engine pesawat udara

34
TEORI DAN PEMBUATAN MOTOR PESAWAT UDARA U N T U K SMK TEKNOLOGI PESAWAT TERBANG MAKASSAR

Upload: bakhtiar-lutfi

Post on 13-Aug-2015

289 views

Category:

Documents


15 download

DESCRIPTION

engine Pesawat Udara

TRANSCRIPT

Page 1: engine Pesawat Udara

TEORI DAN PEMBUATAN MOTOR PESAWAT UDARA

UNTUK

SMK TEKNOLOGI PESAWAT TERBANG MAKASSAR

Page 2: engine Pesawat Udara

TEORI DAN PEMBUATAN MOTOR PESAWAT TERBANG

Untuk sebuah pesawat agar dapat tetap terbang dengan kecepatan yang tetap, dibutuhkan daya dorong yang harus sesuai dengan hambatan udara yang diterimanya. Daya dorong ini atau thrust didapatkan dari motor bakar. Semua motor bakar mempunyai kemampuan yang sama yaitu merubah energi panas menjadi energi mekanik, dengan aliran masa cairan pada motor. Dalam setiap proses, energi panas yang dilepaskan pada satu titik pada siklus proses tersebut dimana tekanan yang tinggi dibandingkan dengan tekanan atmosfir.

Motor-motor ini biasanya dibagi menjadi beberapa kelompok atau jenisnya tergantung pada :

(1) Cara kerja cairan yang digunakan pada proses motor(2) Cara bagaimana energi mekanikal disalurkan menjadi gaya doorng(3) Cara pengkjompresian cairan kerja motor.

Macam-macam jenis motor digambarkan sebagai berikut :

Gaya dorong dihasilkan oleh perpindahan cairan kerja dalam arah yang berlawanan dari arah pesawat. Hal ini sangat erat terkait dengan Hukum Newton ketiga.

Jenis Motor Cara kompressi Daya dorong cairan

Turbo Jet bakar Kompressor yang Digerakan turbin

Campuran bahandengan udara

Turbo Prop Kompressor yang Digerakan turbin

Udara sekitar

Ramjet Karena kecepatan Terbang yang Ram compression

jetSama seperti Turbo

Pulse Jet PembakaranKompressi karena

Sama seperti Turbo

Motor Piston PistonGerakan naik-turun Kompressi karena

Udara sekitar

RoketTurbo jet

embakaran Kompressi karena

Sama seperti

Page 3: engine Pesawat Udara

Udara adalah cairan utama yang digunakan untuk menghasilkan dorongan pada setiap jenis engine diatas, kecuali roket yang menggunakan cadangan udaranya sendiri.

Baling-baling pesawat yang menggunakan motor piston dan pesawat turbo prop menggunakan dorongan sejumlah besar udara dari perubahan kecepatan yang kecil.Udara yang digunakan untuk mendorong tidak sama jumlahnya dengan udara yang digunakan untuk proses pembakaran yang menghasilkan energi mekanik.

Motor-motor pesawat terbang harus memenuhi beberapa persyaratan antara lain :- Ringan- Kuat dan terpercaya- Ekonomis- Kekompakan

Jenis-jenis motor piston pesawat terbang :

- Motor segaris/In line engine, dimana susunan silindernya segaris- Motor berlawanan/ Opposed Engine, susunan silindernya parallel- Motor jemis V dimana susunan silindernya bentuk V- Motor Radial, dimana susunan silindernya melingkar

Page 4: engine Pesawat Udara

Bagian-bagian motor jenis silinder berlawanan/opposed engine

Page 5: engine Pesawat Udara

Bagian-bagian motor radial/Radial engine

Susunan silinder motor bentuk V

Page 6: engine Pesawat Udara

Susunan silinder motor segaris/Inline Engine

Page 7: engine Pesawat Udara
Page 8: engine Pesawat Udara
Page 9: engine Pesawat Udara
Page 10: engine Pesawat Udara

Early Internal-Combustion EngineOne of the most important inventions of the mid- to late 1800s, the internal-combustion engine generated mechanical energy by burning fuel in a combustion chamber. The introduction of the new engine led almost immediately to the development of the automobile, which had been largely unfeasible with the unwieldy steam engine. Shown here is a 1925 Morris engine, the basic unit for a family car. It features four in-line cylinders with aluminum pistons. The valves are opened by push rods operated by a camshaft and closed by springs. Power is transmitted by means of the crankshaft to the gearbox.Dorling KindersleyMicrosoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. All rights reserved.

Fuel-Injection SystemThe fuel-injection system replaces the carburetor in most new vehicles to provide a more efficient fuel delivery system. Electronic sensors respond to varying engine speeds and driving conditions by changing the ratio of fuel to air. The sensors send a fine mist of fuel from the fuel supply through a fuel-injection nozzle into a combustion chamber, where it is mixed with air. The mixture of fuel and air triggers ignition.© Microsoft Corporation. All Rights Reserved.Microsoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. All rights reserved.

Page 11: engine Pesawat Udara

Automobile SystemsAutomobiles are powered and controlled by a complicated interrelationship between several systems. This diagram shows the parts of a car with a gas engine and manual transmission (the air filter and carburetor have been removed to show the parts beneath but usually appear in the space above the intake manifold). The major systems of the automobile are the power plant, the power train, the running gear, and the control system. Each of these major categories include a number of subsystems, as shown here. The power plant includes the engine, fuel, electrical, exhaust, lubrication, and coolant systems. The power train includes the transmission and drive systems, including the clutch, differential, and drive shaft. Suspension, stabilizers, wheels, and tires are all part of the running gear, or support system. Steering and brake systems are the major components of the control system, by which the driver directs the car.© Microsoft Corporation. All Rights Reserved.Microsoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. All rights reserved.

Page 12: engine Pesawat Udara
Page 13: engine Pesawat Udara
Page 14: engine Pesawat Udara
Page 15: engine Pesawat Udara

Disc and Drum BrakesDisc and drum brakes create friction to slow the wheels of a motor vehicle. When a driver presses on the brake pedal of a vehicle, brake lines filled with fluid transmit the force to the brakes. In a disc brake, the fluid pushes the brake pads in the caliper against the rotor, slowing the wheel. In a drum brake, the fluid pushes small pistons in the brake cylinder against the hinged brake shoes. The shoes pivot outward and press against a drum attached to the wheel to slow the wheel.© Microsoft Corporation. All Rights Reserved.Microsoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. All rights reserved.

DifferentialThe gears of a differential allow a car's powered wheels to rotate at different speeds as the car turns around corners. The car's drive shaft rotates the crown wheel, which in turn rotates the half shafts leading to the wheels. When the car is traveling straight ahead, the planet pinions do not spin, so the crown wheel rotates both wheels at the same rate. When the car turns a corner, however, the planet pinions spin in opposite directions, allowing one wheel to slip behind and forcing the other wheel to turn faster.© Microsoft Corporation. All Rights Reserved.Microsoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. All rights reserved.

Page 16: engine Pesawat Udara

Automatic Transmission SystemThe automatic transmission is one of the key components of an automobile. Located just behind the engine, the transmission changes the speed and power ratios between the engine and the driving wheels of a vehicle.© Microsoft Corporation. All Rights Reserved.Microsoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. All rights reserved.

Wankel Engine© Microsoft Corporation. All Rights Reserved.Microsoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. All rights reserved.

Page 17: engine Pesawat Udara

Bentuk motor pesawat terbang tipe radial/Radial piston engine /7 silinder

Pesawat terbang menggunakan media udara untuk dapat terbang dan karena tidak ada rintangan diudara maka penerbangan dari satu tempat ketempat yang lain dapat dijangkau jauh lebih cepat dibandingkan transportasi lain yang melalui daratan ataupun lautan dengan perbedaan waktu tempuh yang jauh lebih singkat dan cepat. Namun keamanan penerbangan harus diusahakan semaksimal mungkin, dimana salah satu factor penunjangnya adalah pemilihan jenis tenaga pendorong yang handal, kuat, ringan, ekonomis dan dapat bekerja terus-menerus dalam kondisi cuaca manapun. Istilah kemacetan/mogok diudara tidak boleh terjadi pada pesawat terbang, karena diudara tidak terdapat statsiun/bengkel seperti didarat. Untuk ini maka teknologi penerbangan selalu di perbaharui dan dipermodern baik dari segi komponen, engine, maupun system-systemnya. Teknologi keudaraan adalah teknologi canggih dan handal sehingga dewasa ini banyak teknologi transportasi darat dan laut yang menggunakannya. Menjadi “Mekanik Pesawat Terbang “ ,bila diperlukan dapat mengatasi permasalahan teknologi transportasi darat dan laut. Hal ini telah terbukti dalam lingkup dunia kerja sekarang ini.

Pemilihan Motor Pendorong

Untuk pesawat terbang yang kecepatannya tidak melebihi 250 mph, biasa menggunakan motor piston, karena dapat terbang rendah dengan kecepatan yang rendah pula dan cukup effisien dalam penggunaannya.

Bila pesawat diinginkan dapat terbang tinggi, namun tetap menggunakan motor piston, maka digunakan jenis motor piston yang diperlengkapi dengan Turbo supercharger dimana

Page 18: engine Pesawat Udara

jenis motor ini mapu tyerbang sampai ketinggian 30.000 kaki dengan penggunaan daya yang cukup baik.

Bila kecepatan pesawat dapat diatur dari 180 sampai 350 mil per jam, maka dipilih motor pendorong jenis Turbopropeller. Motor jenis ini cukup ekonomis bila terbang tinggi apalagi bahan bakar untuk motor jenis ini lebih murah bila dibandingkan motor piston.

Bila kecepatan pesawat diharapkan mempunyai kecepatan tinggi dari kecepatan sub sonic sampai Mach 2.0 maka motor turbo jet yang dipilih. Motor Turbo jet cukup effisien untuk terbang tinggi.

Motor Piston dalam penggunaannya cukup komplek dan rumit. Contohnya dalam segi penggunaan instrument, motor piston hampir 2 kali lipat jumlahnya dibandingkan dengan motor turbo jet. Sebagai contoh juga untuk mengatur kecepatan terbang, motor piston membutuhkan pengaturan 5 kontrol, sedangkan pada motor turbo jet cukup dengan mengatur throttle saja.

Rancangan dan pembuatan motor piston

Bagian-bagian utama dari piston engine adalah :- Rumah mesin/crank case- Silinder- Piston- Tangkai piston/connecting rod- Katup-katup/valves- Mekanis penggerak katup/ valve operating mechanism- Poros engkol/crankshaft.

Pada kepala silinder terdapat katup-katup dan busi. Katup-katup terdiri dari katup masukMasuk dan katup buang. Didalam silinder terdapat piston/torak yang terhubung pada poros engkol dengan menggunakan tangkai piston.

Page 19: engine Pesawat Udara

Rumah Mesin

Rumah mesin adalah merupakan dasar dari motor dimana didalamnya terdapat Bearing/lager, yang merupakan bantalan untuk berputarnya poros engkol. Rumah mesin juga untuk tempat oli pelumas, untuk melumasi bagian dalam dan luar mesin, utamanya bagian-bagian yang bergerak dan berputar dari mesin. Rumah mesin juga merupakan tempat untuk melekatkan rangkaian silinder dan pembangkit daya bagi pesawat terbang. Rumah mesin harus kuat,dan kokoh agar tidak terjadi gangguan bagi poros engkol dan bantalannya/bearings. Bahan untuk rumah mesin adalah aluminium tuang yang ringan tapi kuat. Kadang untuk motor yang besar rumah mesin dibuat dati baja. Rumah mesin harus tahan terhadap getaran dan gaya-gaya lainnya. Karena silinder terpasang pada rumah mesin, ketika bekerja maka akan terjadi gaya yang berusaha melepaskan silinder ini dari tempatnya. Ketika terjadi ketidak seimbangan gaya sentrifugal dan gaya inertia akan berpengaruh terhadap bantalan dan poros engkol yang menimbulkan gaya bending untuk membengkokan poros engkol. Maka rumah mesin harus cukup kaku untuk mengatasi gaya

Page 20: engine Pesawat Udara

ini. Apalagi bila telah tersambung ke propeller pesawat, maka gaya sentrifugal akan semakin membesar dengan perubahan kecepatan putaran propeller.

Radial Engines

Pada gambar diatas yang merupakan penampang dari radial engine/motor bintang yang terdiri dari :

- Nose Section- Power Section- Supercharger section- Accessory section

Bagian Nose Section terdiri dari rangkaian roda gigi reduksi yang berfungsi untuk memutar baling-baling/propeller agar timbul thrust/gaya dorong.

Didalam Power section yang berada dalam rumah mesin,terdapat rangkaian tangkai piston dan poros engkol dimana daya putar dibangkitkan. Pada rumah mesin ini terpasang silinder dengan piston,kepala silinder dengan katup-katup dan busi serta mekanisme penggerak katup sebagai pembangkit gerakan poros engkol.

Piston/Torak

Page 21: engine Pesawat Udara

Pada gambar diatas terlihat macam-macam bentuk piston yang digunakan pada pesawat terbang serta bagian lainnya sebagi pelengkap piston.Piston adalah bagian dari silinder yang bergerak membentuk ruang bakar.Bahan pembuatannya biasanya dari aluminium . Pada dindingnya dibuat alur-alur untuk penempatan cincin-cincin piston yang berfungsi sebagai penyekat ruang bakar agar tidak terjadi kebocoran kompressi dan juga terdapat sebuah cincin oli yang berlubang-lubang untuk menyemprotkan oli pelumas bagi dinding silinder agar tidak terjadi keausan dan memperlancar gerak naik-turun piston dalam silinder. Cincin-cincin piston terbuat dari cast iron bermutu tinggi. Cincin-cincin ini bersifat sebagai pegas yang rapat pada diding silinder. Cincin-cincin piston yang mencegah kebocoran kompressi dinamakan compression ring, sedangkan yang melumasi dinding silinder dengan oli dinamakan cincin oli.

Silinder

Bagian dari motor dimana daya/tenaga dikembangkan adalah silinder. Silinder merupakan ruang bakar dimana proses pembakaran dan pengem,bangan gas terjadi, dan juga merupakan tempat dari piston dan tangkai piston.Terdapat 4 hal yang dibutuhkan dalam merancang dan membuat rangkaian silider, yaitu :

- Harus kuat untuk menahan tekanan didalam selama proses usaha- Harus terbuat dari logam yang ringan agar bobot motor berkurang- Harus terbuat dari bahan yang mudah menyalurkan panas untuk effisiensi

pendinginan.

Page 22: engine Pesawat Udara

- Harus mudah dibuat dan tidak mahal dalam pembuatannya, pemeriksaannya dan perawatannya.

Bagian kepala silinder dapat dibuat terpisah dengan sirip-sirip pendingin, atau dapat jugaDisatukan dalam satu blok untuk sistim pendinginan dengan cairan. Kepala silinder dengan sirip-sirip pendingin terbuat dari aluminium alloy, karena aluminium adalah bahan yang mudah menyalurkan panas dan cukup ringan. Silinder yang menggunakan pendinginan udara mempunyai kepala silinder dengan katup-katup. Tiap silinder terdiri dari 2 bagian besar :

(1) Kepala silinder(2) Tabung silinder

Kepala silinder

Kepala silinder adalah bagian dari tempat terjadinya pembakaran campuran bahan bakar/udara dan untuk memberikan pendinginan terhadap panas hasil pembakaran. Busi (spark plug) menyalakan campuran bahan bakar/udara dalam ruang bakar pada saat langkah kompresi dimana piston/torak bergerak ke titik mati atas /Top Dead Center. Hasil pembakaran menghasilkan tekanan yang sangat tinggi dan menekan piston dari titik mati atas ketitik mati bawah. Pada kepala silinder selain terdapat tempat busi, juga terdapat lubang kedudukan katup masuk dan katup buang. Pada pesawat terbang kepala silinder dibuat bersirip dengan maksud untuk pendinginan dengan udara ketika propeller berputar menghasilkan semburan udara berkecepatan kebelakang.Kepala silinder terbuat dari Aluminium Alloy.

Tabung silinder

Pada umumnya silinder terbuat dari bahan yang kuat, biasanya baja, namun dibuat seringan mungkin dan tahan terhadap panas yang tinggi.Pada dinding bagian dalam (inner liner) permukaannya diperkeras agar tidak mudah aus bila bergesekan dengan cincin kompressi. Pada pesawat terbang pada bagian atas silinder dibuat berulir untuk pemasangan kepala silinder.Pada bagian luar silinder dibuat bersirip untuk pendinginan udara.

Page 23: engine Pesawat Udara

Sistim penomoran silinder

Pada Motor jenis radial, penomoran dilakukan searah jarum jam bila dilihat dari bagian accessory. Pada Motor in-line dan jenis V penomoran dilihat dari belakang.Lihat gambar dibawah ini :

Page 24: engine Pesawat Udara

Firing Order ( system urutan pengapian)

Firing order atau urutan pengapian pada tiap-tiap silinder dimaksudkan agar motor/engine dibatasi getarannya dan seimbang kerjanya. Pada motor sebaris/inline engine dengan 6 silinder urutan pengapian umumnya adalah 1-5-3-6-2-4 untuk opposed engine firing ordernya adalah 1-4-5-2-3-6 bnila silindernya 6 buah. Bila silindernya hanya 4 buah adalah 1-4-2-3 atau 1-3-2-4. Semuanya diatur agar bila bekerja engine tidak terlalu bergetar. Untuk mengetahui urutan sistim pengapian, bila tidak diketahui petunjuknya, maka copotlah busi pada tiap-tiap silinder dan gantilah dengan sumbat dari kertas, kemudian putarlah poros engkolnya dengan han crank/engkol pemutar, dan lihatlah mana sumbat kertas yang terlontar duluan dan catat urutannya sesuai loncatan sumbat kertas tersebut.

Katup-katup / valves

Campuran bahan bakar dengan udara memasuki silinder melalui lubang katup masuk/inlet valve dan gas hasil pembakaran keluar melalui lubang katup buang/Exhaust valve ports. Kepala katup menutup dan membuka lubang-lubang ini. Pada pesawat terbang jenis katup yang digunakan biasanya jenis Poppet. Katup-katup ini juga dikenal dari bentuknya seperti Mushroom atau Tulip. Lihat gambar dibawah :

Page 25: engine Pesawat Udara

Katup-katup harus tahan terhadap panas, karat dan tekanan ketika motor bekerja. Untuk ini katup masuk terbuat dari Chrome nickel steel dan katup buang terbuat dari nichrome, silchrome atau cobalt chromium steel.

Mekanisme penekan katup/Valve operating Mechanism

Pada mesin piston, agar motor bekerja dengan baik, setiap katup harus terbuka dan tertutup pada waktu yang tepat. Katup masuk terbuka sebelum piston mencapai titik mati atas dan katup buang tetap terbuka setelah titik mati atas. Pada saat tertentu kedua katup akan tetap terbuka ( akhir dari langkah buang dan awal langkah isap). Waktu bekerjanya katup-katup diatus dengan mekanis penggerak katup (Valve operating mechanism). Terangkatnya katup(jarak terbukanya katup dari dudukannya) Dan lamanya (lama waktu katup tetap terbuka) ditentukan oleh bentuk dari tonjolan poros ( Cams lobes). Cam lobe terletak pada piringan lobe yang digerakkan oleh roda gigi poros cam, dimana poros cam ini digerakan oleh roda gigi poros engkol.Lihat gambar dibawah :

Gambar diatas adalah mekanisme penggerak katup pada motor jenis radial, sedangkan pada motor segaris(Inline Engine) jenis Cam/tonjolannya terletak pada poros cam seperti gambar dibawah :

Page 26: engine Pesawat Udara

Tonjolan-tonjolan pada poros cam akan mendorong keatas tangkai yang selanjutnya akan menekan dan melepas penekan katup (Rocker Arms) untuk membuka dan menutup katup-katup sesuai waktu buka dan tutupnya. Pada Sepeda motor tangkai penekan biasa digantikan dengan rantai:

Per Katup

Setiap katup tetap tertutup karena menggunakan per spiral satu atau dua buah ,satu didalam lainnya. Per ini secara periodic harus dikontrol kekuatannya agar kompressi sesuai yang dikehendaki,karena dengan bekerjanya motor, per ini akan bekerja terus-menerus yang kemungkinannya menjadi lemah dan bahkan patah sehingga motor tidak bekerja normal.

Bantalan/Bearings/Lager

Bantalan adalah suatu alat yang menyangga alat lain yang berputar atau bergerak terhadap bidang lain. Bantalan harus terbuat dari bahan yang kuat terhadap tekanan yang

Page 27: engine Pesawat Udara

terjadi padanya dan dapat mengurangi terjadinya gesekan dan keausan dari alat yang disangganya.

Macam-macam bantalan/ bearings adalah :1. plain bearings2. ball bearings3. roller bearings

Page 28: engine Pesawat Udara

Plains bearing umumnya digunakan untuk bantalan poros engkol, cincin cam, poros cam, batang penyambung, dan poros lainnya. Jenis bantalan ini hanya digunakan bagi beban yang berputar walaupun kadang digunakan untuk beban pendorong.

Page 29: engine Pesawat Udara

Plain bearing dibuat dari logam tanpa besi seperti perak, perungu, aluminium, tembaga campuran, timah dan timbale. Plain bearing selalu disemprot oli yang akan menyerap panas akibat gesekan.

Ball Bearing terbuat dari lingkatan luar dan dalam yang beralur dimana pada alur ini diletakan beberapa bola-bola, digunakan untuk as yang bergerak.

Roller Bearings dibuat dalam bermacam bentuk dan ukuran dan digunakan hanya untuk beban yang berputar dan kadang juga untuk beban putar dan dorong.Pada pesawat terbang yang motornya bertenaga besar jenis roller lurus banyak digunakan unutk bantalan poros engkol.