BAB 9. ENGINE dan LANDING GEAR 9.1. PEMILIHAN ENGINE ENGINE Fungsi utama engine adalah memberikan gaya dorong. Aircraft engine dibagi menjadi dua tipe, yaitu piston engine dan jet engine. Keduanya mempunyai kelebihan dan kekurangan. Semua tipe aircraft engine, bekerja dengan melalui empat tahapan utama, yaitu mengkompresi udara iuar, mencampur udara terkompresi dengan bahan bakar, membakar campuran tersebut, dan mengambil (memperoleh) energi dari gas panas bertekanan tinggi yang dihasilkan. 1. Piston Engine Piston engine menggunakan propeller sebagai pengatur gerakan pistonpistonnya, oleh karena itu engine tersebut dikenal dengan "piston prop". Dalam piston prop, keempat tahapan tersebut dikerjakan secara intermitten di dalam silinder melalui reciprocating piston. Pistonprop merupakan jenis engine yang pertama kali digunakan untuk aircraft propulsion. Keuntungan dari jenis ini adalah harganya yang murah, lebih sederhana dibanding jenis lain, dan memiliki SFC paling rendah, sehingga menjadikannya sangat ekonomis. Kerugiannya, engine tersebut akan menurun atau bahkan kehilangan efislensinya pada kecepatan tinggi. Untuk saat ini, penggunaan pistonprop terbatas untuk light aircraft dan beberapa agricultural aircraft. 2. Jet Engine ( turbin gas ) Pada mulanya ( tahun 1930-an jet engine dirancang semata-mata untuk tenaga dorong aircraft. Kemudian aplikasinya diperluas untuk ship (kapal), hovercraft kendaraan yang dapat berjalan di darat maupun di air, pusat pembangkitan tenaga, dan instalasi industri. Kesemuanya itu merupakan keuntungan dari kualitas jet engine yang tak dapat dipisahkan, yaitu high power, small size, dan low weight. Dalam motor car engine ( termasuk dalam piston engine ), pembakaran terjadi secara intermitter dan gas yang memuai menggerakkan piston dan engkol untuk menghasilkan putaran atau shaft power yang akan ditransmisikan ke road wheel.
Sedang dalarn turbin gas, pembakaran terjadi secara kontinyu dan gas yang memuai disemburkan dari engine sebagai aksi. Menggunakan prinsip yang dijelaskan oleh Sir Isaac Newton pada abad ke-17 -untuk setiap aksi yang terjadi maka pasti ada reaksi yang besarnya sama, maka aksi tersebut menimbulkan gaya ekivalen. Pada turbin gas, reaksi dari aliran gas yang disemburkan lewat nozzle dirasakan oleh bagian engine yang berlawanan dengan arah nozzle, terutama didepan ruang pembakaran dan tail cone. Tenaga inilah yang disebut thrust, yang kemudian ditransmisikan dari engine ke airframe melalui engine mounting, untuk mendorong pesawat. Turbin gas mempunyai tiga komponen utama, yaitu 1. Kompresor Fungsi dari kompresor adalah mengarahkan aliran udara luar lewat inlet system dan mengkompresinya hingga beberapa kali tekanan atmosfer, kemudian mengalirkannya ke combustion chamber. 2. Combustion chamber Bentuknya adalah tabung yang berbentuk seperti cincin yang merupakan tempat udara terkompresi dan bahan bakar dicampur dan dibakar. Udara bertekanan dari kompresor masuk ke combustion chamber dimana udara tersebut dicampur dengan bahan bakar yang diuapkan yang disemprotkan dari burner yang diletakkan pada bagian kepala chamber. Campuran tersebut dinyalakan pada Iangkah permulaan engine dengan bantuan igniter plug (semacam busi ) yang diletakkan pada burner. Sekali penyalaan sudah menjalar memenuhi ruangan, dan pembakaran tersebut terjadi secara kontinyu. 3. Turbin Fungsl turbin adalah untuk menyerap energi secukupnya dari hot expanding gas untuk mempertahankan putaran kompresor pada kecepatan paling efektifnya. Ada empat tipe utama dari gas turbine engine, yaitu turbojet, turbofan, turboprop, dan turboshaft. Turbojet dan turbofan adalah merupakan reaction engine yang memperoleh power dari reaksi exhaust stream. Sedang turboprop dan turboshaft menggunakan exhaust stream untuk tenaga pada turbin tambahan yang mana akan kembali menggerakkan propeller atau poros output.
