Sebuah mesin turbofan Pratt and Whitney untuk pesawat F-15 Eagle sedang dites di Pangkalan Udara Robins, Georgia, AS.
Mesin jet adalah sebuah
jenis mesin pembakaran dalam menghirup udara yang sering digunakan dalam
pesawat. Prinsip seluruh mesin jet pada dasarnya sama; mereka
mempercepat massa (udara dan hasil pembakaran) ke satu arah dan dari
hukum gerak Newton ketiga mesin akan mengalami dorongan ke arah yang
berlawanan. Yang termasuk mesin jet antara lain turbojet, turbofan,
rocket, ramjet, dan pump-jet.
Mesin ini menghirup udara dari depan dan
mengkompresinya. Udara digabungkan dengan bahan bakar, dan dibakar.
Pembakaran menambah banyak peningkatan energi dari gas yang kemudian
dibuang ke belakang mesin. Proses ini mirip dengan siklus empat-gerak,
dengan induksi, kompresi, penyalaan, dan pembuangan terjadi secara
berkelanjutan. Mesin menghasilkan dorongan karena percepatan udara yang
melaluinya; gaya yang sama dan berlawanan yang dihasilkan adalah
dorongan bagi mesin.
Mesin jet mengambil massa udara yang
relatif sedikit dan mempercepatnya dengan jumlah yang besar, di mana
sebuah pendorong mengambil massa udara secara besar dan mempercepatnya
dalam jumlah kecil. Pembuangan kecepatan tinggi dari mesin jet
membuatnya efisien pada kecepatan tinggi (terutama kecepatan supersonik)
dan ketinggian tinggi. Pada pesawat pelan dan yang membutuhkan jarak
terbang pendek, pendorong yang menggunakan turbin gas, yang umumnya
dikenal sebagai turboprop, lebih umum dan lebih efisien. Pesawat sangat
kecil biasanya menggunakan mesin piston untuk menjalankan pendorong
tetap turboprop kecil semakin lama semakin kecil dengan berkembangnya
teknologi teknik.
Efisiensi pembakaran sebuah mesin jet,
seperti mesin pembakaran dalam lainnya, dipengaruhi besar oleh rasio
volume udara yang dikompresi dengan volume pembuangan. Dalam mesin
turbin kompresi udara dan bentuk “duct” yang melewati ruang pembakaran
mencegah aliran balik dari situ dan membuat pembakaran berkelanjutan
dimungkinkan dan proses pendorongan.
Mesin turbojet modern modular dalam
konsep dan rancangan. Inti penghasilan-tenaga utama, sama dalam seluruh
mesin jet, disebut sebagai generator gas. Dan juga
modul tambahan lainnya seperti gearset pengurang dorongan
(turboprop/turboshaft), kipas lewat, dan “afterburner”. Jenis alat
tambahan dipasang berdasarkan penggunaan pesawat.
Sejarah pengembangan mesin jet
Mesin jet sebenarnya diawali ketika
seorang insinyur Perancis, Rene Lorin pertama kali mengajukan paten bagi
mesin propulsi jetnya pada tahun 1913. Mesin yang dipatenkan adalah
mesin athodyd (aero-thermodynamic-duct) yang tidak memiliki bagian berputar atau lebih populer dengan sebutan mesin pulse jet.
Mesin tipe inilah yang kemudian dikembang dan dijadikan mesin tenaga
utama pendorong bom terbang Jerman, V-1 yang dipakai untuk mengebom
Inggris.
Sayangnya konsep mesin Lorin kurang cocok
bagi pesawat berpropulsi jet karena tidak efisien dalam kecepatan
rendah. Sementara pada zaman Lorin, belum memungkinkan membuat mesin
semacam itu. Lagipula, belum diperkenalkan bahan tahan panas yang dibuat
dan dikembangkan. Mesin type Lorin ini memiliki konsep yang serupa
dengan mesin ramjet yang kemudian diperkenalkan.
Selanjutnya, seorang perwira Angkatan
Udara Kerajaan Inggris (Royal Air Force/RAF), Frank Whittle kemudian
seorang mahasiswa aerodinamika Universitas Gottingen, Hans von Ohain
(Jerman) serta insinyur Italia, Secondo Campini mengembangkan mesin jet
yang kemudian prinsip dan konsepnya dikenal pada masa-masa sekarang
yakni menggunakan komponen-komponen berputar seperti kompresor dan
turbin.
Sejarah mencatat bahwa Frank Whittle
mengajukan paten pada tahun 1930 namun awalnya kurang mendapat perhatian
dari Kementerian Udara Inggris. Akibatnya, penemuan Whittle tidak
menjadi rahasia militer dan detaik konsep mesin jetnya bocor serta
dimuat di berbagai jurnal ilmiah dan teknologi 1,5 tahun kemudian. Namun
atas jasa mantan rekannya di RAFserta pembiayaan untuk pengembangan
dari O.T. Falk & Partners Ltd. maka Whittle membentuk perusahaan
Power Jets yang akhirnya berhasil mengembangkan mesin jet dan mendapat
kontrak di Angkatan Udara Inggris. Mesinnya berupa type W-1X yang
kemudian ditahun 1942 diminta lisensinya oleh Amerika Serikat.
Mesin type W-1X inilah diujicoba pertama
kali pada bulan Desember 1940 kemudian dimodifikasi dan dinyatakan layak
untuk digunakan sebagai tenaga dalam pesawat udara. Pesawat bermesin
jet Inggris pertama kali diterbangkan oleh pilot uji Gerry Sayer pada
tanggal 15 Mei 1941 dengan pesawat Gloster E.28/39.
