesawat Convair XFY Pogo dan Lockheed XFV Salmon pada tahun 1950 yang juga bermesin contra-rotating turboprop. Mesin turboprop pertama yang dikembangkan Amerika adalah General-Electric T-31.

Saat ini produsen mesin turboprop yang paling populer adalah Pratt & Whitney Canada PT6. Produk dari perusahaan ini sudah mendunia. Bangsa Indonesia adalah salah satu konsumen Pratt & Whitney ketika merancang pesawat N250.

 

Referensi :

DASAR – DASAR MESIN TURBOPROP, Moh. Ardi Cahyono, Karseno Kridosupeno/Jurusan Teknik Penerbangan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto (STTA) Yogyakarta. 

Tags: