BAB II

POWER PLANT

A. Powerplant

Powerplant adalah tenaga penggerak yang dipergunakan pesawat untuk

pergerakkannyasejak start, running di taxingway maupun runway, takeoff, cruising

hingga pesawat landing dan stop.

Pada dasarnya terdapat 2 jenis powerplant yang digunakan pada pesawat, yaitu propeller

dan propulsi.

1. Propeller

Propeller adalah suatu perangkat yang sapat menghasilkan gaya tarik (pada jenis

pusher propellrt menghasilkan gaya dorong) dengan cara ini menghasilkan akselerasi

di udara ke belakang.

Untuk dapat menghasilkan gaya tarik/gaya dorong ini, propeller dipasangkan pada

Reciprocating Engine (Piston Engine) dan/atau Turbo Prop. Terdapat beberapa jenis

propeller, yaitu :

Fixed Pitch Propeller

Ground Adjustable Pitch Propeller

Controlable pitch Propeller

Constant Speed Propeller

Thrust dari propeller dihasilkan karena sejumlah volume udara dihembuskan dan

dipercepat kebelakang. Thrust ini dapat diperhitungkan dengan :

T=π4.D 2.(v+∆v

3 ) . ρ .∆ v

T = Thrust [ N ]D = Diameter Propeller [m ]v = Velocity of Incoming Flow [m /s ]∆ v=AdditionalVelocity , Acceleration by Propelle r [m /s ]ρ=Density of Flui d [kg /m3 ]( Udara = 1.225 kg/m3, ρ Air = 1000 kg/m3

Power didefinisikan sebagai gaya dikalikan jarak persatuan waktu. Bila dikaitkan

dengan trhust yang dihasilkan propeller, maka :

P = T.v

P = Power, T= Thrust, v = Kecepatan

Efficiency dari propeller didefinisikan sebagai avaible power dengan engine power :

η= PPengine

= T .vPengine

Power yang dihasilkan oleh propeller ini akan terkait dengan diameter propeller blade

Gambar 2.1 Efisiensi Propeller vs Kecepatan untuk berbagai diameter

2. Propulsi

Propulsi merupakan gaya dorong yang dihasilkan akibat kecepatan gas hasil

pembakaran dalam combustion chamber. Propulsi ini dihasilkan oleh Jet Engine

dengan variannya, yaitu :

Gas Turbine Engine (Turbofan dan Turbojet)

Ram jet dan Scram jet

Pulse jet

Rocket

B. Propellant (Bahan Bakar)

Propulsi dapat dihasilkan dengan adanya pembakaran propellant. Bahan bakar yang

dipergunakan pesawat diantaranya adalah :

Fuel Designation Remark Application

Avgas Mil-F-5572 Aviation Grade Gasoline Piston Engine

Avtur

SN-F-32a (JP-1) Original low freezing point,

wax free kerosene, light, not

used

Gas Turbine

Engine

AN-F-34 (JP-2) Experimental blend of

Gasoline and kerosene,

cancelled, no longer used

AN-F-58a (JP-3) Blend off 35-70 % gasoline

and 30-35 % kerosene, and fuel

oil

AN-F5642a (JP-4) Blend of kerosene with some

naphta fraction and gasoline,

characteristic between kerosene

and gasoline, has very good

fuel

JP-5 Heavy kerosene to be blended

with gasoline for use on

aircraft carries, similar to JP-4

JP-6/7 Developed for use in

supersonic vechile

Super Sonic

Jet A, Jet A-1 kerosene type fuel, the most

commonly used commercial

fuel.

Gas Turbine

Engine

Jet B Similar to JP-4

Penggunaan bahan bakar dalm engine umumnya dinyatakan dengan specific fuel

consumption (SFC) yaitu jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk pembakaran dibagi

dengan tenaga yang dihasilkan oleh bahan bakar tersebut persatuan waktu. Dan

dirumuskan :

SFC = Fuel Flow /hour

shpUntuk Engine :

tSFC = Fuel Flow /hour

trust

c. jenis – jenis Engine

1. Piston Engine

Piston engine bekerja dengan prinsip otto cycle, dimana terdapat proses

pemasukan (intake), pemampatan (compression), penyalaan dan

pembakaran(ignation) dan pembuangan sisa pembakaran (exhaust) yang

berlangsung dalamcylinder sebagai combustion chamber.

Gambar 2.2 Diagram P-V otto Cycle

Prinsip kerja piston engine dalam menghasilkan tenaga adalah apabila terjadi

pembakaran silinder, maka terjadi expantion gas yang mampu mendorong piston

kebawah. Pergerakkan p[iston ini akan dirubah menjadi tenaga putar pada

crankshaft dengan bantuan connecting rod. Putaran ini dihubungkan dengan

propeller. Piston engine tidak menghasilkan gaya dorong secara langsung tetapi

tenaga putar untuk menghasilkan tenaga dorong.

2. Gas Turbine Engine

Prinsip kerja dari gas turbine engine adalah dengan adanya pembakaran didalam

combustion chamber, maka terjadi expantion gas yang mengalir dengan cepat

kebelakang. Kecepatan ini akan menyebabkan adanya gaya dorong. Sebelum

expantion gas ini keluar dari engine melalui propelling nozzle akan memutar

turbin, putaran turbin dimanfaatkan untuk memutar compressor. Dengan adanya

putaran compressor, maka udara dari luar akan terhisap dan dinaikkan

tekanannya. Udara ini dicampur dengan bahan bakar dalam combustion chamber

dan terjadi pembakran. Pembakra ini akan terjadi terus menerus selama ada

aliranudara daan fuel.

Sesuai dengan siklus bryton.

Gambar 2.3 Diagram P-V dan T-s Bryton cycle

Jenis gas turbine yaitu :

a. Turbojet

Merupakan jenis pertama yang dikembangkan. Thrust yang dihasilkan

seluruhnya berasal dari ruang pembakaran sehingga dibutuhkan fuel yang

banyak untuk mengasilkan gaya dorong yang besar.

Gambar 2.4 Turbojet Engine

b. Turbofan

Merupakan modifikasi dari turbo jet. Engine ini didesain untuk memenuhi

permintaan tenaga yang lebih besar dengan menggerakkan secara signifikan

sejumlah volume udara dingin. Udara dingin membantu menimbulkan thrust

yang besar oleh engine turbofan. Engine ini memilliki fan besar di depan

penghisap udara.

Gambar 2.5 Turbofan Engine

c. Turboprop

Meru[akan engine berasal dari turbojet yang dirancang untuk memutar

propeller. Bila turbojet 100% menghasilkan thrust yang keluar dari exhaust,

pada turboprop thrust berasal dari kombinasi yang dihasilkan dari propeller

dan exhaust. Expantion gas dimanfaatkan untuk memutar propeller melalui

putaran turbine. Dan digunakan untuk pesawat kecepatan rendah dan short

distance.

Gambar 2.6 Turboprop Engine

d. Turboshaft

Engine ini mirp dengan turboprop. Dimana putaran dihasilkan oleh turbine

yang memutar shaft dari rotor. Engine ini digunakan pada helicopter.

Gambar 2.7 Turboshaft Engine

3. Ramjet

Engine ini terdiri dari sebuah inlet, daerah combustion chamber dan nozzle.

Ramjet tidak mempunyai compressor dan turbin. Udara memasuki inlet dimana

udara dimampatkan dan masuk ke combustion untuk terjadi pembakaran. Gas

panas kemudian keluar dari nozzle dan menghasilkan thrust. Operasi dari ramjet

tergantung dari inlet untuk menguragi kecepatan udara yang masuk untuk

menaikkan tekanan daeah combustion. Maka itu ramjet dioperasikan bila sudah

mempunyai kecepatan.

Gambar 2.8 Ramjet Engine

4. Scram jet

Scramjet (supersonic combustion jet) adalah engine yang memiliki kecepatan

supersonic. Pada proses combustion supersonic penurunan temperature dan

hilangnya thrust berkaitan dengan turunannya.

Gambar 2.9 scramjet Engine

D. Perbandingan jenis engine

Perbedaan prinsip kerjapiston engine dan gas turbine adalah pada proses pembakaran dan

hasil kerjanya.

1. Pada gas turbine engine pembakaran berlangsung terus menerus sehingga dapat

menimbulkan gaya dorong yang dapat menggerakkan pesawat. Udara yang masuk

dari dari air intake dimampatkan di dalam compressor sehingga naik tekanannya.

2. Pada piston engine mengikuti langkah-langkah induction (fuel air mixture masuk

kedalam silinder), compression stroke, combustion, dan exhaust. Hasil kerja dari

piston engine berupa gerak putar untuk memutar propeller.

Secara garis besar perbandingan digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.9 Perbandingan proses kerja Jet Engine dengan Piston Engine

Dari beberapa jenis engine tersebut, secara umum dapat dibandingkan dengan table

sebagai berikut :

Engine

TypeSpeed Range Adventages Limititation Use

Piston 0-250

Low cruising fuel

consumption, low

cost, reliability

Loe altitude and

short rangeSmall aircraft

Turboprop Subsonic

High sea level power,

low fuel

consumption, low

specific weight, long

range

Speed limited

by propeller

efficiency

Medium

aircraft

transport

TurbojetSubsonic –

supersonic

High speed, high

altitude, smooth

performance

Low thrust

horse power at

low speed

Fighter,

interceptor,

high speed

aircraft

Turbofan Subsonic

High speed,

highaltitude, smooth

performance, low

fuel consumption

Requires air

speed to start

Transport

aircraft,

medium to long

range

Ramjet 0-3000

Simple design, cheap

manufacture, high

speed.

Extremely high

fuel load

requirement

Missiles,

pilotless aircraft

rocket unlimited

High speed, low

weight, ability to

operate outside

atmosphere

-Missiles, outer

space vehicle.

Secara umum karakteristik keuntungan dan kerugian dari penggunaan gas turbine engine

adalah sebagai berikut :

keuntungan Kerugian

Getaran yang kecil

Pengendalian yang mudah

Pendinginan menggunakan udara,

tidak membutuhkan radiator

Penyalaan hanya dibutuhkan saat

starting

Tidak memerlukan carburetor

Udara bertekanan selalu tersedia

selama adanya putaran compressor

Resiko kebakaran kecil

Lower specific weight

Lower oil consumption

Specific fuel consumption yang

tinggi terutama pada kecepatan

rendah

Tidak efisien pada saat lower power

operational

Peningkatan power yang rendah

dari minimum ke maksimum

Dibutuhkan power yang besar saat

starting

Biaya pengembangan yang tinggi

Rentan terhadap bahaya FOD

(foreign object damage).

Dari beberapa jenis engine tersebut, perbandingan beberapa parameter seperti

efisienci propulsive, thrust, dan lainnya seperti pada gambar berikut,

Gambar 2.10 Kurva SFC terhadap Kecepatan (mach Number) dari beberapa tipe engine

Gambar 2.11 Kurva Thrust terhadap kecepatan (mach number) dari beberapa tipe engine

Gambar 2.12 Kurva Efisiensi Propulsive terhadap kecepatan dari beberapa tipe engine