EXHAUST SYSTEM

EXHAUST SYSTEM

 INTRODUCTION

Aero gas turbine engines have an exhaust system which passes the turbine discharge gases to atmosphere at a velocity, and in the required direction, to provide the resultant thrust. The velocity and pressure of the exhaust gases create the thrust in the turbo-jet engine (para. 5) but in the turbopropeller engine only a small amount of thrust is contributed by the exhaust gases, because most of the energy has been absorbed by the turbine for driving the propeller. The design of the exhaust system therefore, exerts a considerable influence on the performance of the engine. The areas of the jet pipe and propelling or outlet nozzle affect the turbine entry temperature, the mass airflow and the velocity and pressure of the exhaust jet.

The temperature of the gas entering the exhaust system is between 550 and 850 deg. C. according to the type of engine and with the use of afterburning (Part 16) can be 1,500 deg. C. or higher. Therefore, it is necessary to use materials and a form of construction that will resist distortion and cracking, and prevent heat conduction to the aircraft structure.

A basic exhaust system is shown in fig. 6-1 (above). The use of a thrust reverser (Part 15), noise suppressor (Part 19) and a two position propelling nozzle entails a more complicated system as shown in fig. 6-2. The low by-pass engine may also include a mixer unit (fig. 6-4) to encourage a thorough mixing of the hot and cold gas streams.

Fig. 6-2 Exhaust system with thrust reverser, noise suppressor and two position proppeling nozzle.

EXHAUST GAS FLOW

Gas from the engine turbine enters the exhaust system at velocities from 750 to 1,200 feet per second, but, because velocities of this order produce high friction losses, the speed of flow is decreased by diffusion. This is accomplished by having an increasing passage area between the exhaust cone and the outer wall as shown in fig. 6-1. The cone also prevents the exhaust gases from flowing across the rear face of the turbine disc. It is usual to hold the velocity at the exhaust unit outlet to a Mach number of about 0.5, i.e. approximately 950 feet per second. Additional losses occur due to the residual whirl velocity in the gas stream from the turbine. To reduce these losses, the turbine rear struts in the exhaust unit are designed to straighten out the flow before the gases pass into the jet pipe.




















Fig. 6-3 Gas flow through a convergentdivergent
nozzle.


Fig. 6-4 A low by-pass air mixer unit.

The exhaust gases pass to atmosphere through the propelling nozzle, which is a convergent duct, thus increasing the gas velocity (Part 2). In a turbojet engine, the exit velocity of the exhaust gases is subsonic at low thrust conditions only. During most operating conditions, the exit velocity reaches the speed of sound in relation to the exhaust gas temperature and the propelling nozzle is then said to be ’choked’; that is, no further increase in velocity can be obtained unless the temperature is increased. As the upstream total pressure is increased above
the value at which the propelling nozzle becomes ’choked’, the static pressure of the gases at exit
increases above atmospheric pressure. This pressure difference across the propelling nozzle gives what is known as ’pressure thrust’ and is effective over the nozzle exit area. This is additional thrust to that obtained due to the momentum change of the gas stream (Part 20)

With the convergent type of nozzle a wastage of energy occurs, since the gases leaving the exit do not expand rapidly enough to immediately achieve outside air pressure. Depending on the aircraft flight plan, some high pressure ratio engines can with advantage use a convergent divergent nozzle to recover some of the wasted energy This nozzle utilizes the pressure energy to obtain a further increase in gas velocity and, consequently, an increase in thrust.

From the illustration (fig. 6-3), it will be seen that the convergent section exit now becomes the throat with the exit proper now being at the end of the flared divergent section. When the gas enters the convergent section of the nozzle, the gas velocity increases with a corresponding fall in static pressure. The gas velocity at the throat corresponds to the local sonic velocity. As the gas leaves the restriction of the throat and flows into the divergent section, it progressively increases in velocity towards the exit. The reaction to this further increase in momentum is a pressure force acting on the inner wall of the nozzle. A component of this force acting parallel to
the longitudinal axis of the nozzle produces the further increase in thrust.

The propelling nozzle size is extremely important and must be designed to obtain the correct balance of pressure, temperature and thrust. With a small nozzle these values increase, but there is a possibility of the engine surging (Part 3), whereas with a large nozzle the values obtained are too low.

A fixed area propelling nozzle is only efficient over a narrow range of engine operating conditions. To increase this range, a variable area nozzle may be used. This type of nozzle is usually automatically controlled and is designed to maintain the correct balance of pressure and temperature at all operating conditions. In practice, this system is seldom used as the performance gain is offset by the increase in weight. However, with afterburning a variable area
nozzle is necessary and is described in Part 16.

The by-pass engine has two gas streams to eject to atmosphere, the cool by-pass airflow and the hot turbine discharge gases.

In a low by-pass ratio engine, the two flows are combined by a mixer unit (fig. 6-4) which allows the by-pass air to flow into the turbine exhaust gas flow in a manner that ensures thorough mixing of the two streams.

