ANALISIS PERBANDINGAN PERHITUNGAN ENGINE PERFORMANCE CFM56-3C1 PADA TEST CELL FACILITY DENGAN PARAMETRIC CYCLE ANALYSIS OF REAL ENGINE
Skripsi
Untuk memenuhi sebagaian persyaratan Mencapai gelar Sarjana Teknik (ST)
Disusun Oleh : AKHMAD FAOZAN AZIZ 06050079
JURUSAN TEKNIK PENERBANGAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2011
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING
Skripsi
ANALISIS PERBANDINGAN PERHITUNGAN ENGINE PERFORMANCE CFM56-3C1 PADA TEST CELL FACILITY DENGAN PARAMETRIC CYCLE ANALYSIS OF REAL ENGINE
Skripsi ini telah memenuhi persyaratan dan siap untuk diujikan
Disetujui pada Tanggal
------------------------------------------------
Pembimbing I
Pembimbing II
(Moh. Ardi Cahyono ST, MT)
( Karseno KS, INZ, SE, MM )
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Skripsi ANALISIS PERBANDINGAN PERHITUNGAN ENGINE PERFORMANCE CFM56-3C1 PADA TEST CELL FACILITY DENGAN PARAMETRIC CYCLE ANALYSIS OF REAL ENGINE
Yang dipersiapkan dan disusun oleh : Akhmad Faozan Aziz 06050079
Telah dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada tanggal ............................ dan dinyatakan telah memenuhi syarat guna memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Susunan Tim Penguji Nama Lengkap
Tanda Tangan
Ketua Penguji
: Moh. Ardi Cahyono, ST, MT
………………
Penguji I
: Yasrin Zabidi, ST, MT
....……………
Penguji II
: Ir. Heru Yudanarsa
……………....
Penguji III
: Teuku Arriessa S, ST
………………
Yogyakarta,
Januari 2011
Jurusan Teknik Penerbangan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Ketua Jurusan
Ir. Djarot Wahyu Santoso, MT
iii
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini saya :
Nama
: Akhmad Faozan Aziz
Nomor Mahasiswa
: 06050079
Jurusan
: TEKNIK PENERBANGAN
Judul Skripsi
: ANALISIS PERBANDINGAN PERHITUNGAN ENGINE PERFORMANCE CFM56-3C1 PADA TEST CELL FACILITY DENGAN PARAMETRIC CYCLE ANALYSIS OF REAL ENGINE
Menyatakan bahwa skripsi ini adalah konsep dan hasil pekerjaan saya sendiri. Sepanjang pengetahuan saya tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau telah dipergunakan dan diterima sebagai persyaratan penyelesaian studi pada universitas atau instansi lain, kecuali pada bagian-bagian tertentu yang telah dinyatakan dalam teks.
Yogyakarta,
Januari 2011
Yang Menyatakan
Akhmad Faozan Aziz NIM : 06050079
iv
LEMBAR PERSEMBAHAN
Untuk Ayah, Ibu, adik-adik, kekasih dan keluarga baru yang tercinta. Soleh, Titi Rahayu, Amyla Fihsa Desyaning Tyas, Astry Ramadaning Tyas, Intan Fajari Reza Riski dan papa Sudardiyono, mama Sri, Rizal JP.
v
MOTTO
Dengan nama Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, Dan demikianlah Kami perlihatkan kepada Ibrahim tanda-tanda keagungan (Kami yang terdapat) di langit dan di bumi dan (Kami memperlihatkannya) Agar dia termasuk orang yang yakin. Ketika malam telah gelap, dia melihat sebuah bintang (lalu) dia berkata: ” Inilah Tuhanku ”, Tetapi tatkala bintang itu tenggelam dia berkata: ” Saya tidak suka kepada yang tenggelam.” Kemudian tatkala dia melihat bulan terbit dia berkata: ” Inilah Tuhanku.” Tetapi setelah bulan itu terbenam, ia berkata: ”Sesungguhnya jika Tuhanku tidak memberi petunjuk kepadaku, pastilah aku termasuk orang sesat. Kemudian tatkala ia melihat matahari terbit, dia berkata: ”Inilah Tuhanku, ini yang lebih besar.” Maka tatkala matahari itu Terbenam, dia berkata:”Hai kaumku, sesungguhnya aku berlepas diri Dari apa yang kamu persekutukan. Sesungguhnya aku menghadap diriku kepada Rabb yang menciptakan Langit dan bumi, dengan cenderung kepada agama yang benar, dan aku Bukanlah termasuk orang-orang yang mempersekutukan Tuhan. (QS Al Anam: 75-79)
vi
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya kepada kita semua. Allhamdulillah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Keberhasilan dari penyusunan skripsi ini tentu tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak yang telah memberikan dukungannya baik berupa moral maupun material. Penulis menyampaikan rasa terima kasih yang kepada yang terhormat : 1. Bapak Ir. Sutjianto S., MT selaku Ketua STTA Yogyakarta. 2. Bapak Ir. Djarot Wahju Santoso, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Penerbangan STTA Yogyakarta. 3. Bapak Moh. Ardi Cahyono, ST, MT selaku Dosen Pembimbing I. 4. Bapak Karseno KS, INZ, SE, MM selaku Dosen Pembimbing II. 5. Bapak Yasrin Zabidi, ST, MT selaku Dosen Penguji I 6. Bapak Ir. Heru Yudanarsa selaku Dosen Penguji II 7. Bapak Teuku Arriessa S, ST selaku Dosen Penguji III 8. Bapak dan Ibu tercinta atas segala doa dan kasihnya. 9. Adik-adikku Amyla Fihsa Desyaning Tyas dan Astry Ramadaning Tyas atas cinta dan kasihnya yang menjadi dorongan semangat penulis untuk berkarya. 10. Kekasihku Intan Fajari Reza Riski dan keluarga di Yogyakarta, papa Sudardiyono, mama Sri, dan Rizal JP. 11. Seluruh keluarga besar Bani Sanmakhruf dan Bani Sukman atas segala dukungannya. 12. Serta semua pihak yang telah turut membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Kritik, saran dan masukan sangat penulis harapkan demi kesempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini berguna bagi pembaca sekalian maupun bagi penulis sendiri. Amien.
Yogyakarta,
Penulis vii
Januari 2011
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................
iii
HALAMAN PERNYATAAN .......................................................................
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................
v
MOTTO... .......................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................
vii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xii
DAFTAR SIMBOL ........................................................................................
xiii
ABSTRAK... ...................................................................................................
xv
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN ..........................................................................
1
1.1. Latar Belakang Masalah..........................................................
1
1.2. Perumusan Masalah ................................................................
2
1.3. Batasan Masalah .....................................................................
2
1.4. Tujuan Skripsi .........................................................................
3
1.5. Manfaat Skripsi .......................................................................
3
1.6 Sistematika Penulisan .............................................................
4
TINJAUAN PUSTAKA ...............................................................
5
2.1 Dasar Teori Gas Turbine Gas ..................................................
5
2.2 Prinsip Kerja Sistem Gas Turbine Gas ...................................
5
2.3 Bagian-bagian Utama Gas Turbine Engine ............................
6
2.3.1
Inlet Duct ....................................................................
6
2.3.2
Kompresor ...................................................................
7
2.3.3
Ruang Bakar (Combustion Chamber) .........................
7
2.3.4
Turbin ..........................................................................
7
viii
2.3.5
Exhaust Duct ...............................................................
7
2.4 Klasifikasi Gas Turbine Gas ...................................................
8
2.4.1 Turboshaft ......................................................................
8
2.4.2 Turboprop ......................................................................
8
2.4.3 Turbofan .........................................................................
9
2.4.4 Turbojet ..........................................................................
9
2.4.5 Ramjet ............................................................................
9
2.4.6 Roket ..............................................................................
10
2.5 Siklus Ideal Gas Turbine Gas .................................................
10
2.6 Spesifikasi Engine CFM56-3C1 .............................................
11
2.6.1 Bagian Utama Engine CFM56-3C1 ...............................
12
2.6.2 Sistem Kerja Engine CFM56-3C1 .................................
14
2.7 Diagram T-s Turbofan .............................................................
16
2.8 Test Cell...................................................................................
18
2.8.1 Bagian Utama Test Cell .................................................
18
2.8.2 Kondisi-kondisi Dalam Pengujian .................................
19
2.9 Performance Parameter ............................................................
20
2.9.1 Thrust .............................................................................
20
2.9.2 Exhaust Gas Temperature ..............................................
21
2.9.3 Fan Speed (N1 ) dan Core Speed (N2 ) ............................
21
2.10 Engine Shop Manual Performance Calculation .....................
21
2.11 Parametric Cycle Analysis of Real Engine ............................
25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...................................................
28
3.1
Studi Pendahuluan ..................................................................
28
3.2
Objek Penelitian .....................................................................
28
3.3
Sumber Data ...........................................................................
28
3.3.1 Data primer ....................................................................
28
3.3.2 Data Sekunder................................................................
28
Metode Pengumpulan Data ....................................................
29
3.4.1 Studi Kepustakaan .........................................................
29
3.4
ix
3.4.2 Penelitian Lapangan ......................................................
29
3.5
Metode Analisa Data ..............................................................
29
3.6
Kesimpulan dan Saran ............................................................
30
3.7
Diagram Alir Penelitian..........................................................
31
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................
32
4.1
Hasil Data Pengujian CFM56-3C1 .........................................
32
4.2
Keterangan Data Pengujian ....................................................
33
4.3
Engine Shop Manual Performance Calculation .....................
35
4.3.1 Pada Kondisi Take Off ..................................................
36
4.3.2 Pada Kondisi Maximum Continuous.............................
41
Parametric Cycle Analysis of Real Engine ............................
46
4.4.1 Pada Kondisi Take Off ..................................................
46
4.4.2 Pada Kondisi Maximum Continuous.............................
52
Pembahasan ............................................................................
58
PENUTUP... ...................................................................................
61
5.1
Kesimpulan .. ..........................................................................
61
5.2
Saran .......................................................................................
62
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
63
4.4
4.5
BAB V
LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Siklus Bryton Ideal ..................................................................
10
Gambar 2.2
Engine CFM56-3C1 .................................................................
12
Gambar 2.3
CFM56-3 Module .....................................................................
13
Gambar 2.4
Diagram T-s Turbofan .............................................................
16
Gambar 2.5
Working Cycle on a pressure-volume diagram........................
16
Gambar 2.6
Penomoran Engine Turbofan ...................................................
24
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian ...........................................................
31
Gambar 4.1
Data Pada Kondisi Pengujian Take Off ....................................
32
Gambar 4.2
Data Pada Kondisi Pengujian Maximum Continuous ..............
33
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Keterangan Data Pengujian Test Cell ..........................................
34
Tabel 4.2
Data Observed Values pada kondisi take off................................
36
Tabel 4.3
Data Observed Values pada kondisi max. continuous .................
41
Tabel 4.4
Data output test cell pada kondisi take off ..................................
46
Tabel 4.5
Input data Parametric Cycle Analysis of Real Engine .................
47
Tabel 4.6
Data output test cell pada kondisi maximum continuous ............
52
Tabel 4.7
Input data Parametric Cycle Analysis of Real Engine .................
53
Tabel 4.8
Data Pembahasan pada kondisi Take off......................................
59
Tabel 4.9
Data Pembahasan pada kondisi Maximum continuous ................
59
Tabel 4.10 Data Tingkat Deviasi Thrust ........................................................
60
xii
DAFTAR SIMBOL a
= Kecepatan suara (m/𝑠)
cp
= Panas jenis tekanan konstan (kJ/Kg.K)
cv
= Panas jenis volume konstan (kJ/Kg.K)
e
= Efisiensi politropis
F
= Thrust (kN)
f
= Fuel-air ratio
F m0 = Specific thrust (N.s/kg) 𝑔𝑐
= Konstanta newton
hPR
= Nilai kalor rendah (kJ/kg)
M
= Angka Mach
𝑚
= Laju aliran massa (kg/s)
N
= Revolution perminute (RPM)
P
= Tekanan (Pa)
R
= Kostanta gas (m2 /s 2 .K)
SFC
= Specific fuel Consumption (g/kN.s)
s
= Entropy
T
= Suhu absolute (K)
V
= Kecepatan (m/s)
W
= Kerja (J)
Simbol Yunani ∝
= Bypass ratio
𝛾
= Rasio panas jenis
𝜂
= Efisiensi mekanis
𝜋
= Rasio tekanan stagnasi
𝜏
= Rasio suhu stagnasi
xiii
Daftar index a
= Udara
b
= Ruang bakar
c
= Engine core
d
= Diffuser atau inlet
e
= Exit
f
= Bahan bakar, Fan
fn
= Fan nozzel
m
= Mekanis
n
= Nozzle
r
= Ram
t
= Total, Turbine
xiv
ANALISIS PERBANDINGAN PERHITUNGAN ENGINE PERFORMANCE CFM56-3C1 PADA TEST CELL FACILITY DENGAN PARAMETRIC CYCLE ANALYSIS OF REAL ENGINE
Oleh : Akhmad Faozan Aziz 06050079
ABSTRAK
Sebuah engine CFM56-3C1 yang telah selesai dilakukan perawatan, terlebih dahulu dilakukan pengujian (testing), guna mengetahui performance dari engine tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat deviasi dari hasil perhitungan thrust menggunakan PARA terhadap data voltage output Test Cell (Observed Value). Penelitian ini dilakukan dengan cara menghitung data observed values dari output test cell pada kondisi pengujian Take Off dan Maximum Continuous menggunakan Engine Shop Manual Performance Calculation dan perhitungan thrust menggunakan PARA. Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan diperoleh kesimpulan bahwa tingkat deviasi dari perhitungan thrust menggunakan PARA dengan thrust observed value pada kondisi pengujian take off sebesar 0,8 % dan pada kondisi pengujian maximum continuous sebesar 1 %.
Kata Kunci : Engine CFM56-3C1, Parametric cycle analysis of real engine, Thrust
xv
