Assalamu alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Hai teman-teman penerbangan, pada halaman ini saya akan berbagi pengetahuan mengenai Engine Fuel System pada engine CFM56-5A yang diaplikasikan pada pesawat Airbus 320. Pernahkah kalian berfikir bagaimana caranya mengontrol bahan bakar? Apakah bergerak dengan sendirinya? Apakah ada komponen yang menggerakkannya? In Syaa Allah jawaban dari pertanyaan tersebut segera terjawab dengan membaca artikel yang ada pada halaman ini. 1. Introduction Pada kendaraan umumnya, diperlukan suatu sistem yang mengatur distribusi dari bahan bakar. Begitu juga pada kendaraan udara, salah satunya pesawat terbang, diperlukan suatu sistem yang mengatur pendistribusian bahan bakar untuk mendapatkan sistem yang efisien. Oleh karena itu, sebagai mahasiswa Teknik Penerbangan sudah seharusnya mengetahui sistem pendistribusian bahan bakar dari pesawat terbang. Fuel system adalah sistem yang berperan mentransfer bahan bakar dari tank menuju engine guna mendapatkan proses pembakaran yang maksimal. Dengan maksimalnya proses pembakaran, diharapkan engine dapat menghasilkan performa yang diinginkan. Berikut akan dijelaskan tentang prinsip kerja fuel system, yaitu: awalnya, bahan bakar yang tersimpan di tank akan dipompa oleh booster pump menuju fuel filter. Ketika di fuel filter, bahan bakar akan disaring agar tidak ada kotoran yang masuk ke fuel system. Setelah melewati filter, bahan bakar akan mengalir ke heater oil to fuel (fuel heat exchanger) yang berfungsi memanaskan bahan bakar. Tujuan dari pemanasan adalah efisiensi dari penggunaan bahan bakar ketika disemprotkan ke dalam combustion chamber. Selanjutnya, bahan bakar dipompa kembali oleh fuel pump menuju Fuel Control Unit (FCU). Fuel Control Unit berfungsi sebagai pengatur besarnya bahan bakar yang akan disemprotkan ke combustion chamber. Setelah bahan bakar diatur oleh FCU, bahan bakar akan diarahkan menuju high pressure shut off valve yang kemudian bahan bakar akan dikeluarkan melalui fuel nozzle dalam bentuk spray (semprotan) agar mempermudah proses pembakaran secara menyeluruh. Pada pesawat yang menggunakan engine CFM56-5A ini, yaitu A319 dan A320, memiliki 3 fuel tank. Diantaranya 1 pasang outer cells dan 1 pasang inner cells yang berada pada masing-masing wings atau sayap pesawat dan 1 buah center tank yang berada pada fuselage atau badan pesawat terbang. Total kapasitas dari fuel tank tersebut adalah sebagai berikut: A319 / A320 Two outer cells Two inner cells One center tank 1 760 liter (1408 kg) 13 849 liter (11 079 kg) 8 250 liter (6 600 kg)
Pada center tank pesawat tersebut dapat ditambah kapasitas bahan bakar sebesar 2.900 liter (2.320 kg). Penambahan volume sebesar 2% tersebut dimaksudkan untuk menambah ruang tangki agar bahan bakar tidak tumpah ketika mengalami gocangan. Setiap tangki secara terpisah saling memiliki ventilasi pada ujung sayap yang dihubungkan oleh surge tank. Terdapat vent valves berperan untuk memastikan operasi yang benar pada sistem ventilasi. Figure 1. Tangki pada pesawat A319 / A320 dan A321 Bahan bakar bisa dikirim menuju engine dengan bantuan alat yang disebut booster pumps. Alat tersebut berfungsi sebagai pendorong bahan bakar dengan sistem pompa menuju engine. Setiap tangki dilengkapi dua booster pumps identik. Wing tank pumps beroperasi secara permanen pada tekanan yang lebih rendah dibandingkan center tank pumps. Jadi, ketika center tank pumps berhenti, engine feed datang secara otomatis dari wing tank pumps untuk menyuplai bahan bakar menuju engine. Pada setiap sayap, terdapat dua electrical transfer valves yang secara otomatis terbuka untuk mentransfer bahan bakar dari outer tank cells menuju inner cells tanks ketika muatan bahan bakar di inner cells tank mencapai tingkat rendah, yaitu sekitar 750 kg.
2. Control and Indications Figure 2. Engine Fuel System pada CFM56 Indications: Fuel data (kuantitas dan suhu) yang tersedia dari Fuel Quantity Indication (FQI) system. Kuantitas bahan bakar secara permanen ditampilkan pada upper ECAM DU. Fuel system synoptic pada lower ECAM DU ditampilkan sesuai ECAM logic. Pada kondisi tidak normal, gangguan pembacaan kuantitas bahan bakar dapat disebabkan oleh adanya gaya gravitasi dari sayap.
3. Component of Engine Fuel System Figure 3. Control and Indications Pada fuel system, terdapat beberapa komponen yang mendukung kinerja setiap komponen satu dengan yang lainnya. Komponen tersebut antara lain adalah Fuel Control Unit, Fuel Pump, Fuel Filter, Fuel Valve, Fuel Tank, Fuel Indicator, Booster Pump, Fuel Transfer, Fuel Nozzles, dan Reverse Fuel. Berikut penjelasan dari setiap komponen yang mendukung fuel system pada pesawat terbang: 3.1 Fuel Control Unit (FCU) Fuel Control Unit adalah komponen yang berfungsi mengatur jumlah bahan bakar yang akan masuk ke dalam combustion chamber atau ruang pembakaran. Jumlah bahