PENDAHULUAN
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.
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.
Keterangan gambar 1.1 adalah sebagai berikut :
UA : Udara Atmosfer
RB : Ruang Bakar
RB : Ruang Bakar
I : Intake
T : Turbin
T : Turbin
K : Kompresor
N : Nozzle
N : Nozzle
BB : Bahan Bakar
GB : Gas Buang
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.
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:.
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 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 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.
Beberapa Mesin Pesawat Udara
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
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. (STTA/KI)
blognya di perbaiki dong gan,gambar di prinsip kerja turbopropnya ga muncul
BalasHapus