Secondo Campini dari Italia membuat mesin
jet pada tahun 1933 dan bergabung dengan perancang pesawat Giavasi
Caproni membuat pesawat CC-2 bermesin jet yang terbang perdana pada
tanggal 27 Agustus 1940. Media massa Italia mencatatnya sebagai pesawat
terbang jet pertama di dunia.
Hans von Ohain mendaftarkan paten
rancangan mesin jetnya pada tahun 1935. Meski kemudian mesinnya dianggap
serupa dengan konsep Whittle, namun terdapat banyak detil perbedaan
dalam mesin rancangannya. Kemudian salah seorang profesornya yang kenal
Ernst Heinkel, pemilik perusahaan industri pesawat Heinkel meminta agar
Hans von Ohain dilibatkan dalam proyek membuat mesin pesawat. Pada bulan
Maret 1937, sebuah mesin berdaya dorong 550 pon berhasil dibuatnya,
kemudian mesin berdaya dorong 1.980 pon yang kemudian dianggap kurang
berhasil serta mesin berdaya dorong 1.100 pon yang penuh modifikasi yang
kemudian dibuat untuk pesawat Heinkel He. 178 yakni mesin turbojet
HeS-3b. Pada tanggal 27 Agustus 1939, pesawat Heinkel He-178 kemudian
sukses melakukan terbang perdananya di landasan Marienehe dengan pilot
uji Luftwaffe (AU Jerman), Eric Warsitz. Pengembangan mesin dan pesawat
jet yang pertama di dunia ini dirahasiakan oleh Nazi guna kepentingan
militernya. Lima hari kemudian pada tanggal 1 September 1939, tentara
Hitler menyerang Polandia yang menjadi awal Perang Dunia II. Kerahasiaan
inilah yang membuat pandangan umum di dunia bahwa Italia dan Inggris
sebagai perintis dalam teknologi mesin jet.
Di Asia, Jepang mulai melirik mesin jet
untuk kepentingan penerbangan terutama militernya pada tahun 1937 saat
Jepang membeli mesin Brown-Boveri yang dilengkapi turbocharger
dari Swiss. Dari dasar inilah, tidak mengeherankan setelah mendapatkan
dari sekutunya, Jerman berupa rancangan pesawat tempur Messerschmicht
Me-262, Jepang mengembangkan mesin jet Ne-20 untuk mentenagai pesawat
jet tempur pertamanya Kikka, yang mirip dengan jet tempur Jerman tersebut.
Sementara Rusia/Uni Soviet disebut-sebut
mendapatkan teknologi mesin jet setelah pesawat tempur jet Jerman jatuh
ketangannya, serta bantuan dari Inggris berupa mesin jet Rolls-Royce Nene.
Mesin inilah yang dikembangkan Uni Soviet yang kemudian digunakan dalam
pesawat tempur jet MiG-15 Fagot yang dipakai dalam Perang Korea yang
berkemampuan cukup mematikan.
Amerika Serikat mendapatkan paten/lisensi
mesin jet dari Inggris rancangan Frank Whittle, W-1X. Hal ini tidak
terlepas dari peran Mayor Jenderal H.H. Arnold, Deputy Chief-of-Staff
for Air yang dikemudian memegang pimpinan US Army Air Forces dalam
Perang Dunia II, juga dikenal sebagai Bapak dari United States Air Force
(USAF) yang saat itu diundang oleh Kementrian Udara Inggris dalam
penerbangan perdana pesawat mesin jet-nya. Jendral Arnold kemudian
mendesak pemerintah segera mempercepat Amerika Serikat untuk memasuka
abad jet, tanpa ragu kemudian ia menunjuk pabrik General Elecric (GE)
untuk melakukan riset teknologinya, mengingat GE dalam riset teknologi
turbin dan pengalaman pada 1917-1941 dengan turbo-supercharger.
Sementara pabrik mesin lainnya, Pratt & Whitney] dan Wright
tatakala itu sudah terlalu padat dengan kontrak militer sehingga tidak
dilibatkan. Program ini sangat rahasia dan bahkan rancangan dokumen
tersebut diserahkan Arnold kepada Wakil Presiden GE, R.C. Muir dalam
suatu rapat rahasia.
Berdasarkan rancangan mesin type W-1X inilah, AS mengembangkan mesin Type I-A yang disebut dengan sebutan kamuflase Type I (eye) supercharger components.
Semua orang di GE hanya mengetahui pabriknya sedang membuat
turbosupercharger raksasa yang lebih kuat. Mesin jet pertama Amerika ini
diujicoba pertama kali pada 18 Maret 1942 namun mengecewakan. GE
kemudian mengadakan perbaikan dan modifikasi sehingga sebulan kemudian, 1
April 1942, mesin ini diujicoba dengan memuaskan.
Kerahasiaan proyek Type I-A menyentuh
Frank Whittle yang kemudian tiba di Amerika Serikat pada Juni 1942 guna
memberi nasehat dan saran sebelum mesin dipasang pada pesawat jet
pertama AS, Bell XP-49A. Pesawat ini kemudian diujiterbangkan pertama
kali pada tanggal 2 Oktober 1942 diatas Muroc Dry Lake, California yang
kemudian dikenal sebagai Edwards Air Force Base. Namun karena proyek ini
adalah proyek rahasia, pesawat Bell XP-59A ini kemudian diberi propeler
atau baling-baling tipuan (dummy) pada hidung pesawat sehingga banyak yang menyangka pesawat ini adalah pesawat bermesin tunggal konvensional.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar