ANALISIS KINERJA ENGINE TURBOPROP ROLLS-ROYCE TP400-D6 PADA KONDISI CHOKED DAN UNCHOKED
Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana strata I
SUGENG BUDIONO 02050033
JURUSAN TEKNIK PENERBANGAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2007
i
ii
iii
iv
ANALISIS KINERJA ENGINE TURBOPROP ROLL-ROYCE TP400-D6 PADA KONDISI CHOKED DAN UNCHOKED
Oleh : Sugeng Budiono ABSTRAK
Perubahan temperatur dan tekanan pada berbagai tempat (ambient) serta kecepatan pesawat terbang itu sendiri akan mempengaruhi kinerja dari engine turboprop TP400-D6 seperti specific thrust, power spesifik, specific fuel consumption, perbandingan bahan bakar terhadap udara, serta efisiensi keseluruhannya. Choked adalah suatu kondisi gas turbin exhaust nozzle yang membatasi kecepatan aliran gas buang yang melalui exhaust nozzle. Sedangkan Unchoked merupakan batas bawah kecepatan aliran maximum gas buang yang melalui exhaust nozzle. Dalam melakukan analisis ini bertujuan untuk mengetahui terjadinya pengaruh aliran udara pada kondisi choked dan unchoked terhadap performa engine Rolls-Royce TP400-D6 dan untuk mengatahui perbandingan nilai specific fuel consumption ( sfc ) pada ketinggian tertentu pada kecepatan yang bervariasi dan juga mengetahui nilai efisiensi dari tiap-tiap kondisi pada aliran choked dan unchoked. Terjadinya aliran udara pada kondisi choked dan unckoked sangatlah berpengaruh pada nilai perbandingan tekanan total terhadap tekanan ambient dikarenakan untuk menambah kecepatan hingga maksimal, seorang perancang engine khususnya turboprop harus melihat dari segi kemampuan untuk mencapai ketinggian tertentu. Dengan mengetahui aliran udara pada kondisi choked dan unchoked dapat diketahui seberapa batasan kemampuan engine untuk melakukan kinerjanya pada kecepatan yang diinginkannya antara lain batasan dalam penghematan bahan bakar yang digunakan.
Kata Kunci : Choked, Unchoked, Specific Fuel Consumption, specific thrust
v
Motto……… “Kehidupan yang paling berharga dari hidup ini adalah memberikan yang terbaik untuk orang tua dan masyarakat disekitar kita” “Keberhasilan seseorang ditentukan dari awal kegagalan yang dialaminya, berjuang untuk mendapatkan hasil yang nyata”
Kupersembahkan kepada ; Ayah dan Ibu tercinta: Terima kasih untuk kasih sayangnya dan ma’af jika ananda belum bias memberikan yang terbaik untuk Ayah dan Ibu, tanpa do’a restu dari kalian, sugeng tidak akan menjadi seperti ini.
Almamaterku: Menjadi pemula akan penuh dengan usaha, mari buktikan, cetak generasi penerus yang berguna bagi bangsa dan Negara, terima kasih untuk ilmunya………..
vi
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T atas berkat, rahmat, hidayah serta inayah-Nya, tidak lupa pula shalawat diiringi dengan salam atas baginda Rasullah S.A.W. Sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini dengan judul Analisis Kinerja Engine Turboprop Roll-Royce TP400-D6 pada Kondisi Choked dan Unchoked. Besar harapan penulis agar tugas akhir yang penulis buat ini dapat bermanfaat khususnya bagi para mahasiswa dan dapat memberikan tambahan pengetahuan bagi para pembaca. Atas terselesainya tugas akhir ini penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah memberikan bantuan baik secara moril maupun spiritual antara lain : 1. Allah S.W.T. Memberikan keridhoan-Nya atas kesehatan dan kekuatan sehingga terselesainya tugas akhir ini. 2. Ayah dan Ibu, orang tua yang telah memberikan do’a, kasih saying dan segala sesuatu kepada penulis. 3. Bapak Ir. Suyitmadi, M.T, Selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto. 4. Bapak Yusa Asra Yuli Wardana ST, MM, Selaku Ketua jurusan Teknik Penerbangan. 5. Bapak Drs. Sukoco, M.Pd, MT, Selaku dosen pembimbing utama yang memberikan bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Bapak Didik Prihananto, ST, Selaku dosen pembimbing kedua yang memberikan bantuan dan masukkan hingga selesainya tugas akhir ini tercapai. 7. Bapak Karseno KS, INZ, SE, MM, selaku dosen penguji yang memberikan masukkan sampai tugas akhir ini dapat selesai sesuai dengan targetnya. 8. Bapak M. Ardi Cahyono, ST, MT, selaku dosen penguji yang memberikan masukkan sampai tugas akhir ini dapat selesai sesuai dengan targetnya. 9. Best friends Warli Yuri Revenge , Bayu Command and Conguer shoter, Ridho Booo yang selalu menemani disaat susah dan senang. Penulis sadar Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan maupun kesalahan. Karena keterbatasan penulis. Segala macam kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan pada kesempatan mendatang. Semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi penulis dan bagi semua pihak yang membutuhkannya, Amin Yogyakarta, 27 Mei 2007
Penulis
vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL................................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN................................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN................................................................................ iii HALAMAN PERNYATAAN................................................................................iv ABSTRAK...............................................................................................................v MOTTO DAN PERSEMBAHAN..........................................................................vi KATA PENGANTAR........................................................................................... vii DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii DAFTAR TABEL....................................................................................................x DAFTAR GAMBAR..............................................................................................xi DAFTAR SIMBOL .............................................................................................. xii BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Masalah........................................................................ 1 1.2Rumusan Masalah...................................................................................2 1.3Tujuan Penelitian.................................................................................... 2 1.4Batasan Masalah..................................................................................... 2 1.5Manfaat Penelitian.................................................................................. 3 1.6Sistematika Penulisan ............................................................................ 3 BAB II KAJIAN TEORI 2.1 Aliran udara choked dan unchoked........................................................5 2.2 Persamaan engine turboprop..................................................................9 2.3 Prinsip kerja turbin gas........................................................................ 16 2.3.1
Teori dasar engine turboprop................................................ 17
2.3.2 Komponen engine turboprop................................................... 19 2.3.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi performance engine..........24 2.3.4 Perkembangan dari enginge TP400-D6................................... 26
viii
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Subjek Penelitian................................................................................. 31 3.2 Metode Pengumpulan Data..................................................................32 3.2.1 Observasi..................................................................................32 3.3 Langkah-langkah Penelitian ................................................................33 3.4 Metode Analisis dan Perhitungan........................................................ 33 3.4.1 Input Parameter........................................................................33 3.4.2 Perhitungan Engine Turboprop TP400-D6..............................36 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perhitungan............................................................................... 43 4.2 Pembahasan........................................................................................ 50 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan.......................................................................................... 51 5.1 Saran.................................................................................................... 52 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tingkatan Perkembangan Teknologi .................................................... 26 Tabel 3.1 Spesifikasi Pesawat................................................................................32 Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Engine Turboprop TP400-D6 ketinggian 10.000 ft. 44 Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Engine Turboprop TP400-D6 ketinggian 20.000 ft 45 Tabel 4.3 Hasil Perhutngan Engine Turboprop TP400-D6 ketinggian 25.000 ft . 46 Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Engine Turboprop TP400-D6 ketinggian 30.000 ft. 47
x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Station Numbering Turboprop Engine.................................................5 Gambar 2.2 Siklus Turbin gas sederhana.............................................................. 17 Gambar 2.3 Bentuk Saluran Masuk....................................................................... 20 Gambar 2.4 Centrifugal Compressor..................................................................... 20 Gambar 2.5 Axial Compressor.............................................................................. 21 Gambar 2.6 Can type............................................................................................. 21 Gambar 2.7 Annular Type..................................................................................... 22 Gambar 2.8 Turbin.................................................................................................22 Gambar 2.9 Exhaust Nozzle.................................................................................. 23 Gambar 2.10 Perbandingan OPR dengan Eficincy Thermal................................. 27 Gambar 2.11 Perbandingan Mach Number dengan Eficiency...............................28 Gambar 2.12 Perbandingan Mach Number dengna Eficiency untuk TP400-D6...28 Gambar 4.1 Perbandingan sfc dengan Mach pada Ketinggian 10.000 ft...............48 Gambar 4.2 Perbandingan sfc dengan Mach pada Ketinggian 20.000 ft...............48 Gambar 4.3 Perbandingan sfc dengan Mach pada Ketinggian 25.000 ft...............49 Gambar 4.4 Perbandingan sfc dengan Mach pada Ketinggian 30.000 ft...............49
xi
DAFTAR SIMBOL m
a
Kecepatan suara
cp
panas spesifik pada tekanan konstan
-
Cc
Work output coefficient of core
-
sec
C prop Work output coefisient of propeller
-
C tot
Total work output coefficient
-
f
Perbandingan bahan bakar terhadap udara (fuel/air)
-
F
Thrust
N
F
m0 Thrust yang dihasilkan oleh massa udara (spesifik thrust)
N
yang mengalir per satuan waktu (spesifik thrust)
kg sec
gc
Konstanta Newton
h pr
Harga kalor untuk bahan bakar
h
Entalpi
-
M
Bilangan Mach
-
m
Massa, aliran massa per satuan waktu
P
Tekanan
bar
Pt
Tekanan total
bar
sfc
Specific fuel consumption
Sp
Specific fuel consumption pada propulsi
-
T
Temperatur
0
V
Kecepatan
R
Konstanta gas
W
Power (tenaga)
kJ
kg
kg
sec
mg / N sec
m kJ
sec
( kg. K ) 0
W
xii
K
W
m0 Tenaga yang dihasilkan oleh masa udara (power specific)
W
( kg / s )
Politropik efisiensi
-
π
Perbandingan tekanan
-
Perbandingan tekanan total terhadap udara statik
-
Perbandingan tekanan pada ram pressure
-
Perbandingan temperature total
-
π
t
π
r
τ
τ
λ
Perbandingan entalpi total terhadap temperature udara static
-
γ
t
Perbandingan panas spesifik
-
Cycle energy-conversion efficiency ; component efficiency
%
η
xiii
Subkrip a
udara (air); atmosfer
b
ruang bakar (burner/combustor)
c
kompresor (compressor)
pc
tekanan pada kompresor
d
difuser (diffuser)
H
Tekanan besar (high pressure)
L
Tekanan lemah (low pressure)
g
Gearing; gas
m
Mechanical;mean;middle
n
nozzle
P
Propulsi
prop
Propeller
T
Thermal
t
total; turbine; throat
0, 1, 2,…...9
posisi; lokasi
xiv