In high by-pass ratio engines, the two streams are usually exhausted separately. The hot and cold nozzles are co-axial and the area of each nozzle is designed to obtain maximum efficiency. However, an improvement can be made by combining the two gas flows within a common, or integrated, nozzle assembly. This partially mixes the gas flows prior to ejection to atmosphere. An example of both types of high by-pass exhaust system is shown in fig, 6-5.

Fig. 6-5 high by-pass ratio engine exhaust system


CONSTRUCTION AND MATERIALS




Fig. 6-6 An insulating blanket

The exhaust system must be capable of withstanding the high gas temperatures and is therefore manufactured from nickel or titanium. It is also necessary to prevent any heat being transferred to the surrounding aircraft structure. This is achieved by passing ventilating air around the jet pipe, or by lagging the section of the exhaust system with an insulating blanket (fig. 6-6). Each blanket has an inner layer of fibrous insulating material contained by an outer skin of thin stainless steel, which is dimpled to increase its strength. In addition, acoustically absorbent materials are sometimes applied to the exhaust system to reduce engine noise (Part 19).
When the gas temperature is very high (for example, when afterburning is employed), the complete jet pipe is usually of double-wall construction (Part 16) with an annular space between the two walls. The hot gases leaving the propelling nozzle induce, by ejector action, a flow of air through the annular space of the engine nacelle. This flow of air cools the inner wall of the jet pipe and acts as an insulating blanket by reducing the transfer of heat
from the inner to the outer wall.

The cone and streamline fairings in the exhaust unit are subjected to the pressure of the exhaust gases; therefore, to prevent any distortion, vent holes are provided to obtain a pressure balance.

The mixer unit used in low by-pass ratio engines consists of a number of chutes through which the bypass air flows into the exhaust gases. A bonded honeycomb structure is used for the integrated nozzle assembly of high by-pass ratio engines to give lightweight strength to this large
component. Due to the wide variations of temperature to which the exhaust system is subjected, it must be mounted and have its sections joined together in such a manner as to allow for expansion and contraction without distortion or damage.

 SOURCE: The jet engine , Rolls-Royce 

Related Article : Exhaust Gas temperature

Getaran / Vibration

VIBRATION

Getaran / Vibration
System teknik yang mengandung massa dan elastisitas akan mampu bergerak secara relatif. Apabila gerakan system tersebut berulang ulang dalam interval waktu tertentu maka gerakan itu dikenal sebagai GETARAN ( Vibration ). Pada umumnya getaran merupakan bentuk energy sisa dan pada berbagai kasus hal tersebut tidak diinginkan. Karena getaran akan menimbulkan bunyi keras, akan merusak bagian mesin , akan memindahkan gaya yang tidak diinginkan dan menggerakan benda yang ada didekatnya.
Setiap benda bergerak atau berputar yang memiliki massa dan kecepatan akan menimbulkan gaya centrifugal. Gaya gaya centrifugal pada tiap-tiap titik massa pada sudut yang berbeda akan memiliki getaran halus apabila massa dan jarak ke titik pusat-nya sama.


Coba lihat bumi kita bundar..,berputar.. dengan kecepatan sudut rotasi bumi = 0,004167 derajat / detik, setiap permukaan bumi pada sudut yang berbeda, memiliki massa yang berbeda beda, bisa anda bayangkan disatu sisi lempeng bumi penuh dengan bangunan-bangunan gedung pencakar langit, di belahan lempeng bumi yang lain adalah dataran kosong , disatu sisi dilakukan eksploitasi perut bumi besar besaran yang artinya ada perpindahan massa besar-besaran. Coba anda bayangkan apa yang terjadi…??? Bumi pasti akan mengalami getaran / vibration yang besar. Namun hal ini sudah menjadi Sunnatullah (ketetapan Allah) bahwa apabila bumi tidak seimbang (mengalami vibration yang tidak normal) maka bumi akan menyeimbangkan sendiri dengan cara melakukan pergeseran lempeng-lempeng di permukaan bumi yang ditandai dengan terjadinya GEMPA, pergeseran lempeng ini disertai juga perubahan tekanan perut bumi dibeberapa sisi, yang bisa menimbulkan gunung-gunung meletus atau munculnya gunung-gunung baru.

"Dan Dia menancapkan gunung-gunung di bumi supaya bumi itu tidak goncang bersama kamu" (An Nahl : 15)
"Dia menciptakan langit tanpa tiang yang kamu melihatnya dan Dia meletakkan gunung-gunung (di permukaan) bumi supaya bumi itu tidak menggoyangkan kamu " (Luqman : 10)

Terjadinya pergeseran lempeng (GEMPA) dan munculnya gunung-gunung baru adalah upaya bumi untuk menurunkan getaran ( menjaga keseimbangan ) atau dalam istilah teknik disebut TRIM BALANCE.



Ingat…! massa benda bergerak yang memiliki kecepatan sudut akan menimbulkan gaya centrifugal (pada prakteknya akan banyak gaya yang ditimbulkan ) ,dan kalau titik-titik massa di permukaan benda berputar tersebut memiliki gaya berbeda maka akan menimbulkan vibration, semakin tidak merata massa-nya maka semakin tinggi vibration-nya ( Hi vibration ).
Rumus :
Σ Fs = m • v² / R (F = M W^2 R)
dimana :
Σ Fs = adalah Jumlah Gaya Centrifugal
v = adalah kecepatan benda untuk mengitari lingkaran
m = adalah massa benda (kg)
R = adalah Jari-Jari Lingkaran (meter)




Bagaimana kalau kita melihat kembali gambaran kecil dari bumi dengan mencermati getaran / vibration dari mesin pesawat contoh mesin jenis CFM56. Tentu material-material yang dibuat manusia memiliki ketidaksempurnaan, sehingga material apa yang disebut dengan FAN blade tidak memiliki massa yang persis sama. Dan kalau kita rangkai (assembly) menjadi sebuah benda yang berputar tentunya akan mengalami Vibration. Vibration untuk mesin semua jenis pesawat memiliki batasan-batasan normal sesuai dengan Engine Manual yang dibuat pabrik engine tsb (Manufacture). Namun apabila engine tersebut melebihi batasan normal ( Hi Vibration ) maka harus dilakukan perbaikan dengan cara Re-Balance atau dilakukan TRIM BALANCE.


Pada CFM56 engine ,Fan dan Booster ( LPC ) adalah bagian dari engine module yang diputar oleh LPT yang berfungsi untuk menghasilkan dua aliran udara yang terpisah.Dua aliran yang terjadi kemudian kita kenal dengan “Primary and Secondary air flow” . Kekuatan FAN blade untuk menghasilkan gaya dorong sangat besar terutama yang dihasilkan lewat secondary airflow , sekitar 80 % dari gaya dorong engine keseluruhan. Bagaimana akibatnya dari getaran yang ditimbulkan, kalau benda yang berputar sebagai penghasil gaya dorong mengalami Hi Vibration, tentunya ini adalah masalah besar yang harus dihindari.
Adapun teknik untuk melaksanakan TRIM balance yaitu meng-counter arah vibration yang terjadi dengan memasang “balance weight/screw” (pemberat). Cara mengetahui seberapa berat “balance weight” yang dibutuhkan dan pada sudut berapa arah gaya vibration-nya, bisa kita tentukan dengan cara melaksanakan methode “THREE SHOT PLOT”

3-shot plot secara umum dapat dilakukan ketika melakukan pengetesan / run-up engine di Test-Cell maupun Aircraft. Dengan metoda ini diharapkan vibrasi engine berada dibawah limit maximum.
Prosedur : ( gambaran singkat ).
1. Cek rear nose bullet balance screw dan pastikan semua balance screw berukuran standard P07.
2. Ganti B/S dengan P07 untuk menentukan initial vibrasi (apabila ada yang belum standard P07.
3. Run engine dan catat peak vibration yang terjadi.
4. Plot pada Polar Graph yang sudah tersedia sebagai awal dari besar vibrasi yang terjadi.
5. Bagi polar graph menjadi tiga bagian ( 360o / 3 ) untuk menentukan penempatan B/S dalam melaksanakan trial trim balance.
6. Ganti 3 B/S P07 dengan P05 untuk first run (blade no. 2,1,38).
7. Run engine, gambar pada polar graph Peak vibration yang terjadi.
8. Lakukan no.6 dan no.7 untuk second dan third run. (blade no.13,14,15 dan 25,26,27)
9. Gambar garis dari setiap perpotongan lingkaran, yang menghasilkan arah dan resultan(R) yang terjadi.
10. Hitung besar dan arah resultan untuk menentukan berapa banyak gram-cm B/S yang harus dipasang dari hasil trim balance tsb.
MW = 1040 X ( U0 / R )
( MW=berat balance screw yg dibutuhkan, UO=Initial Hi Vibratian, R= Resultan gaya yang dihasilkan )

” Dan Dia telah menundukkan untukmu apa yang di langit dan apa yang di bumi semuanya, (sebagai rahmat) daripada-Nya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang BERFIKIR “ Al-Jaatsiah-13

Engine Hi Vibration

Engine Hi Vibration

Engine Vibration adalah getaran yg ditimbulkan akibat proses terjadinya perubahan energi pada engine yang menghasilkan putaran dan gaya dorong / thrust.

Engine dinyatakan ’Hi Vibration’ apabila vibrasi/getaran yang dihasilkan melebihi batas maximum yang diperbolehkan sesuai dengan manual  pada type engine tersebut. Batasan/limitasi vibrasi engine Spey tentunya bebeda dengan engine CFM, CF6, dll.

Pada Engine CFM56-3 ,limitasi vibrasi bisa dilihat pada engine testing manual atau AMM 72-31-00.

Limitasi vibrasi ini berbeda beda sesuai dengan sumber vibrasinya, lihat tabel sbb;

 

 Bagaimana cara mengatasi  engine Hi Vibration ?
Untuk mengatasi masalah tsb, apabila sumber vibrasi-nya berasal dari N2 system (HPC/HPT) maka prosedurnya adalah engine harus di bongkar (Rejected), dan dilakukan Re-balance pada HPT atau HPC.
Namun apabila sumber vibrasi-nya dari N1 system (FAN/LPC/LPT) ,bisa dilakukan proses Trim Balance setelah terlebih dahulu memastikan Vibration Pick Up dan Core Harness engine tidak bermasalah atau dalam kondisi baik.

Hal-hal yang harus diperhatikan ketika melakukan Trim Balance ;
1.    CAUTION : TO PREVENT PERFORMANCE LOSSES DO NOT ALLOW VIBRATION  LEVELS TO EXCEED 8 MILS DA (Testing 004).
2.    Re-Mapping Fan Blade diperlukan apabila ‘Hi Vibration menyentuh angka 8 mils, jadi maximum Vibration yang bisa dilakukan Trim Balance adalah 7 mils atau lebih rendah (Testing 004).
3.    FAN Trim Balance bisa dilakukan pada sumber Vibrasi dari Fan/LPC atau dari LPT , karena FAN/LPC dan LPT berada dalam satu shaft, sehingga saling mempengaruhi. Apabila Fan Trim balance gagal pada sumber vibrasi dari LPT, maka bisa dilakukan LPT Trim Balance.                                                            

NOTE: “CFMI suggests that this procedure (LPT Trim Balance) only be attempted if the Fan Trim Balance procedure fails to bring vibration levels within state limits. Most engine will be succesfully balanced using Fan Trim Balance methode only ”. (CFM Engine Manual Testing 004).

ENGINE STARTING

ENGINE STARTING

Engine Starting

Bagaimana caranya mennghidupkan  Engine  ?? tentunya tidaklah susah, sama halnya  dengan  menghidupkan mesin mobil, tinggal nyalakan  starter (electric starter) yang akan menggerakkan piston sehingga terjadi hisapan dan kompresi udara, dengan  igniter dalam keadaan menyala, pada saat bersamaan kaki kanan sedikit menginjak pedal gas untuk memberikan pancingan bahan bakar yang cukup, sehingga terjadilah pembakaran sampai terjadinya IDLE .

Begitu pula Starting untuk berbagai macam jenis ENGINE secara basic umumnya sama dan tidaklah susah.
Ada tiga elemen dasar  yang menyebabkan terjadinya proses pembakaran yaitu ada udara (oksigen), ada bahan bakar ( Avtur ) dan ada api (Igniter). Bagaimana ketiga elemen penting ini diatur sehingga bisa terjadi pembakaran yang sempurna yang menimbulkan engine bisa hidup ( running ).
Kita tahu bahwa Engine yang sedang terbang (running) mendapatkan suplay udara dari compressor yang berputar. Lantas bagaimana kalau engine-nya mati , dari mana suplay udara supaya bisa menghidupkan engine??? ...
Nah… disinilah awal mula untuk bisa menghidupkan engine ( Engine starting ), artinnya kita butuh alat untuk memutar  Compressor agar  ada suplay udara . Dua elemen lain seperti  api / Igniter sudah stanby  tinggal menyalakan power  “ Igniter ON”. Begitu  pula bahan bakar /avtur  tinggal  menggerakkan Throttle  “Fuel  Shut-Off Valve Open “ artinya bahan bakar siap dialirkan dari ‘Fuel  tank’ melalui  ‘Fuel flow regulator’ menuju ‘Fuel  Nozzle’ yang siap disemprotkan ke ruang bakar ( Combustion Chamber ).
Kita kembali ke elemen udara yang di butuhkan untuk terjadinya proses pembakaran . Elemen udara ini bisa tersedia kalau Compressor BERPUTAR, bagaimana caranya memutarkan Compressor tsb, simak gambar  berikut….!

Dari gambar bisa kita lihat bahwa untuk memutarkan compressor diperlukan sumber  udara bertekanan ( High Pressure air Source ) yang dapat diperoleh dari ;
1). External ground supply
2). APU ( Auxiliary Power Unit )
3). Cross-feed from a running engine
4). High Pressure Air Tank ( on Test Cell )

Setelah udara bertekanan tersedia sekitar 50 psi ( tekanan udara minimum tsb, tergantung jenis engine ), Tekanan udara tersebut dialirkan melalui Turbine Air STARTER  untuk menggerakan  Accessory Gear Box yang kemudian akan menggerakkan Horizontal Drive Shaft  dan didalam Transfer Gear Box , putaran horizontal Drive Shaft  ini kemudian ditransfer menjadi Radial Drive Shaft. Shaft inilah yang akhirnya langsung menggerakkan HP Compressor ( N2 shaft ). Disinilah awal mula terjadinya proses Starting. Setelah  HP Compressor  berputar maka udara ( Mass Airflow ) sudah mengalir, terhisap dan terkompresi , kemudian barulah Igninter ‘ON’dan Fuel Shut-off Valve ‘OPEN’ sehingga terjadilah proses pembakaran didalam  Ruang Bakar ( Combustion Chamber ).Awal mula terjadinya proses pembakaran ini menyebabkan engine mulai berputar kencang atau terjadi acceleration yang ditandai dengan peningkatan N2 / N1 rpm dan EGT ,maka kondisi ini dinamakan dengan LIGHT-UP.  Sampai mencapai putaran tertentu dimana engine sudah bisa berputar sendiri tanpa bantuan putaran dari STARTER ( Starter Cut–Off ). Maka kondisi  ini dinamakan ‘Selft Sustaining Speed’. Dan kemudian terjadilah IDLE.
Kondisi IDLE inilah akhir dari proses ' Engine Starting '.

Sederhana bukan….!
Semoga bermanfa'at....!

Devinisi Pesawat dapat terbang

Mengapa Pesawat Bisa Terbang

Mengapa Pesawat bisa terbang ?
Pesawat bisa terbang karena ada momentum dari dorongan horizontal mesin pesawat (Engine), kemudian dorongan engine tersebut akan menimbulkan perbedaan kecepatan aliran udara dibawah dan diatas sayap pesawat . Kecepatan udara diatas sayap akan lebih besar dari dibawah sayap di karenakan jarak tempuh lapisan udara yang mengalir di atas sayap lebih besar dari pada jarak tempuh di bawah sayap, waktu tempuh lapisan udara yang melalui atas sayap dan di bawah sayap adalah sama . Menurut hukum Bernoully , kecepatan udara besar menimbulkan tekanan udara yang kecil . sehingga tekanan udara di bawah sayap menjadi lebih besar dari sayap pesawat bagian atas. Sehingga akan timbul gaya angkat (Lift) yang menjadikan pesawat itu bisa terbang,

Ada beberapa bagian utama pesawat yang membuat pesawat itu bisa terbang dengan sempurna,
diantaranya sbb;

(1).Badan pesawat ( Fuselage ) terdapat didalamnya ; ruang kemudi (Cockpit) dan ruang penumpang (Passenger).
(2).Sayap (Wing), terdapat Aileron berfungsi untuk “Rolling” pesawat miring kiri – kanan dan Flap untuk menambah luas area sayap ( Coefficient Lift ) yang berguna untuk menambah gaya angkat pesawat. 

(3).Ekor sayap (Horizontal Stabilazer), terdapat Elevator berfungsi untuk “Pitching” nose UP – DOWN.
(4).Sirip tegak (Vertical Stabilizer), terdapat Rudder berfungsi untuk “Yawing” belok kiri – kanan.
(5).Mesin (Engine), berpungsi sebagai Thrust atau gaya dorong yang menghasilkan kecepatan pesawat.(6).Roda Pesawat ( Landing Gear ),berfungsi untuk mendarat/ landing atau tinggal landas / Take-off.
Pada dasarnya apabila pesawat sedang terbang selalu menggabungkan fungsi-fungsi control diatas, spt contoh ; bila pesawat belok kanan atau kiri , maka yang digerakkan Aileron dan Rudder, jadi sambil belok pesawat dimiringkan agar lintasan belok lebih pendek, yang dapat menghemat waktu dan menghemat pemakaian bahan bakar.

Hukum Bernoulli tentang aliran dan tekanan udara ( sumber : http://www.e-dukasi.net )Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat tersebut, berbeda dengan roket yang terangkat ke atas karena aksi-reaksi antara gas yang disemburkan roket dengan roket itu sendiri. Roket menyemburkan gas ke belakang (ke bawah), sebagai reaksinya gas mendorong roket ke atas. Jadi roket tetap dapat terangkat ke atas meskipun tidak ada udara, pesawat terbang tidak dapat terangkat jika tidak ada udara.Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dari pada bagian depan, dan sisi bagian atas yang lebih melengkung dari pada sisi bagian bawahnya. Gambar di bawah adalah bentuk penampang sayap yang disebut dengan aerofoil. 
Garis arus pada sisi bagaian atas lebih rapat daripada sisi bagian bawahnya, yang berarti laju aliran udara pada sisi bagian atas pesawat (v2) lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap (v1). Sesuai dengan asas Bernoulli ;

Tekanan pada sisi bagian atas pesawat (p2) lebih kecil daripada sisi bagian bawah pesawat (p1) karena laju udara lebih besar. Beda tekanan p1 – p2 menghasilkan gaya angkat sebesar: F1-F2 = (p1-p2)A ,

dengan A merupakan luas penampang total sayap jika nilai p1 – p2 dari persamaan gaya angkat diperoleh ;

, dengan ρ adalah massa jenis udara.
Pesawat dapat terangkat keatas jika gaya angkat lebih besar daripada berat pesawat, jadi apakah suatu pesawat dapat atau tidak tergantung pada berat pesawat, kelajuan pesawat dan ukuran sayapnya. Makin besar kecepatan pesawat, makin besar kecepatan udara dan ini berarti
bertambah besar sehingga gaya angkat ( F1-F2 > mg ), Jika pesawat telah berada pada ketinggian tertentu dan pilot ingin mempertahankan ketinggiannya (melayang di udara), maka kelajuan pesawat harus diatur sedemikian rupa sehingga gaya angkat sama dengan berat pesawat ( F1-F2 = mg ).
Penerapan Hukum Bernoulli untuk mendesain pesawat terbangPesawat terbang dirancang sedemikian rupa sehingga hambatan udaranya sekecil mungkin. Pesawat pada saat terbang akan menghadapi beberapa hambatan, diantaranya hambatan udara, hambatan karena berat badan pesawat itu sendiri, dan hambatan pada saat menabrak awan. Setelah dilakukan perhitungan dan rancangan yang akurat dan teliti, langkah selanjutnya adalah pemilihan mesin penggerak pesawat yang mampu mengangkat dan mendorong badan pesawat.Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa.
(1).Berat pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi.
(2).Gaya angkat yang disebabkan oleh bentuk pesawat.
(3).Gaya ke depan yang disebabkan oleh dorongan mesin / engine
(3).Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara


Jika pesawat hendak bergerak mendatar dengan suatu percepatan, maka gaya ke depan harus lebih besar daripada gaya hambatan dan gaya angkat harus sama dengan berat pesawat. Jika pesawat hendak menambah ketinggian yang tetap, maka resultan gaya mendatar dan gaya vertical harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya ke depan sama dengan gaya hambatan dan gaya angkat sama dengan berat pesawat.
Sistem kemudi pesawat terbangSistem kemudi pesawat terbang dipergunakan untuk melakukan manuver. Pada saat pesawat akan berbelok ke arah kanan maka daun kemudi digerakkan ke arah kiri, begitu juga saat pesawat akan bermanuver ke kiri, maka daun kemudi digerakkan ke arah kiri. Bagian belakang pesawat terdapat kemudi yang dirancang secara horizontal dan vertical.

Ekor Pesawat terbang untuk ManuverPesawat bisa terbang ke segala arah, menanti gerak kemudi pilot. Kalau kemudi diputar ke kiri, pesawat akan banking ke kiri. Demikian pula sebaliknya. Gerakan ini ditentukan bilah aileron di kedua ujung sayap utama. Lalu, jika pedal kiri atau kanan diinjak, pesawat akan bergerak maju ke kiri atau ke kanan. Dalam hal ini yang bergerak adalah bilah rudder.Posisinya di belakang sayap tegak ( Vertical stabilizer ).
Berbeda jika gagang kemudi di tarik atau didorong. Pesawat akan menanjak atau menukik. Penentu gerakan ini adalah bilah kemudi elevator yang terletak di kedua bilah sayap ekor horizontal.

Tuas Kemudi Pesawat Terbang

Tambahan foil pada pesawat Airbus A320 untuk manuver

Tambahan foil pada ekor pesawat
Fungsi foil adalah untuk mempermudah pesawat saat melakukan maneuver.

Artikel terkait ; Jenis Mesin (Engine) Pesawat terbang

klik untuk terhubung dengan FB kami http://www.facebook.com/notes/eriski-chill-out/power-thrust-aircraft-kenapa-pesawat-dapat-terbang/223680321103694

Mengapa Pesawat Bisa Terbang (power thrust aircraft)

Sebenarnya hal ini sudah dibahas secara singkat di Postingan saya yang lain. Seperti yang sudah dijelaskan bahwa Pesawat itu bisa terbang karena alasan "aliran Udara yang dibelokkan".

Untuk lebih mengerti hal ini, mari kita lihat foto dibawah ini. Asumsi yang diambil oleh para Scientist adalah udara mengalir lurus (seperti di foto)
Aliran udara ini dibelokkan oleh sayap ke tanah, ketika pesawat berlaju di landasan terbang dengan bantuan Mesin Pesawat yang mendorong pesawat itu hingga bisa mencapai 80 m/s (kecepatan rata2 A 320 utk take off), sehingga menimbulkan reaksi gaya ke atas (Newton Third Law). Sayap pesawat mempunyai Profil yang symmetrie dan juga ada yg ansymmetrie, tergantung dari model pesawat nya. Profil ini juga sering disebut sebagai Airfoil. Dalam mendesign pesawat, bentuk dari Airfoil ini sangat memegang peranan penting dalam hal Aerodynamik.


Tapi bagaimana aliran udara itu bisa dibelokkan, padahal pesawat pas take off juga berlaju searah dengan aliran udara (lurus) di lapangan terbang?
Untuk menjawab pertanyaan ini, mungkin kita harus mengerti bagian-bagian pesawat dan cara mengendalikannya.



Ketika pesawat hendak take off, Pilot akan menarik setir ke arahnya tepat ketika pesawat sudah meraih titik kecepatan terendah (stall speed), dan hal ini menyebabkan Elevator naik keatas (seperti di gambar diatas), sehingga terbentuklah gaya kebawah (F) di bagian horizontal stabilisator.
Moment (M) yang terresultasi karena gaya ke bawah dan jarak (M = F.s = Newton Law of Motion) membuat sayap membentuk sebuah sudut (yg juga disebut: Angle of Attack). 
Sudut ini lah yang menentukan besarnya Lift Coefficient (Ca)yang akhirnya memperngaruhi Lift atau dorongan keatas.

Lift (A) = ρ/2 . (V^2). A. Ca
(arti persamaan ini bisa dilihat di sini)

Jadi semakin besar sudut yang dibentuk sayap dengan garis horizontal (yang diasumsi sebagai arah aliran udara), maka semakin besarlah area dari sayap pesawat yang bisa dipakai untuk membelokkan aliran udara itu, sehingga semakin banyak aksi Gaya kebawah, dan reaksi gaya itu dipakai untuk Pesawat bisa terbang.

