Engine

CATATAN TENTANG ENGINE PESAWAT TERBANG I             

By M J Cronin (US).

Pesawat terbang modern memiliki perjalanan yang sangat panjang sejak Wright bersaudara membangun pesawat terbang pertama mereka di bengkel sepeda di Dayton,Ohio dan membuat penerbangan bertenaga pertama kalinya pada tahun 1903 di Kitty Hawk,Carolina Utara.

Pesawat bersayap ganda sederhana pertama ini sudah memenuhi dua elemen dasar dari semua pesawat modern,yakni  sistem tenaga penggerak dan sayap sebagai alat angkat.

Sejak saat itu, teknologi penggerak dan sayap pesawat terbang mengalami perkembangan yang sangat pesat dalam ilmu penerbangan.

Perkembangan teknologi penerbangan,seperti dalam istilah pengobatan di stimulasi dengan adanya perang dunia,Perang Dunia I dan II memerankan peran utama dalam kemajuan konsep dasar design dari sebuah pesawat terbang baik untuk militer maupun sipil,begitu juga dalam perkembangan tenaga penggeraknya.

Sebelum Perang Dunia II,pesawat terbang awalnya ditenagai oleh mesin pembakaran antara 1600-2800 tenaga kuda,tapi selama perang ini juga pesawat bertenaga jet pertama kali muncul.

Teknologi Tenaga Penggerak ( Engine Technology )

Berawal dari mesin sederhana dua langkah( dua tak )berbahan bakar bensin,mesin piston dibuat  hanya 60 tenaga kuda(horse power/hp),kemudian meningkat menjadi 150hp yang menjadi tenaga untuk pesawat bersayap ganda pada saat Perang Dunia pertama ( misalnya : Bristol Bulldog,Sopwith Pup, AVRO504,French SPAD dan pesawat German Fokker ).

Pada Perang Dunia kedua,tenaga penggerak meningkat menjadi 1600-1800hp dengan mesin piston berbentuk ‘ radial ‘ dan ‘ in line ‘.Mesin radial di design untuk baling-baling atau pendinginan dengan udara, dimana udara yang berada di depan sebagai sumber pendinginan bagi sirip rumah piston.Pada mesin in line terdapat perbedaan mencolok,dimana pendinginannya menggunakan cairan,seperti dicontohkan oleh Rolls Royce Merlin,yaitu mesin yang dipergunakan pada pesawat pertama Spitfire yang mencapai 340 mil/jam pada saat dilakukan uji coba di Schneider Cup Race  tahun 1927.Keuntungan dari mesin in line pada percobaan adalah area depannya yang rendah yang membuat mesin menjadi streamline ( langsing ),dengan demikian dapat mengurangi gaya hambat yang ditimbulkan oleh bentuk mesin.

Melihat mesin awal perang dunia kedua,para designer mesin mempelajari lebih seksama teknologi mesin piston seperti pada mesin berklep Bristol yang dinamai Centaurus,dimana mesin ini dapat menghasilkan kira-kira 2800hp dan mesin Napier yang menghasilkan tenaga 2850hp.Cerita lainnya tentang mesin Nomad yang mengkombinasikan mesin turbin dengan mesin diesel untuk menghasilkan efisiensi bahan bakar dan mengurangi berat mesin.

Mesin bertenaga lebih tinggi dibuat pada tahun 1940,yang dipergunakan pada saat perang dunia kedua berlangsung.Amerika Serikat menggunakan Curtiss 1-40 Warhawk yang menggunakan mesin Allison 12 silinder, berpendingin cair dengan bentuk ‘ in line ‘ menghasilkan 1200hp.Pada saat ini juga tercatat sebagai masa perubahan mesin bertenaga pembakaran silinder ke arah turbojet dan turboprop.Mesin Gas Turbin Frank Whittle yang dibangun dan dilakukan uji coba pada tahun 1930 merupakan pelopor mesin jet yang menjadi trend baru mesin penggerak lebih maju pada pesawat  militer dan pesawat komersil.Aplikasi awal mesin jet pesawat militer pada perang dunia kedua terdapat pada pesawat Jerman Messerschmitt Me222A yang memiliki kecepatan hingga 540 mil/jam.Pesawat bermesin jet ini diikuti oleh Inggris yaitu pesawat Gloster Meteor ditenagai oleh dua mesin Rolls Royce Derwent,yang menghasilkan tenaga 2000lbf setiap mesinnya sehingga mampu menembus kecepatan 520 mil/jam.

Mesin turbin awalnya berkisar antara 2000-5000 lbf,berkembang menjadi 10.000-20.000 lbf.Mesin Pratt & Whitney PW700 adalah contoh mesin modern dengan tenaga hingga 20.000 lbf.

Selama tahun 1950,gaya dorong mesin meningkat sampai 48,000 lbf seperti pada Rolls Royce RB.211,GE-CF6 dan United Technologies P&W JT-9D.Mesin ini menjadi tenaga penggerak pada pesawat Lockheed L-1011,Douglas DC-10,Boeing B-747 dan pesawat jenis lainnya.Mesin ini sebagai pemicu peluncuran mesin yang lebih besar lagi,pada kisaran 80.000-100.000lbf yang menjadi tenaga untuk pesawat Boeing B-777X  dan pesawat lainnya.

Selama tahun ini,mesin pesawat terbang ( engine ) didefinisikan sebagai ‘ low pass ‘ dan ‘ high pass ‘ engine.Pada type lanjut peningkatan jumlah ram air di bypass di sekitar inti engine kemudian dicampur dengan inti aliran udara pada rumah engine,hal  ini disebut turbofan.Untuk memompa udara yang di bypass,sebuah kipas yang besar dipasang  di bagian depan engine dan diputar oleh turbin putaran rendah ( LP Turbine ) yang dilengkapi poros(shaft) untuk kipasnya.

Gaya dorong yang dibentuk oleh engine diperoleh dengan percepatan aliran udara yang melalui engine untuk  memberi efek yang maksimal pada momentum energi udara.Bahan bakar yang ekonomis merupakan obyek yang utama dalam semua penerbangan modern,teknologi engine diarahkan untuk meningkatkan rasio compressor engine,merendahkan toleransi dan memperbaiki ilmu tentang metalurgi pada temperatur tinggi.Bahan –bahan untuk  temperatur tinggi ini dijadikan bahan dasar untuk hot section turbin dari engine untuk memungkinkan  pintu masuk  turbin mampu pada temperatur yang lebih tinggi. Perkembangan ilmu metalurgi yang maju memungkinkan penggunaan aluminium alloy pada temperatur tinggi,titanium alloys dan inconel.Turbin blade berlapis ceramic dipergunakan juga sebagai tingkat pertama dan tingkat kedua turbin engine dengan tujuan pintu masuk turbin mampu bertahan hingga 2500 derajat Fahrenheit.

Hal yang bersamaan,teknologi  engine turboshaft juga dikembangkan yang mana hampir seluruh energy intinya dirubah menjadi tenaga pada porosnya (shaft power),sedikit lebih baik daripada gaya dorong(thrust power).Dari awalnya 1600-2800 shaft horse power pada perang dunia kedua,engine turboshaft/turboprop yang lebih besar dibangun dengan kemampuan hingga 5500 equivalent horse power dan lebih tinggi lagi.Pada engine ini gaya dorong tersisa pada nozzle ditambahkan pada shaft engine untuk mendapatkan total equivalent horsepower.Engine turboshaft ini banyak dipergunakan pada pesawat terbang,kapal laut dan keperluan umum lainnya.Engine turboshaft special dipergunakan untuk pesawat terbang yang mengutamakan penghematan bahan bakar.Sebagai contoh Lockheed C-130 (Hercules), pesawat terbang bertenaga turboshaft yang mempunyai Gross take off weight kira-kira 155.000lb dengan menggunakan empat engine Avco/Lycoming T-56 dengan rata-rata engine berkekuatan 4500 eshp per engine.Pesawat ini memiliki payload kira-kira 44.000 lb.

Perubahan pada efisiensi bahan bakar ditandai dengan pencapaian turboprop engine dibandingkan dengan turbojet pada pesawat terbang.Pada kenyataannya,engine Propfans yang mempergunakan sudut yang sangat lebar,blade dengan puntiran yang tinggi yang memberikan kemampuan superior dan berhadap-hadapan merupakan hal lazim pada turboprop engine.

Helikopter juga pengguna utama engine-engine turboshaft ,sebagai  pesawat terbang yang mampu mengudara dan mendarat pada runway jarak pendek (s.t.o.l) dan mampu terbang maupun mendarat secara vertical (v.t.o.l).Pesawat US V-22 Osprey adalah aplikasi menyeluruh dari penggunaan engine turboshaft yang mampu terbang dan mendarat secara vertical.

Engine turboprop adalah contoh engine dengan efisiensi bahan bakar dan respon yang singkat untuk merubah setting powernya,pada kenyataan bahwa operasional propeller  jenis tertentu pada kecepatan tetap dan gaya dorong yang dihasilkan dapat dirubah dengan merubah sudut propellernya.

Untuk memperbaiki efisiensi bahan bakar pada pesawat turbojet,NASA menyokong dan mendanai pengembangan energy-efficient engine (e.e.e).Engine ini ditandai dengan sangat tingginya bypass rasio dan sangat kecilnya bagian inti engine,untuk itu jumlah tingkatan compressor dinaikkan dan compressor rasio dirubah dari awalnya 16:1/20:1 menjadi 60:1.

  Mudahnya Cari DOLLAR....