Mengenal Mekanisme Baling – 2, Aerodinamika dan Manuver Helikopter

Pendahuluan Salah satu keunggulan helikopter dibandingkan dengan pesawat terbang adalah kemampuannya bermanuver yang sangat fleksible dibandingkan dengan pesawat terbang, yaitu : tidak perlu landasan yang luas, bisa maju – mundur, bisa gerak samping kiri – kanan, diagonal kiri -kanan, hover ( terbang diam), berputar pada satu poros, apabila pilotnya trampil + berani, terbangnya bisa terbalik dan diam  (aerobatik)Adapun urutan yang tepat  dilihat dari mekanika helikopter adalah baling – baling berputar –> kemiringan sudut variabel baling – 2 –> aerodinamika helikopter –> manuver (terbang, maju -mundur, berputar dst) tetapi karena yang sering kita lihat adalah manuver helikopter maka urutan pembahasan menjadi terbalik.Bagaimana helikopter terbang  (manuver vertikal ) ?Helikopter adalah pesawat terbang yang membuat suatu daya angkat secara langsung ke atas dengan mengandalkan mesin, baling – 2  untuk mengarahkan arah angin ke bawah agar helikopter dapat melawan grvitasi dan terbang. Lihat gambar 1

mesin --> baling - 2 melawan gravitasiManuver horisontalSeperti yang sering kita lihat  helikopter sangatlah  kompatibel di bandingkan dengan alat transportasi lain, helikopter dapat maju – mundur, kesamping kiri – kanan, diagonal kiri-kanan  dan belok kiri -kanan lihat gambar 2

gambar 2Manuver horisontal ini berpusat pada 2 kendali yaitu :

1. Manuver  berpusat pada Baling – baling utama (cyclic) : maju – mundur, samping kiri – kanan, diagonal kiri – kanan, dst. untuk selanjutnya pembahasan manuver ini dapat diwakilkan oleh pembahasan manuver maju

2. Manuver berpusat pada Baling – baling ekor : belok  kiri – kanan

Manuver MajuPada saat terbang, helikopter seperti sebuah gabus yang mengambang di atas air, gabus ini akan  berjalan tergantung kemana arus air membawanya.Untuk itu sebuah helikopter agar dapat bergerak ke satu  arah misalnya maju berarti dia membutuhkan arah angin yang mendorongnya dari belakang ke depan, maka helikopter membuat suatu efek pendorong melalui baling -2  utama dengan membuat gaya angkat asimetris artinya ketidakseimbangan gaya angkat.Gaya angkat depan dibuat minoritas sedangkan gaya angkat belakang dibuat mayoritas terjadi suatu dorongan dari belakang kedepan kemudian helikopter bergerak maju lihat gambar 3.

gambar 3. maju asimetris gaya angkatPembuatan efek gaya asimetris tidak dilakukan secara terus – menerus karena bila dilakukan secara terus – menerus maka ketinggian helikopter akan berkurang dan kalo terlalu besar perbedaan daya angkat antara depan dengan belakang helikopter akan terbalik.Tetapi dilakukan secara bergantian antara asimetris daya angkat dengan simetris agar helikopter berada pada ketinggian yang tetap dan tetap horisontal dengan kata lain disini perlu kepandaian pilot saat mengendalikan helikopterPembagian daya angkat asimetris  diatur oleh tongkat kendali (cyclic) yang mengatur agar sudut kemiringan baling – 2 tidak sama antara depan dengan belakangSwashplateKomponen utama yang mengatur sudut kemiringan baling – 2 asimetris, simetris – rata dan simetris miring disebut swashplate, sistemnya mendekati dengan mobil penggerak roda depan lihat gambar 4, 5,

gambar 4. swashplate pengatur sudut kemiringan baling - 2

gambar 5. swashplate - 2Swashplate bertugas sebagai perantara dan penerus perintah dari tuas kendali ( cyclic) ke bilah baling – 2 dan terkait  langsung dengan urutan tuas kendali (cyclic) —> swashplate —> baling – 2.apabila tuas kendali (cyclic) memerintah sudut kemiringan bilah baling – 2 sama maka swashplate meneruskannya ke bilah baling – 2 agar sudut kemiringannya sama begitu juga dengan perintah untuk sudut kemiringan yang tidak sama.Belok  /  berputar, lurus

Pada saat baling – 2 utama berputar,  helikopter bereaksi terhadap putaran baling – 2 utama. Bila baling – 2 utama berputar ke satu arah maka helikopter akan bereaksi putar ke arah yang berlawanan.Fungsi baling – 2 ekor untuk mengunci, melawan, mengikuti reaksi dari baling – 2 utama gunanya agar arah helikopter dapat dikontrol dengan baik.Lihat gambar 6.

