Gas-Turbine Engine (Part 1)

Gas-turbine engine adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.

Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas (Gas-Turbine Engine)

Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai berikut:

1.      Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan

2.      Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar.

3.      Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle).

4.      Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.

Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugiankerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya performa turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas. Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:

o    Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan (pressure losses) di ruang bakar.

o    Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin.

o    Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.

o    Adanya mechanical loss, dsb.

Klasifikasi Turbin Gas

Turbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan lainnya. Menurut siklusnya turbin gas terdiri dari:

o    Turbin gas siklus tertutup (Close cycle)

o    Turbin gas siklus terbuka (Open cycle)

Perbedaan dari kedua tipe ini adalah berdasarkan siklus fluida kerja. Pada turbin gas siklus terbuka, akhir ekspansi fluida kerjanya langsung dibuang ke udara atmosfir, sedangkan untuk siklus tertutup akhir ekspansi fluida kerjanya didinginkan untuk kembali ke dalam proses awal. Dalam industri turbin gas umumnya diklasifikasikan dalam dua jenis yaitu :

1.      Turbin Gas Poros Tunggal (Single Shaft)
Turbin jenis ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik yang enghasilkan energi listrik untuk keperluan proses di industri.

2.      Turbin Gas Poros Ganda (Double Shaft)
Turbin jenis ini merupakan turbin gas yang terdiri dari turbin bertekanan tinggi dan turbin bertekanan rendah, dimana turbin gas ini digunakan untuk menggerakkan beban yang berubah seperti kompresor pada unit proses.

Pesawat Canggih Masa Depan

Pesawat Canggih Masa Depan

---

Di tahun 1905, Albert Einstein dalam rumus Relativitas Khususnya yang terkenal, menyatakan bahwa kecepatan cahaya (c) selalu konstan, dan berbeda dengan hal lainnya, kecepatan cahaya tidak relatif. Dan Einstein juga menyebutkan bahwa tidak mungkin ada sesuatupun di alam semesta, yang bisa melebihi kecepatan cahaya. Tidak mungkin, impossible. Dan ini membuat perjalanan luar angkasa akan menjadi “kurang” efisien.

Tapi di tahun 1994, seseorang saintis menyatakan bahwa kecepatan melebihi kecepatan cahaya dimungkinkan secara teoritis. Caranya adalah dengan menggunakan Warp Drive Engine, mesin yang mempunyai kemampuan ”melengkungkan Ruang-Waktu”, Space-Time Bubble. Nama saintis itu adalah Miguel Alcubierre.

(Alcubierre Drive, The Warp Drive: Hyper-fast travel within general relativity, 1994 dalam jurnal Classical and Quantum Gravity)

Seandainya ini menjadi kenyataan, maka perjalanan menuju bintang-bintang akan dimungkinkan, dan planet-planet terjauh dan asing di tata surya pun bisa dicapai, hanya dalam hitungan menit..

Dan impian manusia yang telah ada selama ribuan tahun, untuk mengetahui apa yang ada di angkasa luar sana, akan terwujud. Impian ini mulai menjadi populer di dunia sejak sebuah epik fiksi ilmiah ditayangkan di tahun 1966. Kisah petualangan pesawat ruang angkasa Star Trek berkelana menjelajahi alam semesta. Dan inilah kisahnya dari masa ke masa.

1. USS Enterprise NX-01


Ini adalah pesawat awal yang menjadi prequel Star Trek. Diluncurkan April 2151, NX-01 menjadi pesawat luar angkasa Bumi pertama yang mempunyai kecepatan melebihi kecepatan cahaya, Warp 5, sehingga akhirnya manusia bisa mulai menjelajah bintang-bintang. Planet Jupiter pun bisa ditempuh dari Bumi hanya dalam 10 menit.
Warp = c (kecepatan cahaya) ^3
Warp 1 = 1 Kali c
Warp 2 = 8 kali c
Warp 3 = 27 kali c
Warp 5 = 125 kali c

2. USS Enterprise NCC-1701


Inilah yang menjadi awal dari legenda Star Trek. Pesawat Starfleet NCC-1701, yang dipimpin komandannya yang heroik Kapten James Tiberius Kirk. Enterprise menjelajah luar angkasa, mengunjungi planet-planet dan bintang-bintang yang sangat jauh dari Bumi untuk mencari pengetahuan dan tantangan baru.

Diluncurkan tahun 2245 dari galangan kapal antariksa San Fransisco di orbit bumi, kapal ini akhirnya menemui banyak peradaban luar bumi, seperti Klingon dan Romulan, serta menjumpai banyak keanehan dan keajaiban dari kehidupan di luar angkasa.

3. USS Enterprise NCC-1701-A


NCC-1701-A menjadi pesawat baru dalam armada Starfleet bagi Kapten Kirk, setelah pesawat sebelumnya hancur saat pertempuran dengan Klingon (dalam ”Star Trek III : The Search for Spock”). Beroperasi tahun 2286.

4. USS Enterprise NCC-1701-B


Diluncurkan pada 2293, dikomandani Kapten John Harriman (Permulaan film “Star Trek Generations”).

5. USS Enterprise NCC-1701-C

Beroperasi tahun 2332, pesawat ini berperan besar dalam perdamaian antara Federasi (Bumi dan Vulcan) dengan Klingon. Pesawat ini hancur secara heroik mempertahankan Planet Klingon dari serangan kapal-kapal Romulan. (TNG : episode ”Yesterday’s Enterprise”).

6. USS Enterprise NCC-1701-D

Inilah pesawat Star Trek legendaris yang dikomandani Kapten Jean-Luc Picard. Ukurannya nyaris 2 kali lebih besar dari Enterprise-A milik Kapten Kirk dan telah mempunyai kecepatan maksimum mencapai Warp 9,6.

Dalam penjelajahannya menembus batas-batas alam semesta, pesawat Federasi ini menemukan tantangan-tantangan yang jauh lebih besar. Selain kekuatan Romulan yang terus bertambah, mereka menemui lawan-lawan baru yang jauh lebih berat, seperti peradaban Borg, dan makhluk Omnipotent bernama ”Q”.

7. USS Enterprise NCC-1701-E


Di bawah ancaman Borg yang akan menginvasi Planet Bumi, Federasi melancarkan proyek-proyek super rahasia (Proyek Sovereign, Defiant, Prometheus) untuk mengakselerasikan kekuatan dan ketahanan kapal-kapalnya. NCC-1701-E, meluncur di tahun 2373, dan menjadi pesawat pertama yang menggunakan senjata baru Tipe-X Phaser Array sebanyak 12 buah, selain Photon dan Quantum Torpedoes. (Pesawat ini bisa dilihat di Star Trek : First Contact).

Ini adalah pesawat antariksa tercanggih yang dimiliki Armada Starfleet.

8. USS Enterprise NCC-1701-J


Pesawat ini adalah pesawat yang ada bahkan jauh di masa depan Star Trek. Pesawat raksasa ini besarnya lebih dari 1,5 kali Enterprise E. Tidak banyak informasi mengenai teknologi dari pesawat ini, tapi yang pastinya sangat jauh lebih maju.

Komponen Dasar Pesawat dan Fungsinya

Ditulis oleh Edi Nurprasetya

Komponen Dasar Pesawat dan Fungsinya Hal yang pertama yang orang perhatikan jika berada di bandara adalah bervariasinya pesawat dan desainnya. Walaupun selintas Anda mungkin berpikir pesawat berbeda satu dengan lainnya namun Anda mendapati komponen utama umumnya sama, yaitu badan pesawat, sayap, ekor, dan dapur pacu alias mesinnya. Setiap pesawat memiliki komponen-komponen ini sesuai dengan desain dan peruntukannya.    Fuselage / badan pesawatAdalah badan pesawat yang memiliki banyak fungsi. Disamping tempat tempel berbagai komponen utama lain badan pesawat juga terdapat kokpit juga kabin yang berisi bangku-bangku penumpang dan juga bagasi yang dapat diganti dengan bangku tambahan. Wing / sayapKetika aliran udara melewati sayap pesawat, aliran ini menyebabkan gaya angkat yang membuat pesawat dapat terbang. Sayap dibentuk untuk mengambil manfaat gaya ini secara maksimal. Ada yang terletak di atas, tengah maupun dibawah badan pesawat. Desain ini dinamakan berturut-turut sebagai high, mid, dan low wing. High Wing Mid Wing   Low Wing    Jumlah sayap juga bervariasi, yang bersayap tunggal disebut monoplane, yang ganda disebut biplane.  Untuk membantu menerbangkan pesawat, sayap punya dua macam sirip yang menempel diujung dan dipangkal sayap. Masing masing disebut sebagai aileron dan flap. Aileron (kemudi guling) terbentang dari tengah sayap sampai keujung tiap sayap yang bergerak keatas dan kebawah secara berlawanan pada masing-masing sayap, dengan membelokkan seperti stir mobil biasa. Jika  aileron kanan naik maka yang kiri turun juga sebaliknya. Flap terbentang mulai pangkal sampai pertengahan sayap ditiap sayap, flap ini selalu bergerak searah, jika flap kiri turun maka flap kanan juga turun dengan sudut yang sama. Dikendalikan dengan menarik tuas seperti rem tangan pada mobil, atau memutar roda kerekan atau juga secara elektris pada tipe pesawat yang lebih muda tahun pembuatannya. Empennage / ekorPada ekor pesawat ada stabiliser tegak dan stabiliser horisontal. Masing-masing tak bergerak dan berfungsi seperti bulu pada panah untuk menstabilkan pesawat dan membantu Anda meluruskan pesawat. Di ekor juga ada rudder / kemudi tegak yang ditempelkan dibelakang stabiliser tegak. Gunanya menggeser hidung pesawat saat terbang kekiri dan kanan, dikendalikan dengan pedal kaki. Rudder juga dikombinasikan dengan aileron agar pesawat membelok sempurna. Kemudian juga ada elevator yang ditempelkan dibelakang stabiliser horisontal. Saat terbang berguna menaikkan dan menurunkan hidung pesawat sampai mencapai ketinggian yang diiinginkan, dengan menarik atau mendorong yoke atau stik. Umumnya elevator punya sirip tambahan yang kecil dibelakangnya disebut trim tab. Gunanya mengatur tekanan yang harus dikeluarkan saat memposisikan sudut tanjak / tukik. Trim tab diatur didalam kokpit oleh roda yang bisa diatur kedepan dan kebelakang. StabilatorBeberapa desain ekor memiliki tipe stabiliser horisontal unik yang bisa bergerak naik turun pada engselnya (pivot point) sehingga berfungsi seperti elevator. Sirip ini disebut stabilator, seperti yang diaplikasikan di pesawat PA 28-181 Archer II misalnya. Dibelakangnya ada sirip kecil semacam trim tab yang disebut antiservo tab fungsinyapun juga sama yaitu menjaga sudut tanjak atau tukik tanpa kontrol berlebih. Tanpa antiservo setir terasa sangat ringan sehingga cenderung over control, dan pesawat jadi “liar” gerakannya. Landing gear / rodaGunanya menyerap beban dan menyangga pesawat saat di darat. Umumnya ada tiga bagian yaitu didepan (hidung) untuk menyetir, juga dikiri dan dikanan (main landing gear). Umumnya sekarang seperti demikian (yang disebut tricycle) namun jaman dulu untuk kemudi / setir diletakkan diujung ekor (taildragger / tailwheel). Landing gear ada yang dapat ditarik masuk kesayap (retractable gear) namun banyak juga yang tidak (fixed). Keuntungan jenis yang dapat ditarik adalah mengurangi hambatan saat terbang. Shock strut / peredam kejutSeperti pada mobil pesawat juga butuh peredam kejut pada roda. Peredam ini berfungsi meredam goncangan saat mendarat, juga menstabilkan pesawat saat rolling saat takeoff. Seperti di mobil peredam juga ada yang berbentuk teleskopik yang diisi gas atau oli dan per daun (spring), atau kombinasi keduanya. Brake / remRem pesawat bekerja layaknya mobil namun perbedaannya ada pada penempatannya, rem pesawat ditempatkan hanya di main gear umumnya terpisah kiri dan kanan. Karenanya bisa dioperasikan terpisah pula (differential braking). Umumnya diletakkan diatas pedal rudder, gunanya saat membelok lebih tajam didarat jika diperlukan saat taxi. Powerplant / dapur pacuPada pesawat kecil biasanya terdiri dari mesin dan baling-baling. Putaran mesin juga membangkitkan listrik dari dinamo ampere / alternator atau generator yang diperlukan peralatan elektronik seperti radio, juga menggerakkan sumber vakum yang dibutuhkan beberapa instrumen terbang, dan memanaskan kabin jika suhunya turun. Mesin pesawat tergantung (mounted) didinding yang juga berfungsi sebagai penyekat (firewall). Sertifikasi pesawatSejauh ini kita membahas tentang pesawat yang biasa terlihat namun masih banyak yang juga disebut pesawat tidak hanya pesawat terbang sayap tetap namun juga helikopter, pesawat luncur (glider), dan balon terbang.  Untuk membedakannya sesuai jenisnya otoritas membaginya dalam dua sistem kategori, kelas dan tipe. Seorang penerbang hanya diijinkan menerbangkan pesawat sesuai dengan kategori, kelas dan tipe pesawat yang sesuai dengan sertifikat terbangnya. Untuk sertifikasi pesawat, kategori adalah menyangkut kegunaan yang diinginkan dan batasan yang berlaku pada pengoperasiannya. Kategori normal dan utility contoh umum pada pesawat kecil, umumnya pesawat latih memenuhi syarat kedua kategori ini tergantung pada berat saat terbang. Kategori aerobatik umumnya memiliki batasan yang sedikit karena rancang bangunnya sendiri sudah sangat kuat daripada kategori normal dan utility. Pesawat komuter didesain untuk mengangkut penumpang namun terbatas sampai 19 orang dan 19.000 lbs barang kebawah. Pesawat transport biasanya digunakan airliner dan pesawat besar lain yang melebihi batas-batas berat beban dan penumpang biasanya. Ada lagi kategori restricted (terbatas) diperuntukkan bagi pesawat yang didesain khusus seperti cropduster (penyemprot kebun) atau misalnya bomber air pemadam kebakaran hutan. Kategori limited (terbatas) untuk pesawat eks militer yang digunakan fungsi tertentu penerbangan sipil seperti warbird eks PD II. Kategori provisional diberikan pada pesawat purwarupa (prototype) yang tidak masuk kategori manapun namun dapat digunakan untuk maksud tertentu. Sedangkan experimental banyak digunakan sebagai swayasa (amateur home built) seperti di hanggar swayasa Pondok Cabe, Ciputat dan pesawat balap juga sebagai riset dan pengembangan konsep-konsep rancang bangun yang baru. Untuk sertifikasi pilot pesawat dibagi lagi dalam kategori, kelas, dan tipe. Dalam hal ini pembagian kategori dan kelas berbeda dengan yang digunakan untuk sertifikasi pesawat. Sertifikasi Pesawat Kategori Kelas Tipe Normal Utility Aerobatik Komuter Transpor Restricted Limited Provisional Eksperimen Airplane Rotorcraft Glider Balon Landplane Seaplane (amphibi) Make and model seperti DeHavilland DHC-6 Twin Otter Hughes 500 Boeing B-747 Sertifikasi Penerbang Kategori Kelas Tipe Airplane Single Engine Land Multi Engine Land Single Engine Sea Multi Engine Sea Make and model seperti Cessna C-152, C-172 C-182 Piper Archer PA-28-181 Piper Tomahawk PA 38-112 Rotorcraft Helikopter Gyroplane Glider - Lighter than Air Airship

aerodinamika

file:///D:/pelajaran%20di%20/Aerodynamic.pdf