11
• Effective Pitch Adalah jarak sebenarnya dari perjalanan propeler dalam sekali revolusi di
udara. Effective pitch biasanya lebih pendek dibandingkan geometric pitch, dimana hal ini disebabkan udara adalah fluida dan selalu terjadi slip
Gambar 2.7 Geometric dan Effective Pitch
2.5 Teori Momentum Sederhana
Sebuah metode sederhana untuk menghitung propeller yang sedang beroperasi bergantung terhadap energi momentum dan kinetik dari sistem.
Propeller diasumsikan terdiri dari sejumlah besar baling – baling blade, sehingga terbentuk plat penggerak actuator disk dengan thrust terdistribusi secara merata
di sekitar plat. Kecepatan aksian dari fluida berlangsung secara kontinu melewati plat propeller untuk mencapai kontinuitas aliran. Tekanan fluida, Δp, meningkat
secara tiba – tiba ketika berada di plat propell er. Δp bernilai sama dengan thrust
pada setiap unit daerah dari plat dan peningkatan kecepatan aksial akan menciptakan daerah slipstream di belakang propeller.
Universitas Sumatera Utara
12
Gambar 2.8 Aliran Plat Penggerak Actuator Disk Flow
Pada luas permukaan A dari sebuah plat penggerak di sebuah aliran dengan kecepatan V
o ,
kecepatan aksial meningkat ketika mendekati plat menjadi V
o
+ a V
o
dan tekanan menurun dari p
o
menjadi p
1
. Selama melewati plat, kecepatan udara konstan tetapi setelah mencapai daerah slipstream akhir,
kecepatan meningkat menjadi V
o
+ b V
o
. Tekanan juga meningkat secara cepat menjadi p
1
+ Δp = p
2
ketika berada di belakang plat dan setelah itu kembali lagi menjadi p
o
. Tekanan total asli
�
�
1
= �
+
� 2
��
2
= �
1
+
� 2
�� + ���
2
2.1 Freestream Tepat di depan plat
Tekanan total akhir �
�
2
= �
+
� 2
�� + ���
2
Jauh di belakang propeller 2.2
= �
1
+ ∆� +
� 2
�� + ���
2
Tepat di belakang propeller Dengan menggunakan persamaan freestream dari
�
�
1
dan persamaan daerah jauh untuk
�
�
2
, maka diperoleh ∆� = �
�
2
− �
�
1
=
� 2
2 ���
2
+ �
2
��
2
= ���
2
�1 +
� 2
� � 2.3
Thrust adalah nilai dari perubahan momentum dari daerah yang jauh di belakang plat.
� = ∆�� = ��� + ������� 2.4
jadi ∆� = ��� + ������ = ��
2
1 + ��
2.5
Universitas Sumatera Utara
13
Dengan membandingkan 2.3 dan 2.5, maka diperoleh � =
� 2
2.6 Kemudian dengan memasukkan nilai 2.6 ke dalam persamaan 2.4 maka
didapat � = 2���
2
1 + ��
2.7 Peningkatan energi kinetik fluida tiap satuan waktu di daerah slipstream
adalah perbedaan antara energi kinetik di daerah slipstream akhir dan energi kinetik dengan jumlah massa udara yang sama jauh di atas propeller. Dimana M
adalah massa aliran melalui plat penggerak tiap satuan waktu, ∆�. �. =
�[��1+�]
2
2
−
��
2
2
=
���� 1+� 2
{[ ��1 + �]
2
− �
� 2
} 2.8 =
���� 1+� 2
[ �
2
�1 +
� 2
� 2�] Dengan menukar b = 2a, diperoleh
∆�. �. =
���
� �
�+�
�
�� �
2.9
= 2 ���
3
1 + �
2
� Dengan memasukkan persamaan 2.7 ke dalam persamaan 2.9 , diperoleh
∆�. �. = ���1 + � 2.10
Efisiensi ideal dari sebuah propeller, η, dapat dihitung melalui
� = ������
����� =
��� ∆�. �.
=
��� ��� 1+�
2.11
= 1
1 + �
Universitas Sumatera Utara
14
Maka semakin besar percepatan fluida melewati propeller, maka semakin
rendah efisiensi yang diperoleh propeller. Sebuah propeller besar yang
menggerakan sejumlah udara yang banyak tetapi memberikan percepatan udara yang rendah, lebih efisien dibandingkan propeller kecil yang menggerakkan
sedikit udara dengan kecepatan tinggi.
2.6 Gaya Yang Terjadi Pada Propeler