Jadi kesimpulannya:
Pilot idupin mesin pesawat pesawat, stelah itu pesawat berlaju dengan akselerasi tinggi hingga mencapai stall speed. Pada saat itu karena aksi Pilot, elevator naik, dan sayap pesawat membentuk Angle of Attack. Aliran udara dibelokkan dengan sudut sebesar angle of attack itu ke arah tanah, sehingga membentuk gaya dorong ke atas, dan akhirnya pesawt terbang.. terbang.. dan terbang..!!! :)

Kenapa Pesawat Bisa Terbang??

Waktu kecil terheran2 karna ada benda bisa melayang di udara,., eh ternyata namanya pesawat terbang., tiap kali ada pesawat lewat aku ama temen2 pasti teriak “kapal., minta duit-e  ” wkwkwkwk senang kembali mengingat kenangan masa kecil  .

Waktu SMP terlintas “kenapa bisa terbang yaa??, padahal kan terbuat dari besi, berat, berisi puluhan orang, kok gak jatuh yaaaa?? “ ., pertanyaan mulai bisa terjawab waktu SMA pas ketemu fisika., tapi berhubung dasarnya mbandel n gak suka fisika., jadi tiap fisika gak perna dengerin makanya gak tau wkwkwkwwk…,

Lagi2 aku baru tau gara2 aku punya blog ini n aku jadi bersemangat cari pertanyaan2 yang belum aku tahu jawabannya hehehehe,,,, ok langsung aja aku share aja berdasarkan berbagai sumber yang aku jadikan referensi., bagi para blogger lainnya yang uda merasa mempunyai postingan ini, aku minta ijin share sedikit gambar maupun materinya yaaa ^_^ .

Sayap Pesawat

Ada apa dengan sayap burung besi ini? (sebagian orang menyebut Pesawat Terbang dengan Burung Besi  ) ok ok., kunci bisa terbangnya pesawat adalah terletak pada sayapnya, kok gitu? :

Dengan bentuk yang seperti itu ditambah dengan adanya momentum dari dorongan horizontal dari mesin pesawat (Engine) yang terdapat di kedua sayap, maka saat pesawat mulai bergerak maju akan menyebabkan perbedaan kecepatan aliran udara di bagian atas dan bawah sayap. Kecepatan udara diatas sayap akan lebih besar daripada dibawah sayap, hal ini dikarenakan jarak tempuh lapisan udara yang mengalir di atas sayap lebih besar dari pada jarak tempuh di bawah sayap. yaaa yaaa yaaaa 

Kok bisa gitu? ada dasarnya gak? ada., menurut Hukum Bernoully, kecepatan udara besar menimbulkan tekanan udara yang kecil. Nah., uda mulai bisa membaca alurnya?, seperti yang aku tulis diatas, karena udara diatas sayap mengalir lebih cepat maka tekanan diatas sayap menjadi kecil, sedangkan sebaliknya, udara yang mengalir dibawah sayap kecil, sehingga tekanan di bagian bawah sayap menjadi lebih besar, hal ini akan menimbulkan Gaya Angkat (Lift) pada pesawat dan menjadikannya terbang. ooowww gitu yap  hehehehehe  .

Apa Itu Lift?

Lift yang dimaksud disini adalah Gaya Angkat, Lift dihasilkan karena aliran udara dibelokkan ketika mengalir melewati sayap. Bahkan, tidak hanya ketika melewati sayap pesawat, lift juga dihasilkan ketika kita menaruh kertas di depan aliran udara pada suatu sudut tertentu. Kata kuncinya adalah:aliran dan pembelokan aliran tersebut. Coba dengan bermain pesawat kertas! Jika pesawat dilepas tanpa diberi dorongan ke depan, pesawat tersebut tetap akan jatuh ke tanah. Ini menunjukkan perlu ada aliran udara agar lift dapat dihasilkan. hm.., gitu (ama ngelus2 dagu  )

Ketika aliran udara dibelokkan, terjadi aksi-reaksi antara aliran udara dan sayap yang membelokkan udara tersebut. Ketika aliran udara yang awalnya lurus kemudian belok setelah melewati objek tersebut, kita kemudian bertanya, apa yang membengkokkan aliran tersebut. Ya, jawabannya adalah objek tersebut. Lihat ilustrasi di Gambar 2 berikut :

Artinya, ada suatu gaya yang dikerjakan oleh objek tersebut terhadap aliran udara tersebut. Newtonberkata, untuk setiap aksi akan ada reaksi yang sama besar pada arah yang berlawanan dari aksi tersebut (Hukum Newton III), heheheeh ingat dikit2 fisika   . Sayap tadi telah mengerjakan suatu aksi pada aliran udara tersebut, maka, aliran udara juga akan mengerjakan reaksi yang sama besar pada sayap tersebut. Kenapa bisa terangkat? seperti yang aku tulis, jawabannya pada Hukum Bernoully  . Lihat kembali Gambar 1 .

Bagian Penunjang Untuk Terbang

Agar pesawat dapat terbang dengan sempurna, maka selain sayap ada bagian2 lain yang menunjang, lihat  dibawah ini :

1. Badan pesawat ( Fuselage ) : ruang kemudi (Cockpit) dan ruang penumpang (Passenger).
2. Sayap (Wing), terdapat Aileron berfungsi untuk “Rolling” pesawat miring kiri – kanan dan Flap untuk menambah luas area sayap (Coefficient Lift) yang berguna untuk menambah gaya angkat pesawat.
3. Ekor sayap (Horizontal Stabilazer), terdapat Elevator berfungsi untuk “Pitching” Nose Up – Down.
4. Sirip tegak (Vertical Stabilizer), terdapat Rudder berfungsi untuk “Yawing” belok kiri – kanan.
5. Mesin (Engine), berpungsi sebagai Thrust atau gaya dorong yang menghasilkan kecepatan pesawat.
6. Roda Pesawat ( Landing Gear ),berfungsi untuk mendarat/ landing atau tinggal landas / Take-off.

Ketika pesawat sedang terbang, ia selalu menggabungkan fungsi-fungsi control diatas, contoh : bila pesawat belok kanan atau kiri, maka yang digerakkan Aileron dan Rudder, jadi sambil belok pesawat dimiringkan agar lintasan belok lebih pendek, yang dapat menghemat waktu dan menghemat pemakaian bahan bakar. ooowww gitu  . Lihat ilustrasinya di Gambar 4 berikut :

Nose Up-Down	Aileron Pitch
Aileron Roll	Aileron Yaw

Bagaimana Dengan Roket?

Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat tersebut, berbeda dengan roket yang terangkat ke atas karena aksi-reaksi antara gas yang disemburkan roket dengan roket itu sendiri. Roket menyemburkan gas ke belakang (ke bawah), sebagai reaksinya gas mendorong roket ke atas. Jadi roket tetap dapat terangkat ke atas meskipun tidak ada udara, pesawat terbang tidak dapat terangkat jika tidak ada udara. Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dari pada bagian depan, dan sisi bagian atas yang lebih melengkung dari pada sisi bagian bawahnya. hm…, gitu toh 

Gaya Yang Terjadi Pada Pesawat

Pesawat terbang dirancang sedemikian rupa sehingga hambatan udaranya sekecil mungkin. Pesawat pada saat terbang akan menghadapi beberapa hambatan, melalui perhitungan dan rancangan yang akurat dan teliti, langkah selanjutnya adalah pemilihan mesin penggerak pesawat yang mampu mengangkat dan mendorong badan pesawat. Ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa. yaitu :

1. Berat pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi.
2. Gaya angkat yang disebabkan oleh bentuk pesawat.
3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh dorongan mesin / engine
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara

:

Jika pesawat hendak bergerak mendatar dengan suatu percepatan, maka gaya ke depan harus lebih besar daripada gaya hambatan dan gaya angkat harus sama dengan berat pesawat. Jika pesawat hendak menambah ketinggian yang tetap, maka resultan gaya mendatar dan gaya vertical harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya ke depan sama dengan gaya hambatan dan gaya angkat sama dengan berat pesawat. Ternyata banyak ya gaya yang terjadi heehheehehe  .

Teori Yang Salah

Teori “Longer path” or “Equal Transit Time”Teori ini mengatakan bahwa airfoil pesawat di-design sedemikian agar panjang lintasan permukaan atas sayap lebih panjang daripada permukaan bawah sayap. Artinya molekul udara di sisi atas sayap harus bergerak lebih cepat daripada molekul di sisi bawah sayap agar mereka bertemu lagi di ujung trailing edge sayap. Teori ini walaupun kedengarannya benar, tetapi didasarkan pada asumsi yang salah, yaitu bahwa molekul udara harus bertemu lagi di ujung sayap. Kalau teori ini benar, kertas kita tadi tidak akan bisa menghasilkan lift. Inilah gambaran teori yang salah. Gambar 6 :

Lihat kembali Gambar 1 , perhatikan bahwa udara diatas sayap akan lebih lembat sampai di ujung sayap karena jalur tempuh-nya yang lebih besar, jadi kata2 bertemu lagi di ujung sayap itu salah!!.

Teori Tumbukan Molekul UdaraTeori ini mengatakan bahwa lift dihasilkan dari tumbukan udara yang dibelokkan pada sisi bawah sayap. Teori ini salah karena hanya melihat pada sisi bawah sayap saja yang menyebabkan aliran udara membelok. Pada kenyataannya lebih banyak udara yang dibelokkan di sisi atas sayap dibandingkan dengan sisi bawah sayap. hm….. 

Naah akhirnya itulah yang bisa aku bagi tentang Kenapa Pesawat Bisa Terbang hehehehe.., smoga hal ini bisa menambah wawasan cakrawala kita. Makaci makaciiiii  . Btw., pesawat itu tidak bisa mundur looh., gak percaya? lihat disini . Dan juga, kenapa helikopter bisa terbang? cari tahu jawabannya disini .

Source :  http://www.facebook.com/BlogZonaMiliter