Mesin Pesawat

MESIN PESAWAT TERBANG 

Pesawat sebesar itu dengan berat sampai puluhan ton bisa terangkat,pastinya butuh tenaga yang sangat besar untuk mengangkatnya. Selama ini sahabat-sahabat semuanya sering berteriak pesawat jet. Kalau anak penerbangan yang dengar itu pasti akan diralat ,karena pesawat jet itu tidak ada, yang ada adalah pesawat terbang, kalau jet itu mesinnya. Tapi apakah mesin pesawat cuma mesin jet? Ayo kita bahas disini. Kita mulai dengan pembagian dasar mesin pesawat terbang,yang pertama adalah piston engine (mesin piston) yang banyak digunakan pada motor,mobil,dan lain-lain serta gas turbine engine (mesin turbine gas atau bahasa gaulnya yaitu mesin jet yang selama ini sahabat sekalian ketahui). Tetapi, sebelumnya, untuk sebagai referensi,saya menyarankan rekan-rekan yang kuliah teknik penerbangan atau teknik mesin yang mendalami tentang mesin pesawat terbang dapat menggunakan buku-buku dibawah ini sebagai referensi dalam membuat skripsi atau karya ilmiah. Buku-buku ini adalah buku tentang mesin pesawat terbang yang banyak digunakan oleh insinyur penerbangan di dunia.

Elements of Gas Turbine Propulsion,Jack D Mattingly 

Gas Turbine Theory,Co Hen

Aircraft Propulsion,Saeed Farokhi

Aerothermodynamics of Aircraft Engine Components,Gordon C Oates

Airbreathing Propulsion,Tarit Bose

Internal Combustion Engine,V Ganesan

Buku diatas adalah buku yang saya sarankan digunakan untuk bidang analitis terutama bagi kalangan mahasiswa karena berisi rumus-rumus dan persamaan yang rumit dan kompleks. Untuk adik-adik SMK Penerbangan yang mengambil kosentrasi powerplant saya sarankan bisa menggunakan buku terbitan ASA,FAA,atau Jeppesen.

A.MESIN PISTON (PISTON ENGINE)

Sebelum mesin jet ditemukan,dahulu pesawat-pesawat di dunia menggunakan mesin piston. Mesin piston adalah salah satu mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang tenaga geraknya dihasilkan oleh piston (seker bahasa gaulnya) yang dihubungkan dengan connecting rod (setang seker) menuju crankshaft untuk merubah energi kimia menjadi energi mekanik. Mesin piston banyak digunakan untuk kendaraan seperti motor,mobil,dan lain-lain. Untuk pesawat sendiri,walaupun mesinnya piston tetapi perlu diingat bukan sembarang piston. Tenaga yang dihasilkan haruslah besar karena harus menghasilkan power sebagai tenaga pesawat. Biasanya pada sepeda motor tertulis 110 cc,125 cc itu adalah volume silinder yang menghasilkan tenaga. Silinder mesin pesawat tentunya besar dibandingkan mobil dan motor. Mesin piston dalam termodinamika mengikuti siklus otto dimana terdapat langkah intake-kompresi-ekspansi-exhaust. Pada umumnya satuan tenaga dorong ditunjukkan dengan satuan HP (horsepower/tenaga kuda). Pada saat sekarang piston engine untuk pesawat sudah jarang digunakan karena semenjak mesin jet di temukan,piston engine sudah kalah pamor. Tetapi masih ada juga beberapa pesawat yang menggunakan piston engine,terutama untuk sekarang piston engine masih akan dikembangkan untuk mesin berbahan bakar etanol.

Contoh mesin pesawat yang berjenis mesin piston adalah engine continental , lycoming ,dan lain-lain. Pesawat yang memakai mesin ini umumnya pesawat-pesawat pada saat perang dunia 2 atau pesawat ringan dan pesawat latih. Bahan bakar untuk pesawat mesin piston adalah aviation gasoline (avgas). Contoh : Embraer Ipanema 402B, pesawat ini adalah pesawat pertanian yang menggunakan mesin piston dan satu-satunya pesawat didunia yang menggunakan bahan bakar etanol 100 % murni.

B.GAS TURBINE ENGINE / MESIN TURBIN GAS / MESIN JET

Sekarang tinggalkan mesin piston.kita akan mulai membahas mesin turbine gas atau mesin jet. Mesin jet ini yang populer didunia penerbangan,kalau mesin piston tadi adalah mesin pembakaran dalam,kalau mesin ini adalah mesin pembakaran luar karena pembakarannya terjadi di luar sistem,gampangnya kalau mesin piston kita tidak bisa lihat apinya kalau mesin jet kita bisa melihat apinya. Jika kita lihat dari belakang exhaust (knalpot) akan kelihatan bagian dalamnya. Mesin jet ini langkahnya sama dengan mesin piton yaitu intake-kompresi-ekaspansi-exhaust. Bedanya,kalu mesin piton semua kerjanya dilakukan oleh piston di dalam silinder kalau mesin jet setiap tahap dilakukan oleh alat/komponen yang berbeda-beda. Mesin jet mengikuti siklus braython dalam thermodinamika. Intake terjadi di inlet duct yaitu lubang pemasukan di depan engine. Kompresi di lakukan oleh kompressor. Ekspansi terjadi di combustion chamber/ruang pembakaran dan diteruskan ke turbin. Exhaust terjadi di exhaust nozzle. Mesin turbine gas pada pesawat awal mulanya di dahului oleh mesin jet (turbojet engine),dari turbojet ini lalu lahirlah turunan-turunannya yaitu turbofan (turbojet yang diberi fan/kipas), turboprop (turbojet yang diberi propeller/baling-baling). Bahan bakar gas turbine engine adalah avtur (aviation tubine fuel) atau aviation kerosene.

1.Turbojet

Turbojet adalah mesin jet yang paling awal,mesin ini banyak diaplikasikan pada pesawat tempur karena mampu menghasilkan kecepatan lebih dari mach 1 atau diatas kecepatan suara walaupun sebagian kecil mesin jet generasi awal belum mampu mencapai mach satu tetapi diera sekarang mesin jet sudah mampu menghasilkan kecepatan melebihi kecepatan suara. Contoh pesawat yang menggunakan mesin turbojet adalah Northrop F-5 yang dimiliki TNI Angkatan Udara. Pabrik pembuatnya antara lain Roll Royce,General electric,dan lain-lain.

F-5 Tiger Menggunakan Mesin Turbojet 

Berikut adalah salah satu analisis untuk menghitung performa mesin jet ketika melaju pada ketinggian 12 Km. ( sumber : Elements of Propulsion Gas Turbine and Rocket; J.D Mattingly)

Gimana bro, pusing bro?itulah contoh hitungan analisis mesin pesawat terbang. kalau ada yang sedang penelitian performa propulsi pesawat atau ingin belajar dan bingung silahkan hubungi saya,nanti saya bantu.

2.Turbofan (Turbojet +Fan)

Turbofan adalah turunan mesin turbojet,komponennya sama dengan mesin turbojet tetapi yang membedakan adalah mesin turbofan ditambahkan fan (kipas) di depan inletnya. Kelebihan mesin jenis ini adalah lebih efisien dari segi tenaga yang dihasilkannya karena gaya dorong/thrust yang dihasilkan bukan hanya dari pembakaran tetapi juga thrust dingin (cold thrust) dari fan yang dibypass pada engine atau dengan kata lain udara bypass/cold air adalah udara yang tidak ikut terbakar dalam ruang pembakaran. Pesawat yang memakai mesin ini rata-rata adalah pesawat penumpang seperti Boeing 737,747,Airbus A-320 dan lain-lain.Untuk pesawat tempur adalah Sukhoi Su-27, F-22 Raptor,F-16 dan lain-lain tetapi engine turbofan untuk pesawat tempur memiliki bypass ratio yang lebih kecil daripada engine turbofan yang digunakan untu pesawat penumpang. Pabrik pembuatnya antara lain Roll Royce,General electric,CFM,Lyulka Saturn,dan lain-lain. 

Mesin Turbofan Roll Royce Trent-500 

Lalu apa perbedaan antara mesin turbofan high bypass ratio dengan low bypass ratio?

Sebelum mengenal perbedaannya,kita akan mempelajari apa itu bypass ratio (BPR) dan bypass ratio ini hanya ada pada mesin turbofan. Bypass ratio adalah rasio laju aliran masa udara panas (hot air) yang terbakar pada mesin dengan laju aliran masa udara dingin (cold air) yang tidak terbakar di dalam mesin istilahnya setelah keluar dari fan, cold air akan langsung bypass atau jalan kebelakang hingga keluar nozzle mesin pesawat,sama seperti kalau rekan-rekan lewat jalan bypass pinggir kota,tidak perlu lewat dalam kota langsung saja lewat jalan bypass dan tembusnya nanti di batas keluar kota tersebut. Dalam ilmu propulsi,bypass ratio disimbolkan dengan alphabet alpha.

Untuk kegunaan,simplenya turbofan dengan low bypass ratio dipakai kebanyakan untuk mesin pesawat tempur,kalau high bypass ratio dipakai di pesawat sipil. Penampakannya kalau dilihat di dunia nyata,lihat saja mesin pesawatnya kalau diameter inletnya besar atau bulat besar-besar sudah pasti itu turbofan high bypass ratio.

Lyulka AL-31 Low Bypass Ratio 

Rolls Royce Trent 1000 High Bypass Ratio 

Gambar di atas adalah perbedaan turbofan lowbypass ratio mesin pesawat Lyulka AL -31yang digunakan pada pesawat tempur Sukhoi SU-30 dan mesin pesawat high bypass ratio Rolls Royce Trent-1000 yang digunakan pada pesawat Boeing 787 . Untuk mempelajari tentang perhitungan bypass ratio,silahkan download buku yang judulnya Elements of Gas Turbine & Rocket J.D Mattingly.

3. Turboprop (Turbojet + Propeller)

Turboprop adalah turunan dari mesin turbojet bedanya pada turboprop di depannya diberi baling-baling (propeller). Kelebihan mesin ini adalah efisiensi tenaga yang dihasilkan cukup tinggi dan pesawat yang menggunakan turboprop tidak membutuhkan landasan yang panjang untuk tinggal landas. Tenaga yang dihasilkan dari mesin turboprop adalah 85 % dari propellernya dan 15 % dari gas panas yang dibuang ke exhaust. Pesawat yang menggunakan turboprop adalah Hercules C-130, Airbus A-400 Military,N-250,Antonov An-140,dan lain-lain. Pabrik pembuat mesin turboprop adalah Pratt & Whitney Canada,General electric,Roll Royce,dan sebagainya.

Pesawat Antonov AN-140 menggunakan mesin turboprop Klimov TV3-117 

Apa Itu Turboprop Free Turbine dan Turboprop Direct Drive?

Mesin turboprop dibagi menjadi dua yaitu turboprop free turbine dan turboprop direct drive.

Turboprop Free Turbine 

Mesin turboprop free turbine adalah mesin turboprop yang menggunakan dua buah turbine yang berbeda fungsinya. Yang satu turbine untuk memutar kompresor yang satunya lagi untuk memutar propeller atau baling-baling. Kedua turbin ini sama-sama digerakkan oleh semburan gas panas dari combustion chamber. Untuk membedakan pesawat yang pakai turboprop free turbine,rekan-rekan lihat saja letak exhaustnya atau knalpotnya. Pesawat terbang fix wing atau bersayap tetap,rata-rata exhaust atau knalpot mesinnya terletak dibelakang. Sekarang bayangkan kalau mesin pesawat yang mesinnya terletak di depan,berarti tidak mungkin exhaustnya terletak di belakang.Kalau exhaustnya di belakang nanti asapnya masuk ke kokpit dan menyebabkan pilot batuk-batuk. Berarti,exhaustnya kalau tidak di bawah mungkin di samping kanan dan kiri. Nah,walaupun tidak semua mesin turboprop free turbine exhaustnya atau knalpotnya di samping kanan dan kiri,tetapi cara saya membedakan dengan itu tadi karena kebanyakan ada di kanan dan kiri jadi untuk membedakannya karena kita tidak mungkin mau naik-naik atau mendekat ya lihat saja letak knalpot atau exhaustnya. Kalau ingin mengetahui lebih akurat pesawat tersebut pakai turboprop free turbine atau tidak ya dengan membuka mesinnya,dan melihat langsung.

Turboprop Direct Drive 

Kalau mesin turboprop direct drive itu sama dengan mesin jet biasa. Maksudnya direct drive yaitu baik antara kompresor dan turbin semua terhubung dengan satu shaft atau sumbu. Cara membedakannya berarti kebalikan dari cara membedakan mesin turboprop free turbine tadi. Kalau turboprop free turbine tadi dilihat knalpotnya ada di kanan dan kiri. Kalau turboprop direct drive,letak exhaustnya atau knalpotnya ada di belakang atau di bawah. Untuk inletnya atau lubang masuk udaranya biasanya ada di belakang propeller di bagian bawah atau di belakang propeller di kanan-kiri.

Apa itu Propeler Control System? dan Apa itu Sudut Feather pada Propeller?

Sebelum kita membahas feather,coba rekan-rekan jawab pertanyaan ini

Kalau mesin pesawat turbojet atau turbofan bisa melakukan thrust reverse dengan membalikkan arah thrust atau gaya dorong pesawat ke arah berlawanan sehingga pesawat bisa berhenti saat landing atau mendarat. Pertanyaannya bagaimana dengan pesawat turboprop yang pakai propeller atau baling -baling? Apakah baling-balingnya tiba-tiba arahnya diputar? Bisa rontok mesinnya nanti.

Saat pesawat bermesin turboprop taxi mau keluar landasan pacu,maka tenaga mesinnya tidak dibesarkan alias di gas pelan-pelan. Tetapi,bagaimana dengan RPM konstan atau tenaga mesin konstan tetapi kecepatan pesawat bisa diatur naik atau turun?

Sebelum mempelajari propeler,rekan-rekan juga harus tau bagian bagian dari propeler itu sendiri. Bagian-bagian propeler bisa dilihat pada gambar di bawah.

Untuk menjawab pertanyaan di atas tadi yaitu dengan menggunakan propeller control system atau sistem kontrol propeler atau baling-baling salah satunya adalah mengubah sudut propeller tadi menjadi posisi feather,unfeather ,atau posisi BETA/fine pitch/ground pitch. Feather adalah posisi dimana trailing edge dan leading edge propeler diposisikan tegak lurus atau hampir mendekati 90o dengan sumbu longitudinal pesawat atau bahasa kerennya baling-balingnya kalau dilihat dari depan seperti posisi kalau rekan-rekan mengiris bawang merah. (untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini).

Sedangkan unfeather adalah posisi dimana trailing edge dan leading edge propeler diposisikan sejajar dengan sumbu longitudinal pesawat atau sudutnya hampir mendekati 0o istilahnya kalau dilihat dari depan,posisi propelernya seperti posisi baling-baling kipas angin. Kalau fine pitch atau Beta atau ada yang menyebutnya ground pitch adalah dimana posisi sudut propeler diposisikan antara 0o sampai 90o,bisa 11o , 15o ,atau 20o tergantung merk propelernya karena setiap propeler atau mesin turboprop yang berbeda merk atau pabrikan,sudut feather,unfeather/,atau fine pitchnya berbeda-beda. Untuk apa sebenarnya insinyur propulsi membuat propeler yang bisa diubah-ubah sudutnya? Jawabannya sederhana,karena keperluannya banyak. Bisa untuk membantu pengereman,bisa membantu pesawat untuk mengurangi drag atau gaya hambat jika mesin mati ,dan sebagainya.

Simplenya,

Ketika posisi unfeather, maka drag atau gaya hambatnya terbesar,tetapi thrust atau gaya dorong pesawat jadi tinggi. Posisi ini dipakai saat pesawat sedang terbang dalam kecepatan tinggi,tetapi resikonya itu tadi,gaya hambatnya besar sehingga boros bahan bakar.

Ketika posisi feather,maka drag atau gaya hambatnya paling kecil,tetapi thrust atau gaya dorongnya tidak ada alias pesawat tidak bisa berjalan. Posisi ini dipakai ketika pesawat di darat sedang parkir atau ketika di atas udara dan mesin pesawat mati,maka pilot harus melakukan prosedur gliding atau melayang-layang sampai mendarat di landasan terdekat. Untuk membantu pilot dalam mengurangi gaya hambat atau drag saat gliding,maka ketika mesin mati,pilot akan memposisikan propelernya dalam posisi feather. (ingat kejadian jatuhnya pesawat Hercules di medan kemarin, ketika diperiksa,ternyata propeler mesinnya berada dalam propeler kondisi feather).

Ketika posisi fine pitch,posisi inilah yang paling banyak dioperasikan selama pesawat sedang terbang. Posisi fine pitch berarti posisi ini adalah posisi tengah-tengah atau aman untuk propeler atau bahasa kerennya adalah posisi wuenak (Pewe). Gaya hambatnya tidak besar-besar amat dan gaya dorongnya tidak kecil-kecil amat. Setiap merk mesin turboprop berbeda sudut fine pitchnya. Masing-masing punya posisi wuenaknya sendiri-sendiri.

