Cara Kerja Turbin Gas Propulsi (Mesin Pesawat Terbang)

(read in english)

Dunia penerbangan berkembang dengan cepat seiring dengan perkembangan mesin pendorong (propulsi) nya. Pada awalnya, pesawat terbang hanya digerakkan dengan mesin piston yang memutar propeller, namun seiring dengan kebutuhan kecepatan dan performa yang makin tinggi, terciptalah mesin propulsi pesawat dengan prinsip kerja turbin gas yang saat ini sangat intensif digunakan baik untuk pesawat berpenumpang skala besar (Boeing, Airbus dan lain-lain) maupun pesawat tempur hingga wahana kecepatan tinggi (supersonik dan hipersonik) yang meliputi turbojet, turbofan, turboprop, turboshaft,ramjet dan modifikasi lainya .

Lalu, bagaimanakah mesin-mesin ini bekerja? untuk memahaminya, pertama kita pelajari dulu cara kerja dari turbojet. Turbojet memiliki komponen utama Inlet, Kompresor, Combustor (ruang bakar), Turbin dan Nozzle seperti gambar berikut :

turbojet

Cara kerjanya adalah sebagai berikut :

  1. Udara dari depan pesawat masuk ke turbojet melewati inlet. Inlet ini berupa difuser, yaitu bagian untuk merubah kecepatan udara yang tinggi menjadi tekanan yang tinggi dengan cara menurunkan kecepatan. Perlu di ketahui bahwa kompresor akan optimal bekerja ketika udara masuk berkecepatan rendah.
  2. Udara berkecepatan rendah dan tekanan tinggi diatas kemudian memasuki kompresor untuk dikompresi atau dinaikkan tekananya, penaikan tekanan ini sangatlah tinggi dan rapat, semakin tinggi maka performa mesin akan semakin baik. Penaikan tekanan ini disertai dengan naiknya suhu.
  3. Setelah udara memiliki tekanan dan suhu yang tinggi, udara tersebut dicampur dengan bahan bakar sehingga dengan mudah terbakar dan menghasilkan ledakan di dalam ruang bakar. Berbeda dengan mesin piston, pada turbin gas, pemantikan (busi) hanya dilakukan sekali pada saat starter, mirip seperti menyalakan kompor gas.
  4. Udara hasil pembakaran yang sangat panas dan berkecepatan tinggi ini kemudian menggerakkan turbin. Turbin berfungsi merubah energi panas dan energi dari kecepatan udara tersebut menjadi putaran yang sangat tinggi. Adapun turbin tersebut dihubungkan dengan kompresor, sehingga kompresor dapat menjalankan fungsinya seperti penjelasan ke-1 sehingga mesin akan berputar secara kontinyu.
  5. Setelah melewati turbin, energi dari udara masih cukup tinggi. Energi tekanan dan suhu yang tinggi tersebut diubah menjadi energi kecepatan dengan menggunakan nozzle, keluar dari nozzle, udara memiliki kecepatan yang sangat tinggi sehingga menghasilkan gaya dorong atau kita kenal dengan thrust yang sangat tinggi pula. Gaya dorong inilah yang dimanfaatkan untuk mendorong pesawat.

Adapun, untuk meningkatkan performa dari turbojet, dilakukan beberapa modifikasi dengan menambahkan komponen seperti berikut ini :

  1. Afterburner

afterburner

Afterburner adalah pembakaran bahan bakar yang dilakukan sebelum mencapai nozzle dengan memanfaatkan gas panas sisa turbin, sehingga “semburan” gas panas langsung dimanfaatkan untuk mendorong pesawat yang mana dapat diperoleh thrust yang sangat besar, meskipun tentu saja menjadi lebih boros. Afterburner biasa digunakan untuk pesawat tempur berkecepatan sangat tinggi.

2. Turboprop

Selain untuk memutar kompresor,  pada mesin turboprop putaran turbin dimanfaatkan untuk memutar propeller, sehingga diperoleh efisiensi mesin yang lebih tinggi pada kecepatan sedang.

turboprop

Turbin jenis ini biasa digunakan pada pesawat-pesawat berkecepatan dan kapasitas penumpang sedang.

3. Turboshaft

Identik dengan turboprop, turboshaft memanfaatkan putaran turbin untuk memutar poros (shaft) guna keperluan lain, seperti misalkan komponen-komponen penggerak, pembangkit listrik, dan lain-lain.

4. Turbofan

Mesin ini juga identik dengan turboprop, hanya saja putaran turbin dimanfaatkan untuk memutar fan. Berbeda dengan propeller, fan berada didalam saluran mesin dan menghasilkan kompresi juga untuk kompresor, sehingga dikenal istilah by-pass ratio, yaitu rasio udara yang melalui mesin inti (turbin) dengan udara yang tidak melalui turbin. Semakin tinggi by-pass ratio, mesin akan semakin efisien pada kecepatan rendah, dapat diamati pula bahwa turboprop memiliki by-pass ratio yang jauh lebih besar dari turbofan.

turbofan

Turbofan ini sangat terkenal digunakan pada pesawat-pesawat jet komersial dengan kapasitas dan kecepatan tinggi, seperti boeing dan airbus, karena efisien pada kecepatan tinggi dan jarak yang relatif jauh.

5. Ramjet

Berbeda dengan mesin-mesin diatas, ramjet hanya terdiri dari inlet, ruang bakar dan nozzle. Ramjet ini digunakan pada kecepatan yang sangat tinggi, pada kecepatan yang sangat tinggi itulah udara yang memasuki inlet akan diperlambat sehingga tekanan dan suhunya akan meningkat secara drastis, oleh karena itu tidak diperlukan kompresor. Tekanan dan suhu yang sangat tinggi tersebut kemudian dicampur dengan bahan bakar dan langsung digunakan utuk menghasilkan udara berkecepatan tinggi melalui nozzle (perlu diperhatikan bahwa tidak terdapat turbin pada sistem ini).

ramjet

Dari penjelasan diatas, tentunya tidak ada mesin yang “terbaik” dan paling efisien, melainkan hal tersebut tergantung dari kondisi kerjanya (ketinggian, kecepatan, kebutuhan dan lain-lain).

 

By : Caesar Wiratama

Aero Engineering

CV MARKOM

 

Iklan: Jasa pembuatan prototype, mock up atau teknologi tepat guna

jasa prototype

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id
0815-4806-5205

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *