Baca Juga
Afterburner
Pembesaran thrust pada turbojet engine sangat diperlukan dalam kondisi tertentu, antara lain pada saat tinggal landas pada cuaca panas atau untuk kepentingan manoeuvre bagi pesawat tempur. Besarnya thrust pada jet engine ditentukan oleh jumlah laju massa udara yang dihisap kompresor (m), kecepatan aliran gas hasil pembakaran yang disemburkan dari nosel (Vj), dan kecepatan udara masuk melalui inlet nozzle (Vi), yang bisa dinyatakan :
F = m (Vj - Vi)
Turbojet engine merupakan mesin konversi energi yang merubah energi panas menjadi thrust. Berdasarkan rumus thrust, besarnya Vj dipengaruhi oleh suhu maksimum yang dihasilkan dalam siklus turbojet engine. Semakin tinggi suhu maksimum berarti semakin besar harga Vj. Oleh karena itu salah satu cara memperbesar thrust pada turbojet engine dengan cara meningkatkan suhu maksimum pada siklus engine. Pesawat yang mampu menghasilkan thrust yang besar akan memperpendek jarak take-off, laju terbang menanjak yang tinggi (high climb rate), dan mampu manoeuvre dengan lincah khususnya untuk pesawat militer. Salah satu cara pembesaran thrust dalam turbojet engine, yaitu menggunakan afterburner.
Afterburner
Pada dasarnya tujuan afterburner adalah pembesaran thrust dengan cara meningkatkan kecepatan semburan gas hasil pembakaran yang melalui nosel (Vj). Telah dijelaskan bahwa besarnya Vj dipengaruhi oleh tinggi suhu maksimum dalam siklus turbojet engine, yaitu suhu setelah pembakaran atau suhu gas pada saat masuk turbin.
Namun peningkatan suhu saat masuk turbin tidak boleh terlalu tinggi, dan dibatasi pada ketahanan bahan pembuat turbin untuk menerima stress termal. Oleh karena itu peningkatan suhu maksimum siklus pada afterburner dilakukan setelah turbin, dengan cara pembakaran ulang (reheat).
Pembakaran dalam combustion chamber pada turbojet engine terjadi dengan campuran udara yang berlebihan (excess air), dengan rasio bahan bakar terhadap udara sekitar 0.017. Dengan demikian masih tersedia cukup oksigen untuk pembakaran berikutnya. Skema engine turbojet dengan afterburner dapat dilihat pada gambar.
 |
| Turbojet dengan afterburner |
Siklus turbojet dengan afterburner
 |
| Siklus turbojet |
- 0-3 : Proses kompresi secara insentropis di dalam kompresor
- 3-4: Proses pemasukan kalor secara isobar di dalam combustion chamber
- 4-5 : Proses expansi secara insentropis di dalam turbine, usaha yang dihasilkan digunakan untuk mengerakkan kompresor
- 5-7 : Proses expansi, usaha yang dihasilkan digunakan untuk menghasilkan thrust
 |
| Siklus tubojet dengan afterburner |
- 5-6 Penambahan afterburner memungkinkan peningkatan thrust. Afterburner beroperasi pada kisaran entropi yang lebih tinggi dan memiliki efisiensi yang lebih rendah daripada turbojet.
Cara Kerja Afterburner
Dengan bantuan afterburner maka pesawat tempur mampu memiliki kecepatan diatas kecepatan suara atau sudah melewati kecepatan supersonik. Pembakaran ulang dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar melalui sederetan nosel yang dipasang pada daerah tail pipe yaitu saluran antara turbin dan nosel. Karena gas hasil pembakaran kedua (afterburner) tidak melewati komponen apapun pada daerah turbin dan nosel, maka suhu gas buang yang dihasilkan dibuat setinggi mungkin (sekitar 2000C). Energi panas yang dihasilkan dalam afterburner selanjutnya dirubah menjadi energi kinetik dalam bentuk kecepatan semburan gas hasil pembakaran yang tinggi melalui nosel (Vj). Peningkatan Vj inilah yang akan memperbesar thrust
Selain pembesaran momentum thrust, pemakaian afterburner juga menghasilkan peningkatan pressure thrust. Pressure thrust adalah thrust yg dihasilkan oleh beda tekanan antara tekanan gas buang pada bidang nosel (Pj) dengan tekanan udara saat masuk inlet engine (Pi). Jika beda tekanan tersebut dikalikan dengan luas penampang nosel (Aj), maka akan diperoleh pressure thrust. Dengan demikian thrust total yang dihasilkan engine adalah :
F = m (Vi - Vj) + Aj (Pj - Pi)
 |
| Variable Exhaust Nozzle |
Membesarnya luasan nosel (Aj) untuk memberikan fasilitas ekspansi gas buang, dan meningkatkan Pj jelas akan meningkatkan pressre thrust secara signifikan.
Kerugian pemakaian afterburner selain peningkatan specific fuel consumption juga akan meningkatkan kebisingan engine. Kebisingan engine ini disebabkan oleh peningkatan kecepatan semburan gas buang dari nosel.
0 komentar:
Posting Komentar