BAGIAN - BAGIAN GAS TURBINE ENGINE

Proses yang berlangsung pada motor turbin sama dengan proses yang berlangsung pada motor piston, hanya saja tempat dimana terjadinya proses yang berbeda. Pada piston engine, proses isap, kompresi, pembakaran dan ekspansi belangsung pada tempat yang sama (dalam ruang bakar) tapi waktu yang berlainan, sementara proses tersebut berlangsung aam tempat yang berlainan dengan waktu yang bersamaan pada gas turbin engine.

 

Pada umumnya motor turbin gas mempunyai bagian utama sebagai berikut :

1. Air inlet / bagian pemasukan udara

2. kompresor

3. Ruang bakar

4. Turbin

5. Accessory / alat - alat bantu

6. system - system :

• system starting
• system bahan bakar
• system peluasan
• system anti ice
• system pendingin, dll

Bagian - bagian utama semua motor turbin gas pada dasarnya adalah sama, hanya kadang - kadang nama bagian atau komponen agak berbeda karena adanya perbedaan terminology dari masing - masing pembuat / pabrik dari motor tersebut.

 

Faktor terbesar yang mempengaruhi bentuk konstruksi dari setiap motor turbin gas adalah tipe dai kompresor yang digunakan, yang ditentukan saat perencanaan.



PERRSYARATAN MOTOR PESAWAT UDARA

Agar dapat diandalkan dalam penggunaanya maka suatu motor pesawat terbang harus memiliki beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, dan diantaranya adalah sebagai berikut:

 

1. Ekonomis

Ekonomis dalam perawatan dan ekonomis dalam pemakain bahan bakar. Ekonomis dalam pemakaian bahan bakar dapat dilihat dari specific fuel consumption yang rendah dari engine tersebut.

specific fuel consumption untuk turbo jet dan ram jet adalah perbandingan antara fuel flow (lb/jam) dengan thrust (lb) dan untuk piston engine, perbandingan antara fuel flow (lb/jam) dengan brake horse power. masing - masing disebut "thrust specific fuel consumption" dan "brake specific fuel consumption". Untuk turbo prop, perbandingan antara fuel flow (lb/jam) dengan equivalent shaft horse power disebut "equivalent specific fuel consumption". Pada kecepatan rendah, piston engine dan turbo prop lebih efisien daripada turbo jet, sementara pada kecepatan tinggi turbo jet fisien.

 

2. Power weight ratio tinggi atau weight power ratio rendah

Power yang besar sementara berat ringan adalah factor penting untuk menentukan performance suatu engine.

 

3. Keandalan (reliability)

Motor harus dapat diandalkan (reliable), yaitu apabila motor dirawat diperlukan sesuai dengan apa yang dilakukan oleh pabrik pembuat motor tersebut dan tidak menyimpang dari peraturan - peraturan keselamatan kerja. Tidak akan gagal atau mudah rusak karena dilakukan pemeriksaan - pemerikasaan dan perawatan dengan sebaik - baiknya dan dilakukan oleh tenaga pelaksanaan yang berpengalaman. Motor akan mempunyai umur yang panjang dan waktuantara pemeriksaan (time between overhaul) yang semaksimal mungkin, menggunakan bahan bakar yang sehemat mungkin pada waktu terbang dengan kecepatan jelajah (cruising speed). Semua bagian perlengkapan mempunyai batas waktu pakai yang panjang / lama. Harganya murah dan mudah serta cepatdalam pelaksanaan pembongkaran dan pemasangannny bila waktu pakainya habis.

 

4. Ketangguhan (flexibility)

Motor harus tangguh (flexible), yaitu kondisi motor yang mampu bekerja tetap baik dengan halus pada segala putaran motor, dari putaran paling rendah sampai putaran yang maksimal dengan tenaga penuh, serta kondisi atmosfer yang berbeda - beda.

 

5. Keseimbangan (balance)

otor disebut seimbang (balanced) apabila bebas dari getaran. Motor yang ringan dan lentur akan menimbulkan getaran yang dapat mengurangi umur bagian - bagian atau unit - unit dari pesawat terbang dan mungkin dapat menghabiskan sama sekali umur pesawat terbang seluruhnya.

 

Pipa - pipa, kabel - kabel, instrument - instrument, dan perlengkapan lainnya akan menjadi rusak yang akhirnya fungsinya menjadi lemah, karena getaran motor yang berlebihan. salah satu cara untuk mengurangi getaran motor adalah merancang motor dengan silinder yang banyak. Maksudnya goncangan dan puntiran yang dihasilkan oleh motor dapat disalurkan ke silinder - silinder yang lain. Sedangkan goncangan - goncangan yang timbul oleh putaran poros engkol dapat diimbangi dengan memasang bobot kontra (counter weight).



THRUST (GAYA DORONG)

Pada saat pesawat terbang lurus dan mendatar, thrust sama besarnya dengan drag tapi berlawanan arah. Thrust  atau gaya dorong ini dihasilkan oleh engine untuk mendorong pesawat terbang. Semua engine mempunyai kemampuan untuk merubah energy panas menjadi energy mekanik. Pada pesawat terbang, thrust yang dihasilkan merupakan aplikasi dari hokum newton ke 2 dan 3.

Sir Isaac Newton mengatakan 1686 menyatakan bahwa:

Setiap benda yang diam akan tetap diam atau setiap benda bergerak akan tetap bergerak kecuali ada gaya luar yang mempengaruhinya (hokum Newton ke 1).

Jika massa konstan, maka gaya dorong sama dengan massa kali percepatan

F =  m . a

Dimana:

m = massa gas

a = percepatan

   = Ve – Vo

Ve = exhaust velocity

Vo = inlet velocity

 

F=m(Ve-Vo)

Setiap ada aksi maka akan timbul reaksi yang sama besarnya akan tetapi berlawanan arahnya (hokum Newton ke 3)

 

 

Thrust pada turbo jet

 

Motor dengan sumber tenaga dari panas yang diubah manjadi tenaga mekanis atau pancaran gas yang dirubah menjadi tenaga kinetis merupakan motor  yang dipakai unuk menggerakkan pesawat terbang. Bila  suatu masssa  udara  dipanaskan, maka gas tersebut mengembang, temperaturnya akan naik. Dengan demikian, tekanan dan kecepatan dari gas juga akan naik. Kenaikan tekanan dan kecepatan dapat dimanfaatkan sebagai gaya untuk menggerakkan blade turbin, bagian lain dari motor atau disemburkan ke atmosfer melalui pancaran gas.

 

Dari hokum Newton ke 2 dapat dinyatakan bahwa cara - cara untuk memperbesar gaya dorong adalah memperbesar massa udara dan memperbesar percepatan gas. Untuk menghasilkan gaya dorong yang besar, maka didesain beberapa jenis engine sebagai penggerak pesawat udara.

 

Turbo prop dan turbo fan dengan high by pass ratio menghasilkan thrust yang besar karena massa gas yang diperoleh sangat besar, sementara selisih kecepatan gas keluar dan gas masuk relative kecil.

 

Turbo jet, turbo jet yang memakai after burner an roket menghasilkan trust yang besar karena lisih keepatan gas keluar dengan gas masuk sangat tinggi, sementara massa gas yang diperoleh sangat relative kecil.

 

 

Gaya dorong oleh motor

 

Agar pesawat dapat terbang di udara, maka engine harus menghasilkan thrust untuk mendorong pesawat terbang. Untuk piston engine / propeller daya motor diukur dalam Brake Horse Power, sementara gas turbin engine diukur dalam pound thrust. Thrust yang dihasilkan oleh baling - balingdapat dibuat hubungan melalui rumus:

Trust baling - baling = (BHP/V) x effisiensi baling - baling

Trust baling - baling = gaya dorong yang dihasilkan baling - baling

BHP = daya motor effektif (Brake horse power)

V     = kecepatan terbag (velocity)

 

Jika diperlukan, thrust yang dihasilkan gas turbin engine dapat dikonversikan dalam satuan thrust horse power (t.hp)

t.hp = thrust x aircraft speed (m.p.h)/375 lb.mile per jam

1 hp = 375 lb mile per jam

 

Jika gas turbin engine menghasilkan thrust 4000 lb dan pesawat terbang pada kecepatan 500 m.p.h, maka:

t.h.p = 4000 lb x 500 m.p.h / 33.000 lb.mph

t.h.p = 6,666

 

Pesawat terbang dioperasikan pada power yang relative besar untuk memperoleh lift yang cukup untuk terbang. Pada saat pesawat take-off power motor dibuat maksimal ti waktunya dibatasi dan hampir tidak pernah lebih dari 2 menit, dan setelah pesawat mengudara power dikurangi saat climbing. Setelah climbing power dapat dikurangi lagi apabila pesawat telah mencapai ketinggian yang dianggap ideal untuk melakukan cruising dalam penerbangan tersebut.

 

Apabila berat tiap brake horse power (disebut specific weight) suatu engine dapat dikurangi, maka beban yang dapat dibawa pesawat makin tinggi dan engine performance makin besar. Melalui kemajuan tekhnologi daa pengolahan bahan dan desain piston engine pesawat terbang, setiap pengurangan berat 1 lb, power motor dapat dikurangi sebesar 1 hp.

PEMAKAIAN BAHAN BAKAR SPESIFIK

Pemakain bahan bakar spesifk (specific fuel consumption) untuk motor pesawat terbang diberi notsi “sfc”. Untuk motor piston maupun motor turbo prop, yang dimaksud dengan sfc adalah beratnya bahan bakar yang bakar setiap jam untuk menghasikan tenagakuda daya poros. Pemakain bahan bakar spesifik ini dapat ditulis sebagai berikut:

 

Dimana:

G = berat bahan bakar, lb

Shp = daya poros atau daya efektif dalam hp atau daya yang berguna untuk menggerakkan beban (=baling – baling)

Untuk motor turbo jet pemakain bahan bakar per jam tidak dibagi dengan N (shp) untuk mendapatkan sfc nya tetapi dibagi denga lb. gaya dorong (lb thrust), sehingga untuk motor turbo jet dikenal denga istilah thrust specific fuel consumption (tsfc).

 

Satuan dari tsfc ini adalah lbs. bb./lb. gaya dorong atau disingkat lbs./lb./jam

Contoh:

Hitunglah pemakaian bahan bakar suatu motor turbo prop yang menhasilkan 5000 hp daya poros, dimana pemakain bahan bakar spesifiknya adalah 0,45

Jawab:

Pemakaian bahan bakar spesifik = 0,45 lbs. bb./shp/jam, ini berarti bahwa motor turbo prop tadi membutuhkan 0,45 lbs bahan bakar per jam untuk memperoleh daya poros satu tenaga kuda (1 hp). Untuk memperoleh 5000 tenaga kuda daya  poros maka pemakaian bahan bakar adalah = 0,45 x 5000 = 2250 jb.bb/jam.

MOTOR TURBO SHAFT

Sebuah turbo shaft mirip denagn mesin turbo prop, yang berbeda terutama dalam fungsi poros turbin. Dalam motor turbo shaft, poros turbin terhubung ke system transmisi yang mendorong baling – baling helicopter, generator listrik, kompresor dan pompa. Dan sebagai propulsi kelautan bagi kapal – kapal angkatan laut, kapal kargo, kapal penumpang berkecepatan tinggi, hydrofoils dan kapal lainnya. Mesin turbo shaft dirancang sedemikian rupa sehingga kecepatan rotor helicopter tidak tergantung pada kecepatan putar dari generator. Hal ini memungkinkan kecepatan rotor harus dijaga konstan bahkan ketika kecepatan generator bervariasi untuk memodulasi jumlah listrik yang dihasilkan.

Turbo shaft tersebut member tenaga untuk poros yang menggerakkan sesuatu selain baling – baling. Perbedaan terbesar antara motor turbo jet dan motor turbo shaft adalah bahwa pada mesin turbo shaft, sebagian besar dari energy yang dihasilkan oleh ekspansi gas digunakan untuk menggerakkan turbin daripada menghasilkan daya dorong. Banyak  helicopter menggunakan mesin turbo ahaft. Selain itu, mesin turbo shaft banyak digunakan sebagai daya tambahan pada pesawat besar.

