ANALISIS KINERJA ENGINE TURBOPROP ROLLS-ROYCE TP400-D6 PADA KONDISI CHOKED DAN UNCHOKED. Skripsi

Transkripsi

1 ANALISIS KINERJA ENGINE TURBOPROP ROLLS-ROYCE TP400-D6 PADA KONDISI CHOKED DAN UNCHOKED Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana strata I SUGENG BUDIONO JURUSAN TEKNIK PENERBANGAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2007 i

2 ii

3 iii

4 iv

5 ANALISIS KINERJA ENGINE TURBOPROP ROLL-ROYCE TP400-D6 PADA KONDISI CHOKED DAN UNCHOKED Oleh : Sugeng Budiono ABSTRAK Perubahan temperatur dan tekanan pada berbagai tempat (ambient) serta kecepatan pesawat terbang itu sendiri akan mempengaruhi kinerja dari engine turboprop TP400-D6 seperti specific thrust, power spesifik, specific fuel consumption, perbandingan bahan bakar terhadap udara, serta efisiensi keseluruhannya. Choked adalah suatu kondisi gas turbin exhaust nozzle yang membatasi kecepatan aliran gas buang yang melalui exhaust nozzle. Sedangkan Unchoked merupakan batas bawah kecepatan aliran maximum gas buang yang melalui exhaust nozzle. Dalam melakukan analisis ini bertujuan untuk mengetahui terjadinya pengaruh aliran udara pada kondisi choked dan unchoked terhadap performa engine Rolls-Royce TP400-D6 dan untuk mengatahui perbandingan nilai specific fuel consumption ( sfc ) pada ketinggian tertentu pada kecepatan yang bervariasi dan juga mengetahui nilai efisiensi dari tiap-tiap kondisi pada aliran choked dan unchoked. Terjadinya aliran udara pada kondisi choked dan unckoked sangatlah berpengaruh pada nilai perbandingan tekanan total terhadap tekanan ambient dikarenakan untuk menambah kecepatan hingga maksimal, seorang perancang engine khususnya turboprop harus melihat dari segi kemampuan untuk mencapai ketinggian tertentu. Dengan mengetahui aliran udara pada kondisi choked dan unchoked dapat diketahui seberapa batasan kemampuan engine untuk melakukan kinerjanya pada kecepatan yang diinginkannya antara lain batasan dalam penghematan bahan bakar yang digunakan. Kata Kunci : Choked, Unchoked, Specific Fuel Consumption, specific thrust v

6 Motto Kehidupan yang paling berharga dari hidup ini adalah memberikan yang terbaik untuk orang tua dan masyarakat disekitar kita Keberhasilan seseorang ditentukan dari awal kegagalan yang dialaminya, berjuang untuk mendapatkan hasil yang nyata Kupersembahkan kepada ; Ayah dan Ibu tercinta: Terima kasih untuk kasih sayangnya dan ma af jika ananda belum bias memberikan yang terbaik untuk Ayah dan Ibu, tanpa do a restu dari kalian, sugeng tidak akan menjadi seperti ini. Almamaterku: Menjadi pemula akan penuh dengan usaha, mari buktikan, cetak generasi penerus yang berguna bagi bangsa dan Negara, terima kasih untuk ilmunya.. vi

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T atas berkat, rahmat, hidayah serta inayah-nya, tidak lupa pula shalawat diiringi dengan salam atas baginda Rasullah S.A.W. Sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini dengan judul Analisis Kinerja Engine Turboprop Roll-Royce TP400-D6 pada Kondisi Choked dan Unchoked. Besar harapan penulis agar tugas akhir yang penulis buat ini dapat bermanfaat khususnya bagi para mahasiswa dan dapat memberikan tambahan pengetahuan bagi para pembaca. Atas terselesainya tugas akhir ini penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah memberikan bantuan baik secara moril maupun spiritual antara lain : 1. Allah S.W.T. Memberikan keridhoan-nya atas kesehatan dan kekuatan sehingga terselesainya tugas akhir ini. 2. Ayah dan Ibu, orang tua yang telah memberikan do a, kasih saying dan segala sesuatu kepada penulis. 3. Bapak Ir. Suyitmadi, M.T, Selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto. 4. Bapak Yusa Asra Yuli Wardana ST, MM, Selaku Ketua jurusan Teknik Penerbangan. 5. Bapak Drs. Sukoco, M.Pd, MT, Selaku dosen pembimbing utama yang memberikan bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Bapak Didik Prihananto, ST, Selaku dosen pembimbing kedua yang memberikan bantuan dan masukkan hingga selesainya tugas akhir ini tercapai. 7. Bapak Karseno KS, INZ, SE, MM, selaku dosen penguji yang memberikan masukkan sampai tugas akhir ini dapat selesai sesuai dengan targetnya. 8. Bapak M. Ardi Cahyono, ST, MT, selaku dosen penguji yang memberikan masukkan sampai tugas akhir ini dapat selesai sesuai dengan targetnya. 9. Best friends Warli Yuri Revenge, Bayu Command and Conguer shoter, Ridho Booo yang selalu menemani disaat susah dan senang. Penulis sadar Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan maupun kesalahan. Karena keterbatasan penulis. Segala macam kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan pada kesempatan mendatang. Semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi penulis dan bagi semua pihak yang membutuhkannya, Amin Yogyakarta, 27 Mei 2007 Penulis vii

