Dua bagian ini bekerja sama menghasilkan tenaga untuk melaju. Anda pasti sering mendengar istilah dapur pacu, sebutan ini rasanya lebih enak karena tak hanya mendorong pesawat melaju namun juga menyediakan energi untuk semua asesoris yang mendukung penerbangan. Misalkan sistem kelistrikan, pemanas ruangan kabin, pemanas kaca semuanya bergantung pada energi yang dihasilkan sebuah dapur pacu.
Banyak macamnya, sejalan dengan kemajuan jaman tiap saat banyak penyempurnaan bahkan jenis yang sama sekali baru. Namun kita batasi pada mesin yang lazim dipakai oleh pesawat-pesawat latih kecil. Umumnya pesawat macam ini menggunakan mesin resiprokal (kayak mesin VW) 4 langkah (kata montir “4 tak”), disebut demikian karena gerakannya yang maju mundur pada cangkang silindernya.
Prinsip kerja
Mesin macam ini bekerja bak pompa yang menyemprotkan kabut BBM (Bahan Bakar Minyak) dan udara pada ruang bakarnya. Campuran ini dipantik oleh api busi yang menyala pada saat yang diatur untuk membakarnya sehingga menghasilkan daya. Semakin banyak campuran udara dan BBM dialirkan pada saat yang ditentukan semakin besar daya yang dihasilkan.
Siklus mesin 4 langkah
Gerakan maju mundur atau naik turun sebuah torak terjadi karena pengapian dan pembakaran terkendali dalam cangkang silinder, inilah siklus berulang yang menghasilkan daya terjadi pada mesin 4 langkah.
Ada 4 gerakan torak di jenis ini, intake (pemasukan) saat ini campuran kabut BBM dan udara masuk ruang bakar (cangkang silinder) karena dihisap oleh gerakan turun torak dan katup masuk yang terbuka. Kemudian torak kembali maju / naik, sementara semua katup tertutup sehingga campuran yang ada dipampatkan sampai batas kompresi maksimalnya, gerakan ini dinamakan kompresi (compression). Kemudian campuran yang telah padat ini dibakar oleh busi-busi yang ada sehingga meledak dan menghasilkan daya karenanya disebut fase daya (power), sekaligus mendorong torak mundur / turun. Kemudian gerakan berikut disebut pembuangan (exhaust) karena sisa bakaran didorong melalui katup buang yang terbuka langsung menuju knalpot.
Pada mesin 4 langkah tiap silinder melewati 4 fase ini pada waktu bersamaan secara bergantian. Misalkan silinder 1 sedang intake maka silinder 4 biasanya exhaust, kemudian silinder 2 mengalami kompresi disamping silinder 3 yang sedang fase power. Begitu berulang terus secara bergantian selama mesin masih bergerak. Putaran ini dihasilkan oleh crankshaft yang dipantik oleh penyalaan yang presisi untuk tiap silinder.
Untuk gambar animasi mesin 4 langkah dapat dilihat di sini: http://id.wikipedia.org/wiki/Putaran_empat-tak
Pembakaran abnormal
Waktu pengapian tepat akan menghasilkan daya optimum. Disamping perawatan rutin perlakuan terhadap mesin menentukan kenyamanan dan keamanan terbang. Service bulletin dan airworthines directive juga harus dipatuhi, selain langkah-langkah perawatan rutin yang digariskan oleh pabrikan. Jenis bahan bakarpun harus dipatuhi, selain itu tipe pelumas harus tepat untuk setiap kondisi dimana pesawat sedang digunakan. Rekomendasi-rekomendasi pabrikan ini dibuat selain untuk keamanan, kenyamanan terbang dan keawetan mesin juga mengurangi kemungkinan kondisi abnormal yang lazim ditemui. Kemungkinan penyimpangan adalah detonasi atau ledakan liar dan pembakaran awal atau “nglitik”.
Saat pembakaran normal campuran BBM dan udara terbakar terkendali dan dapat mudah diatur. Namun bisa terjadi pembakaran liar dan pengapian yang meledak-ledak dalam silinder yang disebut detonasi (detonation). Kondisi ini membuat mesin kepanasan dan jika tak cepat dikoreksi bisa berakibat kemacetan torak di silinder dan juga katup.