gambar 6. baling - 2 ekor sebagai stabilisator aksi baling - 2 utama dan pengontrol arahAksi  – reaksiJika baling – 2 ekor tidak aktif  dan baling – 2 utama berputar ke satu arah (gambar 6, panah a), helikopter bereaksi kearah yang berlawanan (gambar 6, panah b)Stabilisator dan pengontrol arahBila baling – baling utama berputar ke satu arah ( gambar 6, panah a) maka arah dorongan baling – 2 ekor juga yang sama ( gambar 6, panah c)  dengan kekuatan dorongan baling -2 ekor sebatas helikopter tidak berputar atau stabilBila helikopter hendak berputar searah dengan baling – 2 utama ( gambar 6, panah a), maka kekuatan arah dorongan baling – 2 ekor (gambar 6, panah d) ditambah, melawan reaksi dari baling – 2 utama.Bila helikopter hendak berputar berlawanan dengan baling – 2 utama ( gambar 6, panah a), maka kekuatan arah dorongan baling – 2 ekor (gambar 6, panah e) dikurangi, mengikuti reaksi dari baling – 2 utama.KesimpulanKarena keunggulan flesibilitas manuver helikopter lebih dibandingkan dengan pesawat terbang, ternyata fungsi aerodinamik daya angkat helikopter lebih aktif dan langsung berpangkal pada baling – baling utama dan baling – 2 ekor

how helicopters work

Rotary Wing Terminology

Most helicopters the engine turns a shaft that connects to an input quill on the transmission; the main rotor mast comes straight out of the top of the transmission and the tailrotor driveshaft connects to an output quill 90 degrees out from the mast. 

Spinning the rotor which has an aerofoil section causes lift, allowing the helicopter to rise vertically or hover.

Tilting the spinning rotor will cause flight in the direction of the tilt. There are many terms associated with rotary wing flight and it is important for a student to become familiar with them to understand the mechanics of rotary wing flight.

Main Rotor System 

  Root: The inner end of the blade where the rotors connect to the blade grips.

  Blade Grips: Large attaching points where the rotor blade connects to the hub.

  Hub: Sits atop the mast, and connects the rotor blades to the control tubes.

  Mast: Rotating shaft from the transmission, which connects the rotor blades to the helicopter.

  Control Tubes: Push \ Pull tubes that change the pitch of the rotor blades.

  Pitch Change Horn: The armature that converts control tube movement to blade pitch.

  Pitch: Increased or decreased angle of the rotor blades to raise, lower, or change the direction of the rotors thrust force.

  Jesus Nut: Is the singular nut that holds the hub onto the mast. (If it fails, the next person you see will be Jesus).

this type of rotor system pivots around the trunion to allow for blade flappingSwash plate

The swash plate assembly has two primary roles:

  Under the direction of the collective control, the swash plate assembly can change the angle of both blades simultaneously. Doing this increases or decreases the lift that the main rotor supplies to the vehicle, allowing the helicopter to gain or lose altitude.

  Under the direction of the cyclic control, the swash plate assembly can change the angle of the blades individually as they revolve. This allows the helicopter to move in any direction around a 360-degree circle, including forward, backward, left and right. The swash plate assembly consists of two plates -- the fixed and the rotating swash plates -- shown above in blue and red, respectively.

  The rotating swash plate rotates with the drive shaft (green) and the rotor's blades (grey) because of the links (purple) that connect the rotating plate to the drive shaft.

  The pitch control rods (orange) allow the rotating swash plate to change the pitch of the rotor blades.

  The angle of the fixed swash plate is changed by the control rods (yellow) attached to the fixed swash plate.

  The fixed plate's control rods are affected by the pilot's input to the cyclic and collective controls.

  The fixed and rotating swash plates are connected with a set of bearings between the two plates. These bearings allow the rotating swash plate to spin on top of the fixed swash plate.

Controls

Collective: The up and down control. It puts a collective control input into the rotor system, meaning that it puts either "all up", or "all down" control inputs in at one time through the swash plate. It is operated by the stick on the left side of the seat, called the collective pitch control. It is operated by the pilots left hand.

The collective lets you change the angle of attack of the main rotor simultaneously on both blades. 

Cyclic: The left and right, forward and aft control. It puts in one control input into the rotor system at a time through the swash plate. It is also known as the "Stick". It comes out of the centre of the floor of the cockpit, and sits between the pilots legs. It is operated by the pilots right hand.

 The cyclic changes the angle of attack of the main rotor's wings unevenly by tilting the swash plate assembly. On one side of the helicopter, the angle of

attack (and therefore the lift) is greater.

 Pedals: These are not rudder pedals, although they are in the same place as rudder pedals on an airplane. A single rotor helicopter has no real rudder. It has instead, an anti-torque rotor (Also known as a tail rotor), which is responsible for directional control at a hover, and aircraft trim in forward flight. The pedals are operated by the pilots feet, just like airplane rudder pedals are. Tandem

rotor helicopters also have these pedals, but they operate both main rotor systems for directional control at a hover. Here are some of the component parts that make up a helicopter. While this is an example of one specific helicopter (UH-1C), not all helicopters will have all of the parts listed here. Some of this may be a bit more of the same old stuff we have just discussed,

but it will show everything as it relates to everything else on the aircraft and the location of each component. Just mouse over the grey spots to see the explanation of the parts of the helicopter below.

Your browser does not support inline frames or is currently configured not to display inline frames.

The Tail Rotor The tail rotor is very important. If you spin a rotor using an engine, the rotor will rotate, but the engine and the

helicopter will try to rotate in the opposite direction. This is called TORQUE REACTION

The tail rotor is used like a small propeller, to pull against torque reaction and hold the helicopter straight.

By applying more or less pitch (angle) to the tail rotor blades it can be used to make the helicopter turn left or right, becoming a rudder. The tail rotor is connected to the main rotor through a gearbox. When using the tail rotor trying to compensate the torque,

the result is an excess of force in the direction for which the tail rotor is meant to compensate, which will tend to make the helicopter drift sideways. Pilots tend to compensate by applying a little cyclic pitch, but designers also help the situation by

setting up the control rigging to compensate. The result is that many helicopters tend to lean to one side in the hover and often touch down consistently on one wheel first. On the other hand if you observe a hovering helicopter head-on you will often note

that the rotor is slightly tilted. All this is a manifestation of the drift phenomenon.

This picture illustrates how the helicopter moves when using the appropriate controls. Up and Down movements are controlled by the "Collective". Side to Side and Forward and Back motions are controlled by the "Cyclic". Lateral control (Also called

directional control or "Yaw") is achieved by using the "Foot Pedals".

Dissymmetry of lift

One cannot begin to talk about the mechanics of helicopters until the problems associated with rotary wing aerodynamics are understood. When the first rotary wing pioneers started trying to make a helicopter fly, they noticed a strange problem.

The helicopters rotor system would generally work just fine until one of two things happened: Either the aircraft began to move in any given direction, or it experienced any sort of wind introduced into the main rotor system. Upon either of these events, the

rotor system would become unstable, and the resultant crash would usually take the life of the brave soul at the controls. The question then was; Why does this happen? The answer is what we refer to today as "Dissymmetry of lift".

What "Dis-Symmetry of lift" means is, when the rotor system is experiencing the same conditions all around the perimeter of the rotors arc, all things are equal, and the system is in balance. Once the system experiences a differential in wind speed from any

angle, it becomes unbalanced, and begins to rotate. Take for instance forward flight. Imagine a two bladed rotor system spinning at 100 MPH.

The blade moving toward the forward end of the aircraft is going 100 MPH forward, and the blade moving toward the back of the aircraft is travelling at 100 MPH in the other direction. This is just fine when the aircraft is not moving or is in a no wind

condition. It is experiencing 100 MPH of wind in all directions, so it is totally in balance. Once the aircraft moves forward, it begins to change this balance. If we travel 10 MPH forward, then the forward moving, or advancing rotor blade, is experiencing

110 MPH of wind speed, and the rearward, or retreating blade, is experiencing only 90 MPH of wind speed. When this happens, we get an unbalanced condition, and the advancing blade experiencing more lift wants to climb, while the retreating blade experiences less lift and wants to drop. This is where we get the term "Dis-Symmetry of lift". The lift is not

symmetrical around the entire rotor system.  How do we compensate for this situation? We compensate by allowing the rotor to flap. By allowing the advancing blade to flap upward, and the retreating blade to flap downward, it changes the angle of incidence on both rotor blades which balances out the

entire rotor system. As you can see in this simple graphic, there are a few ways to allow for blade flapping. One is to allow the blades to flap on hinges (Articulated rotor system). Another way is to have the whole hub swing up and down around an internal bearing called a trunion (Semi-rigid rotor system). Unfortunately, we can not compensate completely for dis-

symmetry of lift by using blade flapping. Once the aircraft gets to a certain airspeed, and the rotor had flapped as much as it possibly can, then "Retreating blade stall" may be experienced. In retreating blade stall, the retreating blade can no longer

compensate for dis-symmetry of lift, and the outer portions of the blade will "Stall". This situation, when not immediately recognized can cause a severe loss of aircraft controllability. This is a major airspeed

limiting factor for helicopters. For many years, aeronautical engineers have tried to figure ways to eliminate this problem and increase the forward airspeed for single rotor helicopters. Although many breakthroughs have been made, the manufacturers of single rotor helicopters are usually not willing to change the entire design on their products because of the extra costs involved

for little airspeed payoff. Most have resigned themselves to slower airspeeds for their aircraft, at a lower cost and less maintenance.

The main rotor hub, where the rotor's drive shaft and blades connect, has to be extremely strong as well as highly adjustable. The swash plate assembly is the component that provides the adjustability.

Counter-Rotation Vs Contra-Rotation

One thing that people often get confused with is the difference between "Contra-Rotation" and "Counter-Rotation". The terms are used incorrectly more than you could possibly imagine in books, manuals, and on web sites. I wanted to take this opportunity to clear up the difference between the two.

As you can see by the first diagram, "Counter-Rotation" is where there are two individual shafts driving two propellers or rotors in different directions. Although we have chosen to show this example on a CH-47 Chinook from a top view, it is exactly the same on a twin engine airplane that has one propeller turning one way, and one turning the opposite way (Like on a P-38 "Lightning"). Sometimes, as in the case of the CH-47, the rotors will mesh, so the synchronization of the systems is crucial.On airplanes, where the propellers do not mesh it is not as critical that the systems are in synch. In an airplane, if the systems are out of synch, it can put undue stress on the airframe, and cause harmonic vibrations throughout the airframe. You can usually hear an airplane that has the engines out of synch, as it will make a varying strobe like sound. Each propeller in an airplane counter rotating system has its own set of mechanical controls to vary the pitch of the blades. Often it is a hydraulic system, but in some cases (Like the P-38), other means can be employed such as electric power. In a helicopter, both rotors are manipulated by one set of controls for the pilot.