 

Motor turbo shaft

 



Motor turbo fan

Motor turbo fan merupakan perpaduan sifat – sifat yang baik dari motor turbi jrt dan motor turbo prop. Pada motor turbo fan, walaupun kecepatan pancaran gas yang keluar dari saluran buang lebih rendah dari motor turbo jet tetapi bias diperoleh gaya dorong yang sama karena jumlah massa aliran udara / gas lebih besar melalui motor turbo fan tersebut. Dengan aliran massa udara yang lebih besar tetapi dengan kecepatan yang lebih rendah, maka motor turbo fan akan memperoleh randemen gaya dorong yang lebih tinggi dari motor turbo jet. Konstruksi dari motor turbo fan ini pada umumnya ada dua macam, yaitu:

1.       Motor turbo fan dengan fan di depan.

    2.     Motor turbo fan dengan fan di belakang.

 

 

Motor turbo fan dengan fan di depan.

Pada konstruksi motor ini, fan di taruh di depan. Sebagian udara yang dipercepat oleh fan masuk kedalam kompresor yang dengan sendirinya akan menaikkan perbandingan tekanan (pressure ratio), kemudian udara tersebut masuk kedalam ruang bakar dan di bakar bersama – sama dengan bahan bakar.

Sebagian dari udara yang dipercepat oleh fan tadi melewati bagian luar ruang bakar, dimana akhirnya disaluran buang (nosel buang) bergabung dengan gas panas hasil pembakaran dan percampuran ini akan mengakibatkan percepatan pancaran gas menjadi berkurang dan sebagai akibatnya akan memperbesar randemen gaya dorong.

 

Turbo fan, fan di depan

 

 

Motor turbo fan dengan fan di belakang.

Pada konstruksi motor ini fan di taruh setelah ruang bakar. Udara yang dipercepat oleh fan bergabung langsung pada salauran buang (nosel pembuangan) dengan gas hasil pembakaran dimana dengan demikian dapat mengurangi kecepatan pancaran gas dan sebagai akibatnya juga akan memperbesar randemen gaya dorong. Dari hal – hal yang tersebut diatas, pemakain bahan bakar pada motor turbo fan akan lebih hemat bila dibandingkan dengan motor turbo jet untuk pesawat – pesawat dengan kecepatan sedang.

Turbo fan, fan dibelakang

 

MOTOR TURBO PROPELLER (TURBO PROP)

Pesawat terbang yang ditenagai dengan motor turbo  prop saat ini mempunyai pasaran yang cukup luas, baik untuk keperluan penerbangan umum maupun untuk kepentingan perusahaan tertentu, hal ini dikarenakan sifat – sifatnya yang khusus.

 

Prinsip kerja dari motor turbo prop ini sama saja dengan motor turbo jet yaitu bahwa udara yang dimampatkan didalam kompresor masuk kedlam ruang bajar dan kemudian daibakar bersama bahan bakar yang disemprotkan sehingga menghasilkan gas hasil pembakaran dan selanjutnya melakukan ekspansi pada turbin. Untuk motor turbo prop ini pada umumnya diperlukan beberapa tingkat turbin agar energy dari gas panas yang melalui turbin ini dapat diserap lebih banyak untuk menggerakkn baling – baling. Dimana baling – baling diharapkan dapat menghasilkan kurang lebih 90% dari gaya dorong total, dan meninggalkan gas buang yang hanya akan menghasilkan 10% gaya dorong netto.