Ini terjadi jika pemakaian bahan bakar yang tidak tepat jenis oktannya, lepas landas dengan mesin yang sudah kepanasan, terbang kontinyu pada RPM tinggi dan kecepatan rendah, atau campuran BBM yang miskin (lean). Jika Anda mengalami ini saat menanjak, dinginkan mesin dengan menurunkan throttle dan melandaikan sudut tanjak.
Jika di mobil Anda mendengar bunyi nglitik maka hal ini kerap terjadi pada mesin pesawat karena pengapian yang terjadi sebelum waktu yang ditentukan. Hal ini disebabkan oleh kerak karbon yang melekat di busi, atau keramik isolator busi yang retak juga akibat kerusakan di ruang bakar. Kedua gejala ini (nglitik dan detonasi) sering bersamaan karena saling berakibat, indikasi yang jelas adalah panas berlebih dan suara mesin yang kasar. Menghindarinya dengan cara menggunakan BBM yang tepat dan pencampuran yang tepat pula.
Sistem mesin
Setelah mengenal sekilas komponen dasar kerja sebuah mesin, kini kita lihat bagaimana memantau dan mengendalikan mesin pesawat termasuk throttle, mixture, pengapian, pengkabutan BBM, pelumasan dan sistem pendingin.
Pengendali mesin
Pada pesawat latih mula biasanya digunakan baling-baling dengan bilah bersudut tetap (fixed pitch). Pada jenis ini, mesin hanya dikendalikan oleh dua tuas: throttle dan mixture. Throttle mengatur aliran BBM ke ruang bakar sedangkan mixture mengatur campuran udara dan BBM-nya.
Sistem pengapian
Sistem ini berfungsi memantik busi yang membakar campuran BBM dalam silinder. Terdiri dari magneto, busi, kabel busi dan saklar pengapian.
Magneto adalah komponen yang menghasilkan listrik ke busi, digerakkan putaran crankshaft & mandiri karena tidak ikut sistem kelistrikan agar tetap bekerja walau sistem listrik pesawat mati. Satu silinder disuplai oleh dua busi yang dipantik oleh dua magneto. Busi ganda ini selain berfungsi saling mendukung / mendongkrak putaran mesin juga backup jika salah satunya mati. Pada dunia otomotif magneto lazim digunakan pada skuter Vespa atau Bajaj tahun baheula yang tidak dilengkapi aki / batere penyimpan.
Saklar pengapian magneto terletak pada panel instrumen, saklar ini memiliki 4 atau 5 posisi yaitu off, right, left, both. Ada juga yang menambah posisi start pada saklar. Jika posisi saklar di left atau right hanya salah satu magneto yang bekerja sedangkan both untuk kedua magneto. Biasanya penerbang harus memeriksa kerja magneto sebelum masuk ke landasan (runway) di tempat run up area.
Pada engine run up kerusakan magneto bisa dirasa dengan indikasi turunnya RPM yang terlampau jauh, sedangkan penurunan RPM yang sedikit adalah normal. Namun harus kembali dilihat berapa RPM yang normal menurut Pilot Operating Handbook (POH) / AOM (Aircraft Operation Manual) pesawat masing-masing. Kerusakan biasanya diakibatkan oleh busi rusak atau kotor, hubungan pendek kabel busi, atau juga kesalahan waktu pengapian.
Bilah yang berhubungan dengan magneto. Karena magneto tidak butuh arus baterai / aki untuk pengapian berhati-hatilah, Anda harus ekstra waspada. Karena mesin bisa sewaktu-waktu hidup jika baling-baling tak sengaja terputar kala Anda lupa mematikan saklar magneto dan throttle + mixture tidak ditutup (handpropping). Satu lagi tanda kerusakan magneto adalah derau (noise) pada radio komunikasi, ini akibat kabel yang longgar atau juga isolator kabel pengapian yang terkelupas.asanya sistem pengapian jarang rusak namun harus tetap diwaspadai masa
Sistem induksi
Induksi adalah proses memasukkan udara luar kedalam mesin, mencampurnya dengan BBM pada proporsi yang tepat dan dibawa kedalam ruang bakar. Sangat penting untuk dipahami pentingnya kontinuitas proses ini maka Anda harus mengetahui tepat sistem yang ada pada pesawat Anda.
Udara luar masuk sistem ini lewat lubang masuk (intake port), yang ada di depan mesin. Lubang ini biasanya diberi penyaring hawa (air filter) untuk mencegah masuknya debu dan KOBA (Kerusakan Oleh Benda Berbahaya) / FOD (Foreign Object Damage). Untuk menghindari masalah jika tersumbat maka ada lubang cadangan, yang biasanya ada di dalam lubang pendingin mesin (engine cowling), lubang ini ada yang bekerja manual juga ada yang otomatis terbuka saat lubang masuk tersumbat. Tersumbatnya lubang masuk utama ditandai dengan turunnya RPM yang lumayan besar.
Di karburator udara masuk bercampur dengan BBM dan masuk ke ruang bakar. Pada pesawat kecil umumnya menggunakan karburator yang mirip mobil yaitu karburator dengan pelampung. Cara kerjanya melalui venturi, udara yang melewati venturi ini bertambah kecepatannya dan berkurang tekanannya. Kondisi ini membuat BBM di penampungan masuk karburator dan bercampur sesuai yang diinginkan. Isi tampungan BBM ini dikendalikan oleh sebuah pelampung berventilasi keluar yang membuat tekanan di dalamnya sama dengan tekanan atmosfir luar baik saat pesawat naik dan turun.
Karburator disetel pada sea level, kemudian rasio campuran udara dan BBM yang tepat di setiap ketinggian diatur oleh pengendali mixture. Karena jika ketinggian bertambah udara semakin renggang maka jumlah campuran BBM juga harus dikurangi (lean). Untuk mendapat campuran yang tepat pada setiap pesawat Anda harus melihat di POH / AOM.
Penyesuaian mixture harus dilakukan setiap perubahan ketinggian, jika campuran terlalu kaya maka mesin akan terdengar kasar, hal ini disebabkan busi yang kotor karena endapan karbon berlebih. Busi kotor menyebabkan pembakaran yang tidak sempurna, biasanya terjadi di bandara dengan elevasi tinggi saat Anda runup. Bisa juga terjadi saat pesawat menanjak atau bahkan saat jelajah tinggi. Kembali Anda harus melihat POH untuk mendapat campuran yang pas.
Sebaliknya jika anda lupa menambah rich pada mixture saat turun, campuran akan terlampau miskin BBM. Ini akan membuat mesin kepanasan dan aus bahkan bisa membuat mesin macet. Jalan terbaik memonitornya dari EGT (panas knalpot) juga menyesuaikan dengan POH.
Carburetor icing
Kondisi ini akibat penurunan mendadak suhu karburator, efek dari penguapan BBM disertai penurunan tekanan pada venturi. Pada kelembaban tinggi uap air berkondensasi ditambah suhu karburator yang ≤ titik beku, es akan terbentuk dipermukaan dalamnya termasuk katup throttle. Carburetor icing bisa terjadi saat hari panas 380 C dan kelembaban 50% sekalipun, tapi paling mudah terjadi pada suhu < 210 C dan kelembaban nisbi 80%. Pokoké mangkin turun suhu dan mangkin tinggi kelembabannya mangkin tinggi kemungkinan carburetor icing. Tapi lucunya < titik beku, mangkin turun suhunya mangkin kecil kemungkinan carburetor icing.
Selain hal yang tertulis diatas harus diwaspadai juga setiap mengurangi throttle saat turun atau di traffic patternbisa terjadi carburetor icing, hal ini berbahaya karena tak terasa kecuali saat open power kala harus go around.
Mengatasi carb ice adalah dengan membelokkan udara ke sumber panas sebelum masuk ke karburator yang dikendalikan tombol carburetor heat. Biasanya udara dipanaskan melewati tabung knalpot (muffler). Suatu kebiasaan baik apabila menghidupkan carb heat setiap mengurangi throttle, hanya saja harus diperhatikan bahwa carb heat akan sedikit mengurangi RPM dan menaikkan suhu mesin.
Tenaga dan RPM mesin berkurang karena udara yang panas berkurang kepadatannya sekaligus memperkaya campuran. Jika mengalami carb ice saat terbang dengan fixed pitch akan mengalami penurunan RPM kemudian akan normal kembali seiring es mencair saat carb heat dihidupkan. Sebaliknya saat tidak carb icing, RPM akan turun sedikit kemudian konstan. Hanya saja harus diingat saat anda menerbangkan constant speed propeller referensi Anda adalah manifold pressure.
Sistem injeksi dan turbocharge
Injeksi BBM dan turbocharge adalah sistem yang lazim digunakan pada pesawat high performance. Injeksi lebih presisi pada pengukuran konsumsi BBM (fuel flow meter) ketimbang karburator, selain itu juga pengkabutan dan distribusi BBM ke setiap silinder lebih merata. Keuntungannya adalah lebih irit dan bertenaga, suhu mesin lebih rendah sehingga mesin lebih awet. Carb icing juga jarang ditemui pada sistem ini namun prosedur menghidupkannya juga sedikit ribet ketimbang sistem karburator, terutama saat mesin panas. Namun turbocharge memberi ‘nafas lebih panjang’ untuk terbang lebih tinggi dan tenaga yang lebih besar pada mesin kapasitas silinder (cc) yang sama.
Pada ketinggian, efesiensi mesin piston berkurang seiring renggangnya udara walau volume udara masuk tetap. Mengatasinya dengan sistem turbocharge, dimana campuran BBM dan udara dipampatkan (compressed) sehingga mesin dapat beroperasi lebih tinggi lagi dan menghasilkan tenaga setara saat dipermukaan laut (sea level). Hanya saja mesin turbocharge yang biasanya juga injeksi memiliki parameter yang kompleks, memerlukan perhatian dan pengaturan mixture yang tepat. Karena kerjanya yang unik itulah diperlukan sedikit pelatihan sebelum menerbangkannya.
Sistem pelumasan
Sistem ini memiliki dua fungsi penting, selain melumasi onderdil yang bergerak juga mendinginkan dan membuang panas mesin.
Sebelum terbang Anda harus yakin jumlah pelumas cukup dan jenis pelumas harus sesuai dengan rekomendasi pabrik. Jenis yang digunakan harus disesuaikan dengan kondisi sekitar daerah operasional pesawat.
Pada panel ada dua petunjuk pelumas yaitu suhu pelumas dan tekanan pelumas untuk setiap mesin. Jika tekanan pelumas di bawah garis normal berarti pelumas tidak dipompa cukup untuk bersirkulasi ke seluruh mesin, sedangkan jika tekanan melewati batas berarti ada saluran yang tersumbat. Harus diwaspadai semua kondisi abnormal diatas karena akan banyak onderdil vital yang tidak terlumasi. Jika mengalami hal ini segera ikuti POH pesawat Anda. Umumnya POH merekomendasikan mematikan mesin segera apabila tekanan pelumas tidak cukup setelah 30 detik mesin hidup.
Sedangkan petunjuk suhu pelumas biasanya berdampingan dengan tekanan pelumas untuk memudahkan mengawasinya secara bersamaan. Petunjuk suhu berubah gradual seiring naiknya suhu, sedang petunjuk tekanan pelumas akan langsung naik. Anda harus memeriksa suhu pelumas secara periodik, terutama jika Anda memakai high power setting. Petunjukan yang abnormal dapat berarti penyumbatan atau berkurangnya jumlah pelumas atau kesalahan pengukuran.
Sistem pendingin
Pembakaran menghasilkan panas dan sistem pelumasan menekan pemanasan berlebih dalam silinder, namun perlu tambahan pendingin untuk membuang panas mesin agar mesin tetap bersuhu normal. Sebagian panas dibuang bersama gas buang namun tetap diperlukan udara luar untuk pendinginan. Pengukur suhu silinder (Cylinder Heat Temperature) menunjukkan suhu langsung dari sebuah silinder, gunanya agar penerbang bisa tahu kapan cowl flaps harus dibuka agar mesin cepat dingin. Biasanya harus dibuka saat didarat, karena aliran udara tidak cukup untuk pendinginan atau saat terbang lambat dengan high power setting. Selain dengan cowl flaps suhu bisa langsung diturunkan dengan memperkaya campuran, melandaikan sudut tanjak, menaikkan kecepatan dan bila kondisi mengijinkan menurunkan power setting.