contra-rotation"Contra-Rotation" is where the propellers or rotors are mounted "Co-Axially", meaning one in front of (or on top of) the other on the same axis. Usually, the drive mechanism is a single source, but the direction of rotation is spilt by a gearbox to drive the two systems in opposite directions. This is usually done to reduce the "P" factor or "torque" in a turn. While we have chosen to show this example in the form of a Royal Navy Fairey Gannet, it also applies to helicopters (Like on the Soviet "Hokum"). The main use for this on a helicopter is that it negates the need for a tailrotor (Anti-torque rotor) to maintain directional control at a hover. It also tends to relieve some of the effects of retreating blade stall as both sides of the aircraft have advancing rotor blades. In an airplane, one set of controls will adjust the pitch of both propellers at the same time. Usually, it is done by varying hydraulic pressure in the propeller hubs. In a helicopter, both rotors are manipulated by a single set of pilot controls as well, but two sets of control tubes working off of two alternately rotating swashplates are needed to adjust the rotors at the individual hub.  

The Forces At Work

There are many forces at work when a helicopter flies, and many are specific to helicopter flight. We will touch on some of these briefly. We all know about lift, drag, gravity, and thrust, so discussion of these would not really be necessary. I would rather talk about specific conditions experienced exclusively in rotary wing flight. Here are some examples.

Translating Tendency

Translating tendency is defined by the textbooks as: The tendency for a single rotor helicopter to drift laterally, due to tail rotor thrust. One may not think about how much thrust is produced by the tail rotor, but we must remember that the tail rotor has a 6 to 1 rotational ratio to the main rotor system. It actually spins 6 times faster than the main rotor, so it can compensate for the torque of the main rotor without the need for a massive tail rotor span. The thrust it produces tends to push the aircraft sideways at a hover. We compensate for this by adding left cyclic control inputs (On American Helicopters, the opposite in foreign manufactured aircraft, because their rotor systems turn the opposite way from ours). This makes the helicopter hang left skid, or wheel, low at a hover. If you ever see an American helicopter hovering, you may notice this left side low condition. If you ask a helicopter pilot how he is doing, and he answers, " Left skid low", that means everything is normal.

Settling With PowerSettling with power can be a dangerous condition that any pilot may face, and if he or she is not on their toes, it may cause a serious uncontrollable situation. Settling with power is basically when the helicopter settles into the rotor wash produced by its own main rotor system. It requires 3 key elements to occur, and these conditions should be avoided in combination with one another. These are: A near zero airspeed, up to 100% power applied, and a better than 300 foot per minute rate of descent. Once you have all of these situations in occurrence, the aircraft will settle in its own down wash from the rotor system. The only way to recover is to gain forward airspeed and allow the rotor system to fly into "Clean air". Once the rotor system is clear of the rotor-wash, it will become efficient again, and the settling with power conditions will cease to exist. This can become a real problem at an out of ground effect hover (Above 10 feet from the ground), and during landings.

'Settling With Power' or 'Settling in your own downwash' is a dangerous situation that any rotary wing machine can experience. The term "Vortex Ring State" is used to describe the actual swirling of the air within the rotor system itself that causes "Settling With Power".  Vortex Ring State can begin to occur when you have 300 Feet per minute (FPM) as a rate of descent. Pilots need to be aware of the situation and avoid it at all costs.

Dynamic Rollover

 Another dangerous condition for a helicopter pilot to experience is called dynamic rollover. It is again, where you have a series of conditions that combine to make a dangerous situation. Once again, 3 key elements make up this hazardous condition. They are: A pivot point, a rolling moment, and weight equal to thrust at some time during the manoeuvre. What actually happens is that the helicopter, which is still on the ground, will start to roll over on its side using one skid, or wheel, as the pivot point. Once the aircraft starts to roll, a downward collective movement is the only thing that will stop the forces in action from flipping the aircraft on its side. By reducing the collective, the thrust to weight ratio decreases, which allows the aircraft to settle back

down in a level attitude. If this is done on sideward sloping terrain, a collective reduction performed too quickly can cause the aircraft to roll over on the other side, down the slope. Care must be exercised when performing slope operations, but dynamic roll over can occur on the flattest of surfaces if the pilot becomes complacent.

It is normal practice to tackle a slope from the side and not from the front or back because most helicopters have skid type landing gear with no brakes. Skid gear will most likely slide down a hill if the toes or heels of the skids are pointed up hill once the power is taken away holding the aircraft in place. Once that force is no longer applied, the weight of the aircraft will get it started sliding and, depending on the slope, could pick up so much speed that it crashes severely at the bottom of the hill.  The ones that have wheels and brakes could slide also depending on the degree of slope and condition of the ground. Other reasons not to attack a slope from the front or back is that the tail boom may strike the hill before the skids do (Again, depending on the degree of the slope) or the rotor system may impact the hill before the skids do. Usually, if the standard 8 degrees of slope are used as a maximum, then a sideward approach to the slope will have the skids touching before the rotor system. Care should be used when passengers depart the aircraft on a slope as they may walk into the rotor if they go up hill. Always brief the passengers to leave the aircraft on the down slope side of the aircraft.

A rotating body acts like a gyroscope and the forces that act upon the gyroscope require some adjustment to allow for the rotation itself. A spinning body will take inputs placed at one part of the cycle of rotation and react later in the cycle of rotation. Now without getting too technical, the main thing to remember here is that with the rotation comes some extra planning. If you want a control input to take effect, you just have to be a little ahead of where you want it to happen. In this case, 90 degrees before the spot where the action you desire is to take effect is where you have to plan to put it into the system. Input is placed in one location and as the blade swings 90 degrees more in the direction of rotation, the desired effect will be realized.

Bagaimana Cara Kerja Mesin Jet (Aircraft Power Plant)

Posted by Phenefendi on 2:18 AM

Pesawat terbang, adalah salah satu obyek yang selalu menarik untuk disimak. Kali ini kita akan melihat perkembangan salah satu “organ vital” pesawat terbang yaitu mesin pendorong yang berjenis mesin Jet atau dalam dunia penerbangan biasa disebut Aircraft Power Plant.Mengapa disebut sebagai “organ vital” tentu saja…mesin Jet ini ibarat organ jantung pada manusia yang berfungsi mengatur denyut nadi, juga tekanan darah, yang secara umum pada akhirnya menentukan kelangsungan hidup manusia itu sendiri.Apabila jantung manusia berhenti,

maka seluruh kegiatan kehidupan yang ditunjang olehnya juga akan berhenti. Begitupun dengan mesin pesawat terbang. Apabila mesin itu mati karena suatu hal, maka secara umum sistem internal di dalam pesawat itu akan terancam kelangsungan hidupnya. Hal ini disebabkan karena mesin itu menyediakan fungsi sistem-sistem internal yang ada di dalam pesawat terbang tersebut. Sistem apa sajakah itu?

Sistem-sistem tersebut adalah Sistem Kelistrikan (Electrical System), Sistem Hidrolis (Hydraulic System), Sistem Tekanan Kabin (Pressurization System), Sistem Kendali Pesawat Terbang (Flight Control System), serta sistem-sistem sekunder lain yang ada dalam pesawat terbang.

Roda pendarat sangat tergantung dengan adanya Sistem Hidrolis ini.Penumpang di dalam pesawat terbang sangat tergantung dengan keberadaan sistem tekanan kabin, agar dapat bernapas dengan leluasa serta normal seperti layaknya diatas daratan.Sang penerbang pun sangat tergantung dengan sistem kelistrikan, supaya alat navigasi, alat komunikasi, serta alat-alat penunjuk lain dapat diandalkan. Sehingga dapat dibayangkan seandainya mesin pesawat terbang tersebut berhenti bekerja, maka semua sistem diatas akan berhenti juga. Itulah sebabnya mesin pesawat terbang mempunyai peran sebagai “organ vital”.Dahulu saat pesawat terbang berhasil dibuat oleh Wright bersaudara, satu-satunya tenaga penggerak dan pendorong adalah mesin sederhana yang menggerakkan baling-baling.Baling-baling itu lalu menimbulkan daya dorong (thrust), yang didukung oleh profil tertentu sayap pesawat, sehingga menimbulkan gaya angkat (lift ). Gabungan dari daya dorong dan gaya angkat itulah yang membuat pesawat terbang mampu mengudara seperti yang kita lihat.

Tentunya dua gaya itu harus lebih besar dari dua gaya “lawannya”, yaitu gaya berat (weight) dan hambatan(drag). Seiring berjalannya waktu, mesin berbaling-baling dirasakan tidak mencukupi lagi kebutuhan manusia untuk dapat menikmati pesawat terbang. Hal ini disebabkan pesawat berbaling-baling (Propelled Aircraft) memiliki keterbatasan dalam hal ketinggian jelajah, pemborosan bahan bakar, jarak tempuh, serta waktu tempuh penerbangan. Para insinyur penerbangan ingin membuat pesawat terbang yang mampu menjelajah pada ketinggian yang optimal sekaligus menghemat bahan bakar, memanfaatkan massa udara yang sedikit untuk dimampatkan lalu menghasilkan daya dorong yang spektakuler, serta mampu menempuh jarak yang cukup jauh dengan waktu tempuh yang pendek. Terdengar hampir mustahil memang. Namun, para insinyur penerbangan bersungguh-sungguh ingin mewujudkan keinginan itu. Untuk memenuhi “ambisi” ini, maka dibuatlah mesin Jet.

Prinsip Prinsip Daya Dorong Jet

Apa arti Jet sebenarnya? Darimana konsep Jet itu berasal? Siapakah manusia pertama yang menemukannya? Jet artinya pancaran atau semprotan.Konsep reaksi Jet pertama kali dipercaya oleh para ilmuwan dari sebuah alat permainan di negeri Romawi kuno yang dikenal dengan sebutan Hero’s Engine. Alat permainan ini dipercaya dibuat pada masa 120 tahun SM. Alat ini menggambarkan bahwa gaya/momentum (berupa uap) yang dikeluarkan oleh mulut Jet itu mampu menghasilkan reaksi yang sama besar dengan daya dorong Jet itu sendiri.Kedua Jet kecil itu memancarkan tekanan yang berakibat kedua Jet itu bergerak berputar putar. Kemudian hasilnya Hero’s Engine-pun berputar oleh dorongan kedua Jet itu.