 

Dari segi tipe kompresor yang dipergunakan, maka motor turbo prop dibagi menjadi dua macam juga, yaitu:

1.   Motor turbo prop dengan kompresor centrifugal

2.   Motor turbo prop dengan kompresor axial

MOTOR TURBO PROP DENGAN KOMPRESOR CENTRIFUGAL

 

Pada umumnya pemakaian dari kompresor centrifugal dibatasi pada motor urbo prop ng ayanya kecil. Banyak sekali motor yang memakai kompresor centrifugal ini yang antara lain adalah :

1. Motor turbo prop TPE 331, buatan Garreth Airsearch Manufacturing Company of Arizona USA.
2. Motor turbo prop Roll Royce Dart mo/1.528 Inggris

Beberapa contoh daripada pesawat terbang yang memakai motorr turboprop TPE 331 ini adalah :

1. CASA 212
2. Rockwell Commander 690
3. Short Brothers Skyvan
4. Fairchild Porter

Motor turbo prop dengan kompresor centrifugal

 

Keterangan gambar : 

1. Propeller
2. Kopresor centrifugal
3. Ruang bakar tipe annular
4. Turbine tipe axial

Pesawat terbang CASA 212 Aviocar yang diproduksi oleh CASA spanyol mempergunakan motor TPE 331-2,-3,-5 dan -10, sedangkan motor turbo prop TPE 331 menggunakan pemasukan tunggal (single entry), dua tingkatkomprsor centrifugal, tiga tingkat turbin dan satu ruang bakar bentuk annular. kompresor dan turbin berputar pada poros yang sama.

MOTOR TURBO PROP DENGAN KOMPRESOR AXIAL

Prinsip kerja motor turbo prop dengan kompresor axial inin sama saja dengan motor turbo jet dengan kompresor axial. Bilamana perbandingan tekanan (pressure ratio) yang lebih tinggi diperlukan, misalnya diatas 15 : 1 maka kompresor dengan dua spool diperlukan, karena dengan satu spool sudah tidak efisien lagi. Motor turbo prop dengan kompresor axial dua spool, kompresor semacam ini dapat memberikanperbandingan tekanan yang lebih tinggi, sedangkan efisiensi dari kompresor tetap tinggi. Kenyataan menunjukkan bahwa untuk aliran massa udara dan perbandingan tekanan yang sama, kompresor axial dengan dua spool lebih ringan daripada kompresor dengan satu spool. Keuntungan lainnya adalah bahwa untuk system starternya lebih ringan karena yang diputarkan oleh starter adalah kompresor tekanan tinggi saja, sedangkan kompresor tekanan rendah akan berputar kemudian pada suatu putaran tertentu.

 

 

Motor turbo prop dengan komresor axial

 

 



MOTOR TURBO JET

 Pada umumnya motor turbin gas mempunyai bagian – bagian utama sebagai berikut :

a.   Bagian pemasukan udara (air intake / air inlet duct)

b.   Kompresor

c.   Ruang bakar

d.   Turbin

e.   Saluran gas buang (exhaust duct)

f.    Alat – alat bantu (accessories)

g.   Sistem – system :

·         Sistem starting

·         Sistem bahan bakar

·         Sistem pelumasan

·         Sistem anti es

·         Sistem pendinginan, dll.

turbo jet single entry stage centrifugal kompresor dan double entry single stage centrifugal kompresor

Keterangan gambar:

1.   Aksosoris

2.   Saluran udara masuk

3.   Kompresor

4.   Pipa bahan bakar

5.   Alat penyala

6.   Ruang bakar

7.   Sudut pengarah

8.   Sudu turbin

9.   Roda turbin

10   Kipas pendingin

 

11. Energi panas

           

Bagian – bagian yang utama ini pada semua motor turbingas pada dasarnya adalah sama, hanya kadang – kadang nama dari bagian atau komponen agak berbeda karena adanya perbedaan terminology dari masing – masing pembuat / pabrik motor tersebut.

 

Factor terbesar yang mempengaruhi bentuk konstruksi dari setiap motor turbin gas adalah tipe dari kompresor yang digunakan, yang ditentukan pada saat perencanaan.

 

Dari segi tipe kompresor yang digunakan tersebut, maka motor turbin jet ini dibagi menjadi dua macam, yaitu :

1.   Motor turbo jet denga kompresor centrifugal

2.   Motor turbo jet dengan kompresor axial

1.   MOTOR TURBO JET DENGAN KOMPRESOR CENTRIFUGAL

Suatu motor turbo jet denga kompresor centrifugal dapat dilihat pada gambar. Sesuai dengan namanya motor ini mempergunakan kompresor centrifugal, yang berarti bahwa udara dimampatkan dengan gaya centrifugal.