Pertanyaannya, bagaimana cara mengganti sudut propeler padahal mesin pesawat sedang berputar ?. Bayangkan saja kipas angin yang sedang berputar,tiba-tiba kalian ganti sudut baling-balingnya pakai tangan. Sudah pasti kalian butuh betadine untuk mengobati tangan. Lalu bagaimana propeler atau baling-baling pesawat sekencang itu dapat diubah sudutnya? Jawabannya adalah dengan tekanan oli atau fluida. Untuk mengubah sudut propeler tidak dilakukan secara langsung dengan cara menyentuhkan alat dengan alat,tetapi melalui perantara fluida yang bisa ditekan. 

Alat untuk mengubah sudut propeler disebut governor. Governor pada mesin turboprop ada dua yaitu governor propeler dan overspeed dan governor propeler inilah yang ditekan oleh oli bertekanan dan governor akan bergerak maju mundur. Jadi,walaupun baling-baling sedang berputar tetap tidak masalah diubah sudutnya karena perantaranya menggunakan fluida atau oli tadi,bukan alat dengan alat. 

4. Turboshaft ( Turbojet + Shaft )

Turboshaft adalah mesin turbojet yang ditambahkan shaft. Shaft dalam bahasa Inggris artinya sumbu,tapi shaft pada mesin artinya material poros/material sumbu yang digunakan sebagai penghubung, bisa ke propeller,ke mesin pabrik,dan lain-lain. Untuk lebih paham gambarannya bisa lihat pada gambar. Turboshaft banyak digunakan pada berbagai macam fungsi. Orang penerbangan menggunakan turboshaft untuk mesin helikopter, teman-teman kita di perminyakan menggunakan turboshaft untuk pompa minyak, teman kita di perkapalan menggunakan turboshaft untuk hovercraft dan mesin kapal laut yang menggunakan mesin gas turbin. Tetapi di sini kita akan membahas turboshaft untuk penerbangan khususnya helikopter yang menggunakan mesin turboshaft,bukan helikopter bermesin piston. Turboshaft dan turboprop masih bersaudara,mereka memiliki persamaan dan juga perbedaan. Daya yang dihasilkan kedua mesin tersebut sama-sama dinyatakan dalam satuan tenaga kuda (Horse Power),kalau turboshaft namanya satuan dayanya SHP (Shaft Horse Power),berbeda dengan mesin yang lain yaitu turbojet dan turbofan yang menggunakan besaran thrust dengan satuan newton. Mesin turboprop kan turbojet+propeller (baling-baling) dan Turboshaft pada helikopter sama-sama pakai baling-baling,lalu apa perbedaannya antara turboprop dengan tuboshaft? Kenapa mesin pesawat hercules disebut turboprop sedangkan mesin helikopter Kamov-52 disebut turboshaft padahal sama-sama pakai baling-baling. Kita lihat gambar dibawah ini.

Simplenya,Turboprop baling-balingnya terletak di depan mesin, kalau turboshaft ada yang di depan dan ada juga yang shaft atau material porosnya terletak dibelakang mesin tergantung kegunaannya. Turboprop didesain untuk langsung dihubungkan dengan propeller (baling-baling) ,kalau turboshaft tidak langsung dihubungkan dengan baling-baling,Kalau di helikopter letak baling-balingnya di atas karena shaft mesinnya di hubungkan dengan connecting perpendicular shaft ( batang penghubung yang tegak lurus) atau kalau orang maintenance menyebutnya transmisi,jadi shaft yang lurus kebelakang/kedepan disambungkan dengan shaft tegak lurus yang mengarah keatas untuk menggerakkan baling-baling helikopter. Kesimpulannya turboprop langsung dihubungkan dengan baling-baling (propeller),kalau turboshaft tidak langsung dihubungkan dengan baling-baling.

5. Ramjet

Ramjet adalah salah satu turunan dari mesin jet yang tidak bisa digunakan pada keadaan diam/tidak bergerak. Jika turbojet,turbofan,turboprop dapat dinyalakan atau digunakan saat pesawat dalam kondisi diam atau tidak bergerak,maka ramjet di sini tidak bisa dinyalakan jika pesawat tidak bergerak. Itu artinya,untuk menggunakan mesin ramjet harus dipasang pada kendaraan lain dan ketika kendaraan itu melaju pada kecepatan tertentu barulah ramjet akan menyala. Ramjet sering disebut sebagai flyingstovepipe (pipa kompor terbang )atau athodyd ( aero thermodynamic duct) karena desain ramjet sangatlah sederhana dibandingkan turbojet,turbofan,dan turboprop. Ramjet tidak menggunakan kompresor axial untuk mengkompresi udara,itu kenapa ramjet tidak bisa digunakan ketika pesawat sedang diam karena ketika pesawat diam tidak ada udara yang terhisap ke dalam mesin ramjet. Ramjet akan hidup efektif ketika sudah melaju pada kecepatan mach 1 atau 1 kali kecepatan suara setelah itu mesin ramjet dapat efektif melaju sampai kecepatan mach 6. Mesin ramjet digunakan pada pesawat experimental atau pesawat uji coba,tidak digunakan pada pesawat komersil untuk penumpang atau barang. Pesawat yang menggunakan ramjet antara lain SR-71 Blackbird,Lockheed X-7,Nasa X-15,dan sebagainya. Mesin ramjet memiliki turunan atau versi lain yang disebut scramjet yang akan dibahas selanjutnya.

Pesawat X-15 menggunakan mesin ramjet 

6. Scramjet ( Supersonic Combustion Ramjet )

Scramjet atau supersonic combustion ramjet adalah salah satu mesin turunan ramjet.yang menggunakan udara dengan kecepatan supersonik untuk pembakarannya. Setiap mesin jet baik itu turbojet,turbofan,turboprop,turboshaft,atau ramjet mewajibkan udara yang masuk untuk dibakar pada combustion chamber atau ruang pembakaran harus dalam kecepatan subsonik atau M<1. Hal tersebut tidak berlaku untuk mesin scramjet. Sesuai namanya supersonic combustion ramjet (scramjet) yaitu udara yang mengalir untuk dibakar harus dalam kecepatan supersonik dan menyebabkan mesin scramjet memiliki efisiensi lebih tinggi dan mampu melaju hingga kecepatan mach 24.

Pesawat X-43A NASA menggunakan mesin scramjet 

Bagaimanakah Cara Memberi Nomor Mesin Pesawat ?

Tidak seperti motor atau mobil yang hanya punya satu mesin,pesawat ini terutama pesawat transport memiliki mesin yang jumlahnya lebih dari satu. Oleh karena itu,Insinyur propulsi pesawat membuat aturan tentang penomoran mesin pesawat yang intinya adalah dari sebelah mana nomor mesin pesawat dihitung,yang mana nomor satu,yang mana nomor dua,dan seterusnya. Sebelum belajar penomoran mesin pesawat,terlebih dahulu kita harus mengenal posisinya. Selama ini rekan-rekan belajar bahasa Inggris kalau kiri artinya left kalau kanan right. Left dan right adalah masuk kelas kata adverb atau kata keterangan. Di penomoran mesin pesawat,right dan left itu tidak digunakan. Penomoran mesin pesawat menggunakan bahasa Inggris kiri dan kanan tetapi bukan left dan right melainkan port dan starboard. Itulah guys uniknya penerbangan,bahasa inggrisnya lain dari bahasa Inggris kebanyakan. Port dan starboard ini kalau diartikan bahasa Indonesia yaitu kiri dan kanan,bedanya kalau left dan right itu masuk kelas kata adverb atau keterangan,kalau port dan starboard masuk kelas kata benda atau noun yang artinya sisi kiri dan sisi kanan. Jadi untuk menyebut mesin pesawat sebelah kiri kita menyebutnya port engine,kalau kanan starboard engine.

Penomoran mesin pesawat dimulai dari kiri ke kanan berdasarkan pandangan pilot,jadi hitungnya ketika kalian ada di dalam kokpit,bukan ketika kalian sedang menatap pesawat dari depan. Kenapa harus dari kiri ? ingat letak duduk kapten pilot atau pilot in command. Kapten pilot duduk di sebelah kiri atau kursi kiri di kokpit. Karena jumlah mesin pesawat bermacam-macam,ada yang dua mesin,ada yang tiga,dan bahkan ada yang enam. Perbedaan jumlah mesin juga yang menyebabkan nama dan nomor mesinnya berbeda. Di bawah ini adalah gambar susunan mesin pesawat dan juga throttle atau bahasa kerennya gas pesawat.

Pesawat bermesin dua

Kiri : nomor mesin pesawat ; Kanan : nomor throttle mesin pesawat

Nomor 1 mesin sebelah kiri atau port engine

Nomor 2 mesin sebelah kanan atau starboard engine

Pesawat bermesin tiga

Kiri : nomor mesin pesawat ; Kanan : nomor throttle mesin pesawat 

Nomor 1 mesin sebelah kiri atau port engine

Nomor 2 mesin tengah atau center engine

Nomor 3 mesin sebelah kanan atau starboard engine

Pesawat bermesin empat

Kiri : nomor mesin pesawat ; Kanan : nomor throttle mesin pesawat 

Nomor 1 mesin sebelah kiri paling ujung atau port outer engine

Nomor 2 mesin sebelah kiri dekat dengan badan pesawat atau port inner engine

Nomor 3 mesin sebelah kanan dekat dengan badan pesawat atau starboard inner engine

Nomor 4 mesin sebelah kanan paling ujung atau starboard outer engine

Pesawat bermesin enam

Kiri : nomor mesin pesawat ; Kanan : nomor throttle mesin pesawat 

Nomor 1 mesin sebelah kiri paling ujung atau port outer engine

Nomor 2 mesin sebelah kiri dan posisi tengah atau port middle engine

Nomor 3 mesin sebelah kiri dekat dengan badan pesawat atau port inner engine

Nomor 4 mesin sebelah kanan dekat dengan badan pesawat atau starboard inner engine

Nomor 5 mesin sebelah kanan dan posisi tengah atau starboard middle engine

Nomor 6 mesin sebelah kanan paling ujung atau starboard outer engine

Lalu Apa Itu Afterburner?

Ya betul after=setelah, burner=pembakaran, setelah pembakaran. Maksudnya pembakaran yang dilakukan setelah pembakaran,bahasa orang awam “mesin pesawatnya nyembur” yang seperti gambar di atas itulah afterburner,ketika di lubang exhaust menyemburkan gas panas/api untuk menambah kecepatan. Afterburner adalah thrust augmentation,sistem penambahan thrust yang dilakukan dengan menambahkan bahan bakar kembali untuk dibakar di exhaust nozzle dengan tujuan menambah thrust atau daya dorong. Biasanya diaplikasikan pada pesawat tempur,kalau pesawat penumpang ya bakalan jadi kambing guling pesawat dan mahluk-mahluk didalamnya. Kalau afterburner sudah paham,sekarang kita lanjut ke dump and burn.

Beberapa pesawat tempur mampu melakukan dump and burn. Dump and burn adalah membuang bahan bakar ke udara pada bagaian belakang mesin kemudian bahan bakar tersebut dibakar diluar mesin pesawat. Kalau rekan-rekan tidak jeli,sering keliru membedakan afterburner dengan dump and burn. Membedakannya mudah,lihat saja pada gambar. Kalau afterburner apinya smooth atau lurus dan tekanannya besar,kalau dump and burn apinya berantakan dan tekanannya kecil seperti korek gas. Kalau afterburner dipakai untuk thrust augmentation atau penambahan thrust,kalau dump and burn hanya untuk pertunjukan. Afterburner,bahan bakarnya disemburkan sejak di dalam nozzle atau knalpot kalau dump and burn di bakar ketika bahan bakar sudah di udara atau sudah di luar.

Apa Itu Thrust Reverse?

Thrust reverse,sesuai namanya berarti thrust yang dibalikkan. Thrust reverse adalah proses membalikkan thrust atau gaya dorong pesawat yang ditimbulkan mesin pesawat ke arah yang berlawanan. Thrust reverse ini salah satu pengereman yang digunakan oleh pesawat. Jenis pengereman dengan thrust reverse ini dilakukan saat landing. Saat pesawat landing,seorang pilot akan mengandalkan semua alat pengereman untuk mempercepat proses pengereman saat di runway dan salah satu cara yang digunakan adalah dengan thrust reverse. Thrust reverse ini cara pengereman yang memberi pengaruh paling besar terhadap pengereman pesawat saat landing. Tanpa ada thrust reverse,bisa dipastikan pesawat dapat tergelincir pada ujung landasan atau overrun jika landasan tersebut memiliki panjang yang kritis untuk pendaratan sebuah pesawat. Ketika pesawat landing,kita bisa mengetahui kapan pesawat mengaktifkan thrust reverse. Hitunglah dalam beberapa detik setelah roda belakang menyentuh landasan dan rekan -rekan akan mendengar suara gemuruh yang dikeluarkan oleh pesawat tersebut. Nah itulah thrust reverse pesawat sedang bekerja. Jika rekan-rekan ada di didalam pesawat,setelah pesawat touchdown atau menyentuh landasan pacu,akan terdengar suara gemuruh dari dalam kabin selama beberapa saat,bahkan jika rekan-rekan duduk di dekat jendela yang dapat melihat mesin pesawat,maka thrust reverse dapat terlihat ketika sedang terbuka.

Apa Itu Spike / Aerospike ?

Aerospike atau spike adalah bagian dari inlet mesin pesawat yang runcing kedepan. Aerospike ini dibuat bukan sebagai penghias atau untuk mempercantik mesin pesawat,tetapi aerospike ini efektif digunakan saat pesawat bergerak dalam kecepatan transonic atau supersonic. Udara yang masuk sebagai syarat pembakaran di dalam combustion chamber harus bergerak dalam kecepatan subsonic. Jika pesawat bergerak dalam kecepatan diatas mach 1,maka dibutuhkan alat supaya kecepatan udara yang masuk mesin menjadi subsonic dan alat itu adalah aerospike. Aerospike yang terletak di didepan akan memecah aliran udara dan membentuk shock wave,sehingga udara yang terletak di belakang shock wave dan masuk ke mesin dalam kecepatan subsonic. Aerospike pada pesawat dengan kecepatan tinggi di atas kecepatan suara seperti SR-71 Blackbird memiliki aerospike yang lebih panjang dan runcing.

Apa itu Kompresor Axial dan Setrifugal Pada Mesin Jet?

Apa itu Stage dan Spool ?

Kiri : Kompresor Axial dengan Blade

Kanan : Kompresor Sentrifugal Menggunakan Impeller 

Kompresor adalah bagian mesin pesawat terbang untuk mengompresi udara atau menekan udara yang akan dibakar di combustion chamber. Kompresor pada mesin jet dibagi dua yaitu axial dan sentrifugal. Kompresor axial berarti kompresor tersebut menekan udara searah atau sejajar dengan garis sumbu mesin atau ke arah horizontal. Kompresor centrifugal kebalikan dari axial yaitu menekan udara dengan arah tegak lurus atau vertikal dengan garis sumbu pesawat. Kompresor axial menggunakan blade kalau centrifugal menggunakan impeller. Semua ada untung dan ruginya. Kalau axial untungnya blade kompresornya ringan,masa udara yang kompresi sangat besar,tetapi Kelemahannya jika bladenya lepas maka mesin bisa meledak jika blade tersedot kebelakang dan merusak komponen di belakangnya. Kompresor centrifugal kelebihannya jika lepas tidak sebahaya yang axial,masa yang dihisap juga besar,Perawatannya mudah,tetapi Kelemahannya lebih berat.

Kalau stage adalah ukuran untuk menyebut jumlah susunan blade kompresor axial mesin jet. Kompresor axial mesin jet disusun semakin kebelakang semakin kecik dengan diameter duct yang juga semakin kecil sehingga udara yang termampatkan semakin memiliki tekanan tinggi karena pengecilan diameter mesin. Sama seperti rekan-rekan yang menutup sebagian lubang selang air maka tekanan air semakin tinggi. Jumlah penampang susunan blade kompresor axial itulah yang disebut stage.

Spool adalah ukuran untuk menyebut jenis susunan kompresor dan turbin. Kompresor terdiri dari low pressure compressor dan high pressure compressor begitu juga untuk turbin yaitu low pressure turbine dan high pressure turbine. Kalau mesin jet hanya terdiri dari satu kompresor dan satu turbin maka disebut single spool. Kalau mesin jet terdiri dari low dan high compressore serta turbine maka disebut two spool. Kalau ada tiga seperti low pressure compressor,high pressure compressor,dan ditambah fan atau kipas maka disebut three spool.

Apa itu APU dan GPU ?

Bagaimana Cara Menghidupkan Mesin Pesawat Terbang?

Sebelum memahami APU dan GPU,sekarang jawablah pertanyaan dibawah. 

Kalau menghidupkan sepeda motor bisa di engkol pakai kaki atau kick start, bagaimana kalau mobil? Apakah bisa diengkol ? Apalagi pesawat. 

Kalau motor mogok,solusinya didorong supaya mesinnya hidup. Kalau mobil? Oke lah mobil mungkin bisa didorong. Tetapi kalau pesawat? Siapa yang mau dorong. 

Mesin sepeda motor kalau mau dinyalakan dipancing dengan dinamo start,tenaga dinamonya mengambil dari aki,sama seperti mobil. Kalau pesawat,apakah pakai aki untuk mesin jet sebesar itu? Mau berapa buah akinya? 

Lalu bagaimana menghidupkan mesin pesawat? Prinsip menghidupkan pesawat ini sebenarnya menggunakan filosofi yang cukup terkenal yaitu “Diatas orang hebat,masih ada yang lebih hebat lagi. Di atas pak lurah masih ada pak camat. Di atas pak camat masih ada pak bupati”. Hal itu sama saja dengan APU. Untuk menghidupkan mesin jet yang besar,membutuhkan mesin jet yang berukuran kecil dan itulah APU dan jika APU dimatikan maka untuk menghidupkan APU menggunakan energ listrik dari baterai.

APU pesawat dan letaknya

APU adalah Auxiliary Power Unit, yaitu mesin jet mini yang dipasang pada ujung ekor pesawat yang berfungsi mensuplai energi listrik untuk pesawat seperti lampu dan sistem lainnya ketika mesin utama pesawat dimatikan dan juga menyediakan udara bertekanan atau bleed air untuk menghidupkan pesawat. Kenapa ketika parkir,mesin pesawat harus mati?. Jawabannya sesuai peraturan undang-undang dan bayangkan jika mesin pesawat hidup saat parkir dimana banyak orang yang lalu lalang bongkar bagasi,ada orang yang mensuplai catering,bahkan kalau yang tidak pakai garbarata,jelas ada penumpang yang berseliweran disekitar pesawat bersiap mau masuk kedalam pesawat. Kalau mesin pesawat tidak dimatikan jelas akan mengganggu dan orang sekitar rawan tersedot mesin pesawat. Ketika mesin utama pesawat mati,sedangkan beberapa sistem seperti sistem penerangan kabin,radio pesawat,AC pesawat,dan lainnya harus dihidupkan. Untuk mensuplai kebutuhan energi listrik saat pesawat parkir dan mesin utama dimatikan maka pesawat membutuhkan suplai energi yaitu berasal dari APU dan GPU.

Selain untuk mensuplai listrik,APU juga digunakan untuk menghidupkan mesin pesawat. Untuk mesin pesawat jet yang berukuran besar,tidak mungkin dihidupkan dengan cara memancing mesin dengan dinamo seperti motor yang disambung ke aki. Menghidupkan mesin pesawat membutuhkan sistem pneumatic yaitu memberikan tekanan pada turbin dengan bleed air yang dihasilkan dari APU.

GPU Pesawat Terbang

GPU adalah Ground Power Unit,yaitu alat yang digunakan untuk mensuplai energi listrik yang berada di bandara dan terpisah dengan pesawat. GPU ini digunakan kalau APU tidak berfungsi atau digunakan juga untuk menghidupkan APU. Beberapa bandara membatasi penggunaan APU karena faktor pencemaran suara yang dihasilkan oleh APU,oleh karena itu alternatif lain selain APU adalah dengan GPU. GPU ini biasanya ditarik oleh mobil atau traktor dan ada juga yang fixed GPU yaitu kabel GPU sudah tertanam di dalam tanah, tidak ditarik lagi dengan mobil. Jika bleed air dari APU kurang cukup untuk mensuplai bleed air atau jika APU pesawat rusak,maka alat cadangan yang digunakan untuk menyuplai bleed air adalah dengan air star cart.

air start cart 

Dibawah ini adalah beberapa metode untuk menghidupkan mesin pesawat :

• Metode Electric 
• Metode Catridge 
• Metode Iso Propyl Nitrate 
• Metode Bleed Air atau Pneumatic 

Diantara beberapa metode mengihidupkan pesawat di atas,hanya dua yang terkenal yaitu menghidupkan pesawat dengan metode electric dan bleed air. Metode electric banyak dilakukan untuk pesawat capung atau pesawat berukuran kecil,prinsipnya sama dengan menghidupkan mesin motor yang menggunakan dynamo start.

Metode dengan bleed air atau pneumatic ini yang paling populer untuk menghidupkan mesin pesawat terutama pesawat penumpang bermesin turbofan seperti Boeing 737-800,Airbus A-330,dan lain-lain. Metode dengan bleed air ini adalah prinsipnya memancing putaran mesin (bisa memancing lewat turbin atau high pressure compressor ). Udara bertekanan tinggi (bleed air) yang dihasilkan dari APU digunakan untuk memutar high pressure compressor atau turbin. Memancing dengan cara memutar high pressure compressor atau turbin maksudnya adalah dengan meniup,tetapi yang meniup bukan manusia tetapi yang meniup adalah oleh bleed air atau udara bertekanan tinggi dari APU tadi. 

Karena bleed air atau udara bertekanan tadi sangat kuat,maka setelah high pressure compressor atau turbin tadi tertiup,maka turbin atau kompresor akan berputar diimbangi dengan semprotan bahan bakar serta penyalaan,maka setelah itu lama-kelamaan mesin utama pesawat akan terpancing dan menyala secara mandiri. Setelah mesin pesawat menyala,kabel GPU di lepas dari pesawat. Untuk memantau pergerakan putaran mesin saat dinyalakan,pilot akan memantau indikator EGT (Exhaust gas Temperature) pada kokpit.