Ilmuwan Fisika terkenal, Sir Isaac Newton juga merumuskan dalam hukumnya yang ketiga, hukum Aksi dan Reaksi. Hukum itu menyatakan “Setiap gaya yang beraksi pada suatu benda, akan menghasilkan reaksi gaya yang berlawanan arah yang sama besarnya”. Dari sinilah para insinyur penerbangan memulai bekerja menciptakan suatu Mesin Jet yang menjadi tenaga pendorong pesawat terbang.

Tahun 1913 seorang insinyur Perancis bernama Rene Lorin, mematenkan

sebuah konsep Mesin berdaya dorong Jet. Tetapi ini ternyata barulah sebuah teori, karena pada masa itu belum ada manufaktur atau produsen yang mampu membuat mesin Jet yang berdasar pada teori ini, meskipun saat ini ternyata Ram Jet (salah satu metoda mesin Jet modern) menggunakan konsep Lorin ini.

Tahun 1930 Frank Whittle dipercaya telah mematenkan karyanya, yaitu sebuah mesin gas turbin yang menghasilkan daya dorong Jet. Tetapi inipun masih berupa teori juga. Mesin gas turbin ini baru selesai sebelas tahun kemudian olehnya melalui uji terbang terlebih dahulu.Konsep mesin gas turbin bertipe Turbo Jet buatan Frank Whittle ini kelak dipakai oleh salah satu manufaktur Mesin Jet terkemuka di dunia yaitu Rolls-Royce Welland.

Beberapa Metoda Daya Dorong Jet

Semua jenis mesin Jet sebetulnya sama. Yaitu sama-sama dihasilkan dari bahan bakar dicampur udara yang telah dimampatkan lalu dibakar, sehingga menghasilkan energi berupa daya dorong untuk terbang. Perbedaannya hanyalah pada “cara memasak” bahan bakar plus udara dan pembakarannya saja. Cara memasak diatas disebut Metoda. Beberapa Metoda itu adalah Ram Jet,Pulse Jet,Rocket,Gas Turbine,Turbo/Ram Jet atau Turbo Rocket.

Masing masing metoda daya dorong Jet diatas memiliki keunggulan dan kekurangan sendiri-sendiri.Tergantung tujuan dan keperluan penggunaannya. Untuk kepentingan pesawat terbang militer tentunya berbeda dengan kepentingan pesawat komersial.

Pesawat Jet militer (fighting aircraft) membutuhkan karakteristik mesin Jet yang tangguh, lincah, fleksibel, dan bertenaga besar untuk mengejar dan memburu lawannya, sekaligus berkelit dari incaran lawan. Sementara itu, pesawat Jet komersial (Jetliner) memerlukan mesin Jet yang dapat diandalkan pada beberapa keadaan cuaca yang terkadang buruk, mudah dioperasikan saat keadaan abnormal apalagi darurat, irit bahan bakar,

biaya perawatan yang murah dan mudah, disamping memiliki kemampuan menanjak yang optimum. Dalam hal ini pilihan tentang jenis atau metoda mesin Jet seperti diatas menjadi sangat penting.

Pesawat jet sebenarnya mempunyai mesin turbin gas dengan kipas turbo. Pada bagian depan mesin terdapat kompresor, yang terdiri dari banyak baling-baling. Fungsinya menyedot udara, memampatkannya dan menyemprotnya dengan tekanan tinggi ke dalam ruang pembakaran (combustion chamber). Kecepatan udara bisa mencapai ratusan kilometer per jam.Bahan bakar diinjeksi ke dalam ruang pembakaran, di mana  bahan bakar bercampur dengan udara berkecepatan tinggi. Selanjutnya dinyalakan. Udara panas kemudian bergerak ke belakang dan menggerakkan turbin yang selanjutnya memberi tenaga pada kompresor.  Sisa tenaga kemudian dibuang melewati selang di bagian belakang mesin untuk menciptakan daya dorong ke depan.Kipas besar terletak pada bagian paling depan dari mesin kipas-turbo yang juga menyedot udara. Sebagian dari udara ini diambil oleh kompresor. Sisanya melewati turbin utama lalu mengarah ke bagian belakang mesin untuk membantu menguatkan daya dorong.Karena kipas-turbo bergantung pada turbin yang berputar untuk menggerakkan kompresor dan kipas, dan turbin tak dapat berputar tanpa udara dari kompresor, maka turbin perlu dibantu untuk mulai berjalan. Bantuan ini dilakukan dengan udara bertekanan yang memutar kompresor pada kecepatan sedemikian hingga, saat bahan bakar dinyalakan, terdapat cukup aliran udara untuk memastikan udara panas terdorong ke belakang dan tidak meledak.

BMW, berwujud lingkaran terbagi empat dengan dua warna, putih dan biru langit berselang-seling. Itu melambangkan baling-baling pesawat yang berputar di langit biru. Simbol itu relevan dengan sejarah BMW sebagai pemasok utama mesin pesawat terbang misalnya ‘Red Baron’ untuk pemerintah Jerman selama Perang Dunia I. Pada tahun 1918 ketika perang dunia berakhir pemerintah Jerman menghentikan permintaan mesin pesawat pada BMW. Kondisi tak punya pilihan saat itu justru membuat BMW berkreasi. Arah bisnis berubah. Perusahaan tersebut mulai dengan membuat rem kereta api, lalu sepeda bermotor & mobil yang mendunia.