 

Pemasukan udara (air intake) adalah merupakan saluran udara menuju ke kompresor. Yang direncanakan sedemikian rupa sehingga udara yang diperlukan untuk motor dapat terpenuhi dalam semua kondisi penerbangan yang diinginkan. Setiap penyumbatan atau kerusakan pada saluran ini akan sangat mempengaruhi preatasi / kemampuan motor tersebut. Udara masuk dekat titik tengah impeller dari kompresor, kemudianudara tadi dilemparkan keluar menuju alat difusi (diffuser) begitu kompresor mulai berputar. Kompresor direncanakan dan dibuat secara tepat dan dengan kesetimbangan yang sangat baik (balanced).

 

Alat difusi (diffuser) merubah energy kinetis udara yang meninggalkan kompresor menjadi energy potensial (tekanan) dengan cara merubah kecepatan menjadi tekanan.udara yang telah mempunyai energy potensial tadi dimasukkan kedalam ruang pembakaran, dimana didalam ruang bakar juga disemprotkan bahan bakar melalui nosel bahan bakar, sehingga terjadilah penyalaan yang terus – menerus. Kecepatan yang tinggi dari gas hasil pembakaran memasuki suatu nosel yang mengarahkan aliran gas itu sedemikian rupa sehingga roda turbin berputar dengan cepat sekali dank arena roda turbin mempunya posos yang sama dengan kompresor maka kompresor juga turut berputar bilamana roda turbin berputar. Secara singkat cara kerjanya adalah, mula – mula motor starter menggerakkan kompresor dengan sendirinya turbin juga ikut berputar.

 

Setelah kompresor mempunyai kecepatan yang cukup untuk memberikan voleme udara yang memadai ke dalam ruang bakar maka bahan bakar disemprotkan melalui nosel bahan bakar dan kemudian dinyalakan oleh alat penyala (igniter plug). Alat penyala ini hanya dipergunakan pada waktu penyalaan mula saja, selanjutnya bahan bakar dan udara didalam ruang bakar akan menyala secara terus – menerus.

 

Motor jet pada kenyataannya hanya membakar sebagian kecil saja dari udara yang diberikan oleh kompresor. Aliran udara dengan volume yang cukup besar mengalir sekitar dan diluar nyala api dan berfungsi untuk menyempurnakan proses pembakaran dalam waktu yang sesingkat – singkatnya, mendinginkan bagian – bagian ruang bakar serta mengusahakan distribusi temperature gas pembakaran keluar ruang bakar yang homogeny, sehingga sudu - sudu turbin tidak dikenai oleh tegangan thermal yang berarti.

 

Motor turbo jet dengan kompresor centrifugal

 

2. MOTOR TURBO JET DENGAN KOMPRESOR AXIAL

Pada motor turbo jet yang mempergunakan kompresor axial, udara mengalir secara aksial yaitu kira – kira lurus atau sejajar dengan sumbu dari motor tersebut. Bentuk dari motor tersebut agak panjang bila dibandingkan dengan motor turbo jet yang memakai kompresor centrifugal. Pada gambar 9 nampak komprespr axial beberapa tingkat. Prinsip kerja dari motor turbo jet dengan kompresor axial ini sama saja dengan motor turbo jet dengan  kompresor centrifugal namun motor turbi jet dengan  aliran azail ini mempunyai beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan motor turbo jet dengan aliran radial (centrifugal), yang antara lain :

a.   Udara mengalir dengan jalan yang hampir lurus melalui motor, sehingga energy yang hilaang untuk merubah arah aliran akan berkurang

b.   Perbandingan tekanan udara sesudah keluar kompresor dengan sebelum kompresor (perrure ratio) akan lebih besar, karena kompresor dapat dibuat bertingkat banyak sesuai dengan kehendak para perencananya.

c.   Penampang dari motor dapat dibuat lebih kecil, untuk kebutuhan volume udara yang sama. Disini starter dihubungkan dengan kompresor tekanan tinggi, tujuannya adalah untuk memperoleh beban yang ringan pada waktu start.

 

Motor turbo jet dengan kompresor axial ganda

 

 

 

 

 



 

 

MACAM – MACAM MOTOR TURBIN

Semua motor turbin gas pada dasarnya adalah sama. Perbedaan antara satu dengan yang lainnya terletak pada metode dari tiap – tiap motor tersebut dalam cara merubah energy yang ada pada turbin menjadi gaya dorong yang berguna bagi pesawat terbang.

Dalam motor turbin gas ini terdapat 3 macam cara dalam merubah energy pada turbin menjadi gaya dorong, yang masing – masing akan menjadi tipe atau macam dari motor turbin gas tersebut. Macam – macam dari motor turbin gas tersebut adalah :

·         Motor turbo jet

·         Motor turbo propeller

·         Motor turbo fan

·         Motor turbo shaft

Pada umumnya bentuk motor turbo jet yang sering juga disebut dengan motor    pure – jet adalah suatu motor dengan luas penampang pemasukan udara yang kecil sehingga aliran udara yang masuk kedalam motor tersebut adalah relative kecildan agar diperoleh gaya dorong yang besar maka alran gas keluar motor harus berkecepatan yang tinggi.

 

Motor turbo jet tersebut pada umumnya dipakai pada peasawat – pesawat terbang yang terbang tinggi diatas permukaan laut dan mempunyai kecepatan terbang yang tinggi pula.

 

Pada motor turbo prop, daya yang dihasilkan pada poros turbin dipakai untuk memutarkan baling – baling dan agar supaya putaran baling – baling tidak terlalu tinggi, dipergunakan roda – roda gigi reduksi.

 

Baling – baling menggerakkan sejumlah besar massa udara pada kecepatan rendah dimana arahnya berlawanan dengan arah terbang dari pesawat udara. Penggunaan dari motor turbo prop ini adalah pada pesawat yang terbang tidak terlalu tinggi dan dimana diperlukan landasan yang pendek untuk pendaratan.

 

 

 

Motor turbo fan adalah suatu motor yang mempunyai perpaduan antara sifat – sifat yang baik dari motor turbojet dengan motor turbo prop. Dimana pesaawat terbang yang ditenagai oleh motor turbo fan ini akan menghasilkan prestasi yang lebih baik daripadamotor turbo prop pada waktu pesawat sedang terbang tinggi, demikian juga prestasi dari motor turbo fan akan lebih baik dari pada motor turbo jet pada waktu pesawat udara terbang rendah.

 

Motor turbo jet memberikan percepatan udara yang tinggi terhadap berat udara yang kecil. Motor turbo prop memberikan percepatan udara yang rendah terhadap berat udara yang besar.

PRINSIP MOTOR TURBIN GAS

Suatu unit turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen utama, yaitu : kompresor, ruang bakar dan turbin. Dalam unit ini energy kimia dari bahan bakar dirubah menjadi energy panas dan energy panas ini kemudian dirubah menjadi energy mekanis. Susunan dari unit gas dapat dilihat pada gambar 3.

Udara atmosfer masuk ke dalam kompresor yang berfungsi menghisap dan menaikkan tekanan dan temperature udara tersebut., hingga diperoleh perbandingan tekanan yang berkisar antara 2,5 sampai dengan 15,5 tetapi sangat bergantung kepada perencanaan unit turbin gas tersebut. Yang dimaksud dengan perbandingan tekanan (pressure ratio) adalah perbandingan tekanan absolute dari udara yang masuk kompresor.

 Udara bertekanan dari kompresor ini kemudian masuk ke dalam ruang bakar (combustor).

Dalam ruang bakar, bahan bakar disemprotkan kedalam udara bertekanan dan kemudian dinyalakan dengan suatu alat penyala (igniter) hingga terbakar. Kompresor dan ruang bakar menghasilkan zat kerja dengan energy yang tinggi, kemudian zat tersebut melakukan ekspansi dalam suatu turbin gas dan menghasilkan daya poros.

Yang dimaksudkan dengan zat kerja adalah zat yang digunakan untuk menghasilkan kerja pada turbin yaitu gas hasil pembakaran di dalam ruang bakar.

Jumlah udara yang dialirkan masuk kedalam ruang bakar jauh lebih banyak dari pada yang diperlukan. Jumlah udara yang masuk ini 4 sampai 10 kali lebih banyak dari pada yang diperlukan secara teoritis untuk suatu pembakaran agar supaya temperature dari ruang bakar dan temperature dari zat kerja yang keluar ini tidak terlalu tinggi.

1.   PROSES KELILING (SIKLUS) BRAYTON

Sebuah motor turbin gas yang sederhana bekerjanya berdasrkan proses keliling Brayton (siklus bryton). Proses keliling brayton ini dapt digambarkan pada diagram

Proses keliling brayton ini terdiri dari proses proses :

0 – 1 proses pemasukan udara

1 – 2 proses kompresi udara secara isentropis dalam kompresor

2 – 3 proses pemasukan kalor sebesar Qm secara isobar (tekanan tetap) didalam             .       ruang bakar

3 – 4 proses ekspansi secara isentropis  didalam turbin

4 – 1 proses pembuangan kalor sebesar Qk pada tekanan tetap (isobar)

 

Disamping itu zat dianggap sebagai gas ideal dengan panas jenos Cp yang konstan. Dengan demikian :

Qm = G.Cp(T3 – T2)  dan   Q = G.Cp(T4 – T1)

Dan diagram juga nampak bahwa  :

2.  PERBEDAAN PRINSIP KERJA MOTOR TURBIN DENGAN MOTOR PISTON

 

 

 

 

Proses –proses yang berlangsung pada motor turbin gas sama saja dengan proses yang berlangsung pada motor piston (bensin), hanya tempat dimana terjadinya proses tersebut ada perbedaan. Dari gambar juga dapat dilihat perbedaan yang nyata yaitu bahwa prose – proses kompresi, pembakaran dan ekspansi pada system turbin gas berlangsung didalam komponen yang berlainan, sedangkan pada motor piston, ketiga proses tersebut berlangsung didalam silinder.

Dari gambar 5 dapat dilihat bahwa terdapat kesamaan fungsi – fungsi yang dilakukan baik pada motor piston maupun motor turbin gas yaitu: pemasukan, kompresi, pembakaran dan usaha yang diperoleh dari energy panas kemudian dirubah kedalam bentuk energy mekanis (poros).

Keuntungan dari system turbin gas ini dibandingkan dengan motor piston adalah bahwa jenis bahan bakar yang dapat dipergunakan lebih luas, getaran – getaran lebih sedikit karena tidak adanya unit yang bergerak bolak – balik dan daya yang besar sampai dengan 200.000 hp pada satu poros dapat diperoleh.

 

3.   PROSES PEMBAKARAN

Proses pembakaran terjadi terus – menerus sehingga temperature gas pembakaran harus dibatasi sesuai dengan kekuatan material sudu – sudunya turbin. Hal tersebut dilaksanakan karena kekuatan material akan turun dengan naiknya temperature. Tekanan didalam ruang bakar berkisar antara 2,5 – 6 atm atau lebih. Sedangkan temperature gas pembakaran keluar dari ruang bakar antara 500 - 1100°C. untuk membatasi temperature keluar dari ruang bakar maka system turbin gas mempergunakan jumlah udara yang berlebihan. Perbandingan berat bahan bakar  - udara untuk proses pembakaran kira – kira antara

, jadi sangat rendah bila dibandingkan dengan motor bakar torak. Pada gambar 6 dapat dilihat proses pembakaran didalamruang bakar. Udara dengan jumlah yang berlebihan berguna untuk :

a.   Menyempurnakan proses pembakaran dalam waktu yang sesingkatnya.

b.   Mendinginkan bagian – bagian dari ruang bakar.

Meratakan suhu gas pembakaran dari ruang dan agar gas pembakaran tadi menjadi homogeny.