Macam-macam Mesin Jet

Turboprop
Sama dengan turbojet dan turbofan, mesin jet turboprop juga menggunakan mesin turbin gas di dalamnya. Hanya saja pembangkitan daya dorong (thrust) paling besar adalah dengan menggunakan baling-baling yang diposisikan di sisi depan mesin, dan terkopling oleh sistem gearbox. Sistem gearbox mereduksi rpm yang dihasilkan mesin gas turbin ke rpm yang sesuai.

Mesin Turboprop
(Sumber)

Udara dikompresi oleh kompresor pada mesin turboprop. Udara terkompresi selanjutnya masuk ke ruang bakar untuk terbakar bersama bahan bakar pesawat. Proses pembakaran menghasilkan udara panas yang terekspansi ke arah turbin. Sudu-sudu turbin mengkonversi energi panas pada udara hasil pembakaran menjadi energi mekanik putaran poros. Energi mekanik ini digunakan untuk memutar kompresor dan baling-baling mesin. Sebagian kecil energi panas yang tersisa di dalam udara terekspansi oleh exhaust nozzle dan berubah menjadi daya dorong. Namun pada mesin ini sebagian besar daya dorong dihasilkan oleh baling-baling mesin.

Keuntungan: cocok digunakan pada pesawat terbang yang membutuhkan landasan pacu pendek, memilik efisiensi tinggi pada kecepatan di bawah 725 km/jam.
Kerugian: harga mesin yang relatif lebih mahal jika dibandingkan dengan mesin turbofan dengan spesifikasi yang mirip.
Aplikasi: pesawat-pesawat komersial berukuran kecil yang biasanya beroperasi untuk kawasan-kawasan pelosok daerah.

Propfan
Propfan adalah pengembangan mesin jet yang menggabungkan antara mesin turbofan dan turboprop. Penggabungan ini bertujuan untuk mendapatkan mesin jet dengan kecepatan dan performa sebaik mesin turbofan, dan memiliki efisiensi bahan bakar sebaik turboprop.

Mesin Propfan
(Sumber)

Mesin propfan masih menggunakan turbin gas untuk membangkitkan daya dorong. Hanya saja, daya dorong paling besar yang dibangkitkan oleh mesin ini sama dengan mesin turboprop yakni berasal dari putaran baling-balingnya. Sebagian gas panas hasil pembakaran turbin gas diekspansikan oleh turbin tambahan yang terkopling satu shaft dengan baling-baling. Desain baling-baling mesin ini berbeda dengan baling-baling umumnya, dengan tujuan untuk menghindari terjadinya shockwave. Shockwave adalah fenomena perubahan secara mendadak tekanan dan density suatu fluida.

Keuntungan: efisiensi bahan bakar lebih tinggi, menghasilkan kecepatan yang lebih tinggi jika digunakan pada pesawat komersial.
Kerugian: riset pengembangan yang lebih terbatas, lebih berisik, sistem yang lebih rumit.
Aplikasi: populer digunakan pada pesawat-pesawat komersial era 1980-an.

Ramjet
Mesin ramjet menjadi salah salah satu tipe mesin jet yang juga menggunakan prinsip siklus Brayton (baca artikel berikut) sebagai prinsip dasarnya. Namun penerapan siklus brayton pada mesin ramjet berbeda dengan pada mesin turbojet yang menggunakan sistem turbin gas. Mesin ramjet tidak dilengkapi dengan kompresor dan turbin selayaknya mesin turbojet, karena ramjet mengkompresi udara dengan memanfaatkan aliran udara masuk ke sisi inlet ramjet dengan kecepatan tinggi. Penampang inlet ramjet yang mengecil, diikuti kecepatan aliran masuk yang tinggi, akan mengkompresi udara masuk. Proses pembakaran di dalam combustor menghasilkan efek ledakan sehingga mengekspansi udara panas hasil pembakaran ke arah outlet. Outlet mesin ramjet adalah berupa exhaust nozzle yang akan mengkonversikan energi panas udara hasil pembakaran menjadi daya dorong mesin.

Mesin Ramjet
(Sumber)

Dikarenakan mesin ramjet ini membutuhkan aliran udara masuk ke sisi inlet dengan kecepatan tinggi, maka mesin ini harus sudah berada pada kecepatan tinggi terlebih dahulu baru ia dapat beroperasi. Mesin ramjet justru lebih efisien jika sudah beroperasi pada kecepatan di atas kecepatan suara (Mach>1). Hal ini terkait dengan efektifitas kompresor udara yang hanya terjadi jika mesin berada pada kecepatan tinggi.

Pesawat Tempur “Blackbird” Menggunakan Mesin Kombinasi Turbojet dan Ramjet
(Sumber)

Kelebihan: beroperasi pada Mach 0,8 hingga 5, efisien pada kecepatan Mach 2 hingga 4, bobot mesin paling ringan di antara mesin jet air-breathing lainnya.
Kerugian: membutuhkan kecepatan awal untuk dapat beroperasi, tidak efisien pada kecepatan rendah, kecepatan udara masuk harus didesain agar selalu subsonic, bising, biasanya hanya terbatas hanya untuk beberapa tingkatan kecepatan.
Aplikasi: pesawat-pesawat tempur dan misil era perang dunia kedua.

Scramjet
Sama dengan mesin ramjet, scramjet juga tersusun atas inlet pengkompresi, combustor, dan exhaust nozzle untuk mengaplikasikan siklus brayton. Pembeda utama mesin ini dengan ramjet adalah kemampuan sistem inlet nya yang mampu untuk mengkompresi udara pada kecepatan hipersonik di atas Mach 6.

Mesin Scramjet
(Sumber)

Sistem scramjet berdesain khusus sehingga kecepatan udara masuk tidak perlu diturunkan hingga kecepatan subsonik seperti pada mesin ramjet. Proses kompresi, pembakaran, dan ekspansi di sisi exhaust terjadi pada kecepatan supersonik. Atas dasar inilah mesin ini dinamakan scramjet yang berasal dari frasa “Supersonic Combusting Ramjet“.

Boeing X-51 Mendemonstrasikan Mesin Scramjet
(Sumber)

Keuntungan: efisien pada kecepatan Mach 8 hingga 15, komponen mekanis yang sedikit.
Kerugian: masih dalam proses pengembangan terus, membutuhkan kecepatan awalan yang tinggi (Mach>6), desain aerodinamika rumit, harga mahal.
Aplikasi: Sejauh ini mesin scramjet baru beberapa kali dipergunakan, itupun untuk proses penelitian. Penggunaan paling terkenal adalah pada pesawat robot Boeing X-51 pada tahun 2010.

Pusat Pakaian Dalam