8 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN PERNYATAAN...iv ABSTRAK...v MOTTO DAN PERSEMBAHAN...vi KATA PENGANTAR...vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL...x DAFTAR GAMBAR...xi DAFTAR SIMBOL... xii BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II KAJIAN TEORI 2.1 Aliran udara choked dan unchoked Persamaan engine turboprop Prinsip kerja turbin gas Teori dasar engine turboprop Komponen engine turboprop Faktor-faktor yang mempengaruhi performance engine Perkembangan dari enginge TP400-D viii

9 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Subjek Penelitian Metode Pengumpulan Data Observasi Langkah-langkah Penelitian Metode Analisis dan Perhitungan Input Parameter Perhitungan Engine Turboprop TP400-D BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perhitungan Pembahasan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tingkatan Perkembangan Teknologi...26 Tabel 3.1 Spesifikasi Pesawat...32 Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Engine Turboprop TP400-D6 ketinggian ft.44 Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Engine Turboprop TP400-D6 ketinggian ft 45 Tabel 4.3 Hasil Perhutngan Engine Turboprop TP400-D6 ketinggian ft. 46 Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Engine Turboprop TP400-D6 ketinggian ft.47 x

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Station Numbering Turboprop Engine...5 Gambar 2.2 Siklus Turbin gas sederhana Gambar 2.3 Bentuk Saluran Masuk...20 Gambar 2.4 Centrifugal Compressor Gambar 2.5 Axial Compressor Gambar 2.6 Can type Gambar 2.7 Annular Type Gambar 2.8 Turbin...22 Gambar 2.9 Exhaust Nozzle Gambar 2.10 Perbandingan OPR dengan Eficincy Thermal Gambar 2.11 Perbandingan Mach Number dengan Eficiency...28 Gambar 2.12 Perbandingan Mach Number dengna Eficiency untuk TP400-D Gambar 4.1 Perbandingan sfc dengan Mach pada Ketinggian ft...48 Gambar 4.2 Perbandingan sfc dengan Mach pada Ketinggian ft...48 Gambar 4.3 Perbandingan sfc dengan Mach pada Ketinggian ft...49 Gambar 4.4 Perbandingan sfc dengan Mach pada Ketinggian ft...49 xi

12 DAFTAR SIMBOL a Kecepatan suara m sec c p panas spesifik pada tekanan konstan - Cc Work output coefficient of core - C prop Work output coefisient of propeller - Ctot Total work output coefficient - f Perbandingan bahan bakar terhadap udara (fuel/air) - F Thrust N F m 0 Thrust yang dihasilkan oleh massa udara (spesifik thrust) N yang mengalir per satuan waktu (spesifik thrust) kg sec g c Konstanta Newton - hpr Harga kalor untuk bahan bakar kj kg h Entalpi - M Bilangan Mach - m Massa, aliran massa per satuan waktu P Tekanan bar kg sec Pt Tekanan total bar sfc mg Specific fuel consumption / N sec S p Specific fuel consumption pada propulsi - T Temperatur 0 K V Kecepatan m sec R Konstanta gas 0 ( kg. K ) W Power (tenaga) W kj xii

13 W m 0 Tenaga yang dihasilkan oleh masa udara (power specific) ( kg / s) W Politropik efisiensi - π Perbandingan tekanan - π t Perbandingan tekanan total terhadap udara statik - π r Perbandingan tekanan pada ram pressure - τ Perbandingan temperature total - τ λ Perbandingan entalpi total terhadap temperature udara static - γ t Perbandingan panas spesifik - η Cycle energy-conversion efficiency ; component efficiency % xiii

14 Subkrip a udara (air); atmosfer b ruang bakar (burner/combustor) c kompresor (compressor) pc tekanan pada kompresor d difuser (diffuser) H Tekanan besar (high pressure) L Tekanan lemah (low pressure) g Gearing; gas m Mechanical;mean;middle n nozzle P Propulsi prop Propeller T Thermal t total; turbine; throat 0, 1, 2,...9 posisi; lokasi xiv