Baling-baling
Walaupun mesin menghasilkan tenaga namun baling-baling lah yang mendorong pesawat maju. Baling-baling ini terdiri dari dua atau lebih bilah yang dihubungkan ke porosnya. Setiap bilah adalah airfoil yang bertindak seperti sayap yang berputar karenanya faktor-faktor aerodinamika yang mempengaruhinya sama dengan airfoil.
Baling-baling berputar menciptakan tekanan rendah didepannya, seperti sayap yang membuat tekanan rendah diatasnya. Hanya tidak seperti sayap yang melaju rata, baling-baling ini bergerak lebih cepat diujung ketimbang dipangkalnya. Untuk mengatasinya sudut bilah dibuat berbeda antara pangkal dan ujungnya, karenanya bilah terlihat terpilin. Bilah seperti ini membuat sudut serang yang cukup rata dan thrust-nya dekati seragam pada tiap titik.
Sudut bilah mempengaruhi efesiensi, contohnya bilah bersudut kecil baik saat menanjak tetapi jelek untuk jelajah dan kecepatan. Namun yang bersudut besar jelek untuk menanjak tapi bagus untuk kecepatan dan ketinggian jelajah tinggi.
Fixed pitch
Pesawat ringan memiliki baling-baling fixed pitch atau constant speed, pada fixed pitch sudut bilah dipilih sesuai kebutuhan pemilik dan fungsi pesawatnya. Misalkan ingin bermanuver cepat maka pilihlah bilah yang bersudut kecil sebaliknya jika menginginkan kecepatan dan ketinggian pilihlah yang bersudut besar. Untuk memudahkan membayangkannya, bilah tetap (fixed pitch) bekerja seperti sepeda onthel mBah yang hanya punya satu gigi kayuh (onthelan) dan satu gigi roda.
Constant speed
Dibanding dengan fixed pitch, constant speed lebih efisien. Sering disebut variable pitch karena penerbang bisa merubah sudut bilah untuk efisiensi. Keunggulan model bilah ini bisa merubah tenaga mesin menjadi dorongan sesuai dengan kombinasi RPM dan kecepatan. Constant speed bisa dibandingkan dengan sistem transmisi pada mobil, dimana putaran mesin dikonversi ke putaran roda sesuai dengan kebutuhan misalnya menanjak, menurun, jalan pelan atau cepat.
Pada mobil, untuk menanjak, kecepatan rendah atau akselerasi kita menggunakan gigi rendah yang berdiameter besar, maka di pesawat kita menggunakan setting bilah bersudut kecil sehingga dapat menanjak, mengerem laju pesawat saat turun atau mendarat (fine pitch). . Sebaliknya pada mobil saat kita ingin mendapat kecepatan yang tinggi maka kita menggunakan gigi tinggi yang berdiameter lebih kecil maka pada pesawat kita menggunakan bilah bersudut besar sehingga kita mendapat dorongan yang besar pula.
Sudut bilah digerakkan oleh governor (semacam kopling hidrolik) yang mengatur tekanan oli untuk menjaga kesetimbangan antara aerodinamika dan daya perubah sudut pada putaran yang kita inginkan. Hanya saja tiap putaran mesin ada maksimum tekanan manifol yang diijinkan, sebab jika mesin dipaksa melampaui batas ini akan menyebabkan beban berlebih pada mesin. Setting harus dilihat pada POH / Manual tiap pesawat. Namun yang pasti Anda harus menghindari menggunakan tekanan manifol tinggi pada putaran mesin rendah.
Bahaya baling-baling
Baling-baling adalah bagian yang paling berbahaya sebuah pesawat, dan harus ekstra diwaspadai. Anda harus memberi penyuluhan pada penumpang mengenai bahaya baling-baling dan cara menghindarinya. Tekankan pada mereka untuk sedapat mungkin jauh dari baling-baling.
Kadang-kadang Anda harus memutar baling-baling untuk menghidupkan mesin (handpropping) atau untuk inspeksi pra terbang. Namun harus dilakukan dengan prosedur yang ketat karena dapat membahayakan diri Anda jika dilakukan sembarangan. Yakinkan bahwa ada pilot qualified untuk mengontrol, dan seseorang sedang memutar bilah pesawat Anda.