Baling-baling Turbin Terpanjang di   Dunia

August 7, 2011 marlianasprd Leave a comment

Perbandingan baling-baling V164 - 7.0 terhadap bentang pesawat besar

Bila di lihat dari gambar diatas, tampak bahwa panjang baling-baling (blade) dari Turbin Angin produksi Vestas V164 -7.0MW setara dengan bentang pesawat A380-800. Panjang satu baling-baling V164 – 7.0 MW ini adalah sepanjang 80 meter. Sementara panjang bentang pesawat A380-800 “hanya” 79.8 meter. Bila dibanding dengan bentang pasawat Boeing 747-400 yang “hanya” 66.4 meter, maka ukuran blade ini jauh lebih panjang.

Dengan panjang blade 80 meter tersebut, ukuran diameter total dari turbin angin adalah 164m dengan swept area seluas 21.124 m2.  Dan tentu saja tinggi overall minimal dari kincir anginnya juga 164 m. Dengan 3 buah blade yang masing-masingnya memiliki berat 35 ton ini, Vestas V164 – 7.0MW ini memiliki rated power sebesar 7.o MW dengan cut in speed pada kecepatan angin 4 m/s.

Vestas V164-7.0 MW ini di tujukan utamanya untuk proyek ladang kincir angin lepas pantai.  Pendahulu dari V164 – 7.0 MW ini berukuran jauh lebih pendek yakni V90 – 3.0 MW dan V112 – 3.0 MW yang juga ditujukan untuk operasi lepas pantai pada rated output 3.0 MW.

5. Power Plant

Power plant biasanya termasuk mesin dan baling-baling. Fungsi utama dari mesin adalah menyediakan tenaga untuk memutar baling-baling. Mesin juga menghasilkan tenaga listrik, sumber vakum untuk beberapa instrumen pesawat, dan di sebagian besar pesawat bermesin tunggal, menyediakan pemanas untuk penerbang dan penumpangnya. Mesin ditutup oleh cowling atau di beberapa pesawat dikelilingi oleh nacelle. Maksud dari cowling atau nacelle adalah untuk membuat streamline aliran udara yang mengalir di sekitar mesin dan membantu mendinginkan mesin dengan mengalirkan udara di sekitar silinder. Baling-baling, yang terpasang di depan mesin, mengubah putaran mesin menjadi gaya yang bergerak ke depan yang disebut thrust yang membantu menggerakkan pesawat melewati udara.

http://www.av8n.com/how/

Bagaimana Pesawat Dapat Terbang...??Jan 22, '09 2:35 PMuntuk semuanya

Bagaimana benda bermassa besar dapat terbang di udara..?

Pesawat terbang memanfaatkan dua gaya, gaya angkat (lift) dan gaya dorong (thrust), yang memungkinkan pesawat dapat melakukan take off dan terbang di udara.

Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan pesawat dapat terbang, diantaranya :

SayapSebuah pesawat memerlukan gaya angkat atau lift yang di butuhkan untuk terbang. Lift dihasilkan oleh permukaan suatu sayap (wing) yang berbentuk airfoil.

Bentuk penampang airfoil pada suatu sayap pesawat terbang

   Gaya angkat terjadi karena adanya aliran udara yang melewati bagian atas dan bagian bawah di sekitar airfoil. Pada saat terbang, aliran udara yang melewati bagian atas airfoil akan memiliki kecepatan yang lebih besar daripada kecepatan aliran udara yang melewati bagian bawah dari airfoil. Maka, pada permukaan bawah airfoil akan memiliki tekanan yang lebih besar daripada permukaan di atas. Perbedaan tekanan pada bagian atas dan bawah inilah yang menyebabkan terjadinya gaya angkat atau lift pada sayap pesawat. Oleh karena tekanan berpindah dari daerah yang bertekanan besar menuju ke daerah yang bertekanan kecil, maka tekanan pada bagian bawah airfoil akan bergerak menuju bagian atas airfoil sehingga tercipta gaya angkat pada sayap pesawat. Gaya angkat inilah yang membuat pesawat dapat terbang dan melayang bebas di udara.

Distribusi aliran udara dan tekanan di sekitar penampang airfoil

Powerplant (Tenaga Penggerak)     Untuk bergerak ke depan (baik di darat maupun di udara), pesawat memerlukan daya dorong  yang di hasilkan oleh tenaga penggerak atau yang biasa di sebut dengan mesin (engine). Daya dorong yang nantinya di hasilkan oleh engine ini biasa di sebut dengan thrust.Terdapat beberapa jenis engine dari pesawat, diantaranya :

Piston Engine Turbojet Engine Turboporop Engine Turbofan Engine Turboshaft Engine

Piston Engine    Piston engine atau biasa di sebut dengan mesin torak, merupakan mesin yang menggunakan piston (torak) sebagai tenaga penggerak. Piston yang bergerak naik turun di hubungkan dengan crankshaft melalui connecting rod untuk memutar propeller atau baling-baling. Piston dapat bergerak naik turun karena adanya pembakaran antara campuran udara dengan bahan bakar (fuel) di dalam ruang bakar (combustion chamber). Pembakaran di dalam combustion chamber menghasilkan expansion gas panas yang dapat menggerakkan piston bergerak naik turun.

Skema dari suatu piston engine

   Pesawat yang menggunakan mesin piston umumnya menggunakan propeller sebagai tenaga pendorong untuk menghasulkan thrust. Bentuk penampang dari propeller itu sendiri sama seperti sayap, yaitu juga berbentuk airfoil. Sehingga pada saat propeller berputar maka akan menghasilkan gaya dorong atau thrust sehingga pesawat dapat bergerak ke depan. Pesawat dengan mesin piston ini merupakan jenis pesawat ringan atau biasa di sebut dengan light aircraft. Pesawat ini mempunyai daya jelajah yang kecil dan ketinggian terbang yang tidak terlalu tinggi.

Pesawat dengan mesin piston dan propeller

Turbojet Engine    Pada dasarnya, prinsip kerja dari semua engine pesawat sama. Yaitu memanfaatkan energi pembakaran antara campuran bahan bakar dengan udara yang menghasilkan expansion gas yang terjadi di dalam ruang bakar cc (combustion chamber).

Dinamakan turbojet engine karena mesin ini menggunakan turbin dalam membangkitkan tenaga, dan jet yang artinya semburan/pancaran. Yaitu semburan hasil pembakaran di dalam cc keluar menuju turbin dan memutar turbin, lalu turbin memutar compressor dan menggerakkan komponen engine lainnya.

Gambar Turbojet Engine

Proses kerja turbojet engine    Pertama-tama udara masuk melalui intake menuju kompresor untuk di kompresi untuk dinaikkan tekananya, kemudian udara bertekanan masuk ke dalam combustion chamber  (cc) untuk di campur dengan bahan bakar lalu kemudian di bakar dengan menggunakan igniter (sparkplug). Pembakaran di dalam cc menghasilkan ledakan atau expansion  gas yang sangat besar dengan suhu pembakaran yang sangat tinggi yang keluar dari ruang cc menuju turbin. Expansion gas yang berupa gas panas keluar memutar tubin, lalu compressor yang terhubung dengan tubin melalui as atau shaft juga ikut berputar untuk kembali menghisap udara dingin masuk ke inlet, dan proses ini akan terjadi secara terus menerus selama engine hidup secara kontinu. Gas panas hasil pembakaran sebagian keluar melalui nozzle (exhaust), gas yang keluar inilah  yang di gunakan oleh pesawat sebagai daya dorong atau thrust.

Turboprop Engine   Prinsip kerja dari Turboprop engine sama dengan proses kerja dari turbojet engine. Yang membedakannya adalah terdapat propeller pada engine ini. Propeller terhubung dengan turbin dan compressor melalui shaft.

Turboprop engine

Turbofan engine   Sama dengan turboprop, prinsip kerja turbofan sama dengan turbojet engine. Perbedaannya adalah pada turbofan engine terdapat fan di depan compressor. Fan berfungsi untuk menghisap udara masuk ke dalam compressor.

Turbofan engine

Turboshaft Engine    Prinsip kerja dari turboshaft engine juga hampir sama deng an turbojet engine. Engine ini di gunakan pada helikopter. Pada turboshaft engine, terdapat shaft yang terhubung dengan turbin. Shaft ini menghubungkan ke main rotor atau baling-baling pada helikopter. Rotor pada helikopter mempunyai penampang berbentuk airfoil.

Turboshaft engine

Bidang Kendali (Flight Control Surface)    Untuk menggerakkan pesawat (berbelok, menukik, dan rolling atau berbalik), seorang pilot memerlukan bidang kendali atau control surface .

Primary control surfacePrimary control surface atau bidang kendali utama adalah bidang kendali pesawat yang dapat mengatur pergerakan pesawat pada saat terbang di udara.Aileron, elevator, dan rudder merupakan bidang kendali utama pada pesawat. 1). Aileron terletak pada sayap, digunakan pesawat pada saat melakukan rolling (berbalik) di udara dan pergerakannya berada pada sumbu longitudinal pesawat, aileron dikendalikan dengan menggunakan stick control yang berada pada cockpit.2). Elevator terletak pada bagian ekor (empenage) atau bagian horizontal stabilizer, digunakan pesawat untuk melakukan piching (mengangguk) dan pergerakannya pada sumbu lateral pesawat, elevator di kendalikan dengan menggunakan stick control yang berada di ruangan cockpit. 3). Rudder terletak di pada bagian ekor tepatnya di bagian vertical stabilizer, di gunakan pesawat untuk melakukan yawing (berbelok) diudara dan pergerakannya pada sumbu vertical pesawat, rudder di kendalikan dengan menggunakan rudder pedal yang terletak pada ruang cockpit.

Bidang kendali pesawat dengan sumbu dan arah pergerakannya

Untuk penjelasan lebih jauh dapat di lihat di :

http://panggih15.multiply.com/links/item/18/See_How_It_Flies  Kata kunci: penerbanganSebelumnya: Boeing 747 Jumbo JetSelanjutnya : 10 Pesawat Terburuk Di Dunia