Kesimpulan cara menyalakan pesawat tadi adalah “pak lurah menghidupkan pak camat dan pak camat menghidupkan pak bupati. Baterai menghidupkan APU,dan APU menghidupkan mesin pesawat”.

Apa Itu Engine Wash atau Compressor Wash ?

Engine wash adalah mencuci atau membersihkan komponen bagian dalam mesin dengan air atau dengan cairan kimia lainnya. Hal ini biasanya dilakukan oleh teknisi maintenance pesawat saat kegiatan perawatan. Engine wash dilakukan untuk menghilangkan kotoran yang menempel pada blade di kompresor mesin pesawat. Tidak usah jauh-jauh,bayangkan saja kipas angin rekan-rekan jika sebulan tidak pernah dibersihkan. Kipas angin yang tidak dibersihkan sudah pasti banyak debu-debu halus yang menempel pada baling-baling kipas dan jelas membuat kipas jadi berat berputar. Hal itu sama saja pada mesin pesawat terutama bagian kompresor. Jika tidak dilakukan engine wash ini,sudah pasti kotoran-kotoran akan banyak yang menempel pada blade kompresor. Engine wash ini hanya dilakukan untuk mesin turbojet atau mesin jet,bukan untuk mesin piston. Cara membersihkan komponen bagian dalam mesin antara mesin turbojet dan turboprop berbeda. Perbedaaanya hanya terletak dari arah penyemprotannya saja,kalau mesin turbojet atau turbofan disemprot dari depan inlet,kalau turboprop jenis free turbine disemprotnya dari lubang inlet yang ada di belakang propeller atau baling-baling. Kalau prajurit teknisi TNI AU lebih sering menyebutnya compressor wash. Engine wash ini dilakukan dengan memanfaatkan putaran mesin. Media untuk membersihkan komponen mesin ini bermacam-macam. Bisa menggunakan air saja atau air yang ditambah detergent (detergent yang digunakan bukan detergent untuk mencuci baju,tetapi ada sendiri detergent untuk mencuci komponen mesin pesawat, biasanya pakai magnus solvent atau abrasive detergent. Kalau saya menyebutnya magnusol ),kalau pakai magnusol ini sifatnya abrasive kuat atau mampu mengikat kotoran dengan kuat.

Pertanyaannya,air kan kalau kena panas menguap, sedangkan kompresor wash ini kan dilakukan dalam keadaan mesin harus berputar. Kalau mesin berputar otomatis mesin menyala dan air yang disemprotkan bukannya membersihkan mesin malah menguap karena panas dari mesin yang menyala tadi. Berarti bagaimana cara melakukan engine wash dengan mesin harus berputar,tetapi mesin tidak menyala?. Jawabannya sangat sederhana,tadi di atas kan rekan-rekan sudah belajar APU,nah tenaga untuk memutar mesin pesawat saat engine wash in dilakukan dengan APU atau orang penerbangan menyebutnya “Dry Motoring”. Dry motoring berarti mesin tersebut berputar tidak menggunakan tenaga mesin pesawat itu sendiri melainkan menggunakan bleed air atau udara bertekanan dari APU. Kalau pakai bleed air otomatis mesin tidak panas karena tidak menyala. Ketika dilakukan engine wash ini,teknisi harus melepas konektor EEC atau ( Electronic Engine Controllers ) dan pilot harus menutup fuel valve atau close fuel valve yaitu katup pengatur atau penyumbat bahan bakar supaya saat APU meniupkan tenaga pneumatic tadi atau bleed air,tidak ada bahan bakar yang menyala,sehingga tidak terjadi pembakaran pada mesin walaupun bleed air sedang memutar mesin. Bayangkan kalau sampai mesin menyala saat engine wash dilakukan,ya akan repot urusannya nanti.

Apa itu Inlet Vortex atau Engine Vortex ?

Inlet vortex adalah keadaan dimana terjadi buritan atau pusaran udara di depan lubang inlet pada saat mesin pesawat menghisap udara. Hal inii terjadi karena udara yang bergerak bebas di sekitar mesin pesawat terutama di depan mesin pesawat yang akan masuk mesin terhalang oleh aspal landasan pacu dan badan pesawat sehingga ketika akan masuk mesin,buritan ini semakin membesar dan membentuk vortex. 

inlet vortex disimulasikan dengan software ANSYS CFX 

Rekan-rekan banyangkan saja kalau pernah beli kembang gula atau gula-gula kapas dan melihat penjualnya sedang membuat kembang gula yang berputar semakin membesar atau mungkin pernah melihat pusaran angin topan yang pertama kecil dan lambat laun membesar. Fenomena itu sama saja dengan inlet vortex ini. Bagi rekan-rekan yang hobi dalam foto-foto pesawat atau suka mengambil gambar pesawat,fenomena ini terlihat sangat indah,tetapi bagi orang penerbangan,fenomena ini sebenarnya fenomena yang ditakuti apalagi bagi pesawat-pesawat yang terbang pada bandara unpaved atau tidak beraspal alias terbang di landasan pacu berupa tanah.

Pesawat yang turbofan atau turbojet yang terbang pada landasan pacu tanah,jika pada mesinnya terjadi vortex ini maka kotoran-kotoran sampah,rumput,kerikil,dan lain-lain mudah tersedot. Lalu bagaimana cara menanggulangi inlet vortex ini pada pesawat turbofan atau turbojet yang sering mendarat di tanah?

Caranya adalah dengan menambah atau memodifikasi mesin pesawat dengan unpaved strip kit atau orang penerbangan menyebutnya dengan gravel kit. Gravel kit ini yang nantinya bertugas memecah buritan atau pusaran vortex ketika terbentuk di depan inlet mesin pesawat terbang. Dengan begitu,kotoran,kerikil,sampah,dan sebagainya tidak terhisap oleh mesin.