2.1. Turbojet Turbojet merupakan tipe dari turbin gas yang paling sederhana dan paling awal, yang pada prinslpnya digunakan pada high speed aircraft yang relatif kecil frontal areanya dan berkecepatan tinggi, sehingga sangat menguntungkan. Turbin mengekstraksi energi secukupnya dari aliran gas untuk mengoperasikan kompresor, dan menyisakan energi sisa untuk memberikan thrust. Contoh: OLYMPUS 593 pada Concorde supersonic airliner. 2.2. Turbofan Turbofan merupakan tipe turbin gas yang paling umum dipergunakan pada aircraft propulsion saat ini. Disini, tenaga dari exhaust gas digunakan turbin untuk mempercepat aliran udara luar yang masuk ke engine, sehingga diperoleh massa yang lebih besar. Hal ini akan meningkatkan efislensi pada kecepatan rendah. Udara luar masuk ke gas turbine engine melalui ducted fan, kemudian dipisah menjadi dua. Sebagian udara masuk ke engine, dikenakan full compression dan masuk ke combustion chamber. Sementara sisanya dikompresi hanya sampai pada batas tertentu saja dan dialirkan disekefiling engine ( by-passed ) tanpa dibakar, untuk memberikan cold thrust. Aliran yang by-pass tersebut bercampur kembali dengan aliran papas diarah muara turbin, seperti pada ADOUR engine. Tujuan pemisahan tersebut adalah untuk menurunkan kecepatan jet keseluruhan guna mernberikan efisiensi propulsive yang lebih baik, level noise yang lebih rendah dan memperbaiki SFC, yang mana menjadikan turbofan ideal untuk aircraft, baik untuk keperluan sipil ataupun militer. Disini ada istilah "by-pass ratio", yaltu perbandingan aliran massa antara udara yang by-pass dengan udara yang masuk ke engine core. Contohnya : RB211, JT9D dan CF6-50 pada Boeing 747, RB199 pada Tornado, dan TAY pada Fokker 100. 2.3. Turboprop Pada dasarnya turboprop merupakan turbojet dengan sebuah turbin tambahan (power turbine ) yang menggunakan energi sisa dalarn aliran gas, setelah cukup diserap untuk menggerakkan kompresor, engine untuk menggerakkan propeller. Turbin tambahan tersebut menggerakkan propeller melalui poros dan reduction gear. Sebagian kecil dari thrust sisa, tetap tinggal dalam exhaust gas selama normal operation.
Turboprop merupakan power plant yang sangat efisien untuk low speed, low altitude aircraft ( ± 400 mph / 30000 ft ). Dengan tenaga ( Hp ) yang sama, turboprop mengkonsurnsi bahan bakar lebih banyak dari pada pistonprop, namun turboprop lebih ningan dan lebih reliable ( meyakinkan ). Selain itu turboprop memilki level noise yang lebih rendah dibanding pistonprop. Contoh: DART pada British Aerospace 748 dan Fokker F27. Gambar 1. Sistem Propulsi 2.4. Turboshaft Turboshaft merupakan turboprop tanpa propeller. Power turbine dalam kasus tersebut dihubungkan dengan reduction gear box atau secara langsung dengan poros output.
Gambar 3. Specific Fuel Consumption (SFC) Disini, power turbine menyerap energi gas sisa sebanyak mungkin, dan residual thrust-nya sangat sedikit. Aplikasi turboshaft yang paling umum adalah pada helikopter, yang mans engine menggerakkan main dan tail rotor. Turboshaft juga secara lugs digunakan untuk industrial and marine installation, termasuk power and pumping station, hovercraft dan ships.
Selain empat tipe utama. tersebut ada lagi jenis engine yang digunakan pada pesawat tertentu, seperti afterburner, ramjet, scramjet dan rocket, yang kesemuanya merupakan kombinasi dari engines sebelumnya. Pemilihan tipe propulsion system disesualkan dengan design requirements. Kecepatan makasimum aircraft membatasi pilihan ( Gambar 25 ). Pengkonsumsian bahan bakar dari masing-masing tipe propulsion system, tampak pada Gambar 26. 9.2. PEMILIHAN LANDING GEAR 9.2 PEMILIHAN LANDING GEAR LANDING GEAR Fungsi utama landing gear adalah untuk meminimalkan beban yang harus ditanggung aircraft terutama saat melakukan landing, yaitu dengan membaginya ke beberapa titik tumpu pada landing gear tersebut. Ada beberapa macam susunan landing gear yang dapat diterapkan pada desain aircraft. Dan beberapa macam susunan tersebut, yang biasa digunakan pada transport aircraft adalah susunan tricycle, quadrycycle dan multi bogey. Gambar 27. Susunan Landing Gear
1. Tricycle Saat ini susunan tricycle adalah yang paling umum digunakan dalam desain. Susunan terdiri atas dua roda utama (main gear) di belakang centre of gravity dan sebuah roda Bantu (nose gear) di depan cg. Hal ini menjadikan susunan tricycle stabil di landasan dan dapat landing dengan sudut landing yang agak besar. Selain itu sususnan ini memperbaiki pandangan depan pilot pada landasan dan memungkinkan penerapan lantai kabin yang datar untuk penumpang ataupun kargo. Untuk aircraft dengan berat 50000 lb kebawah, bisa juga menggunakan susunan tersebut dengan satu atau dua roda per strut. 2. Quadrycycle Pada susunan quadrycycle, roda dipasang pada kedua sisi fuselage. Keuntungan dari susunan ini adalah ground clearance dari lantai kargo yang sangat rendah, sehingga cocok untuk cargo plane. B-52 aircraft juga menggunakan susunan tersebut. Kekurangan dari susunan tersebut adalah terletak pada sudut takeoff dan landing-nya yang sangat landai ( kecil ) 3. Multi Bogey Untuk roda tunggal satu roda per strut semakin berat suatu aircraft maka diperlukan dimensi roda yang semakin besar pula. Untuk mengindari ukuran roda yang terlalu besar, maka digunakanlah susunan bogey. Pada dasarnya, susunan bogey tersebut adalah susunan tricycle landing gear yang per strut-nya terdiri dari 2, 4 atau lebih roda, yang disusun secara tandem. Pemilihan susunan landing gear biasanya didasarkan pada berat aircraft. Untuk W 50.000 lb menggunakan I roda per strut, atau untuk keamanan digunakan 2 roda per strut. Untuk berat aircraft 50.000 < W < 150.000 lb menggunakan 2 roda per strut, kadang-kadang digunakan juga pada W = 250.000 lb. Untuk 200.000 < W < 400.000 lb menggunakan 4 roda per strut. Dan untuk W > 400.000 lb menggunakan 4 bogey, dengan masing-masing mengunakan 4 atau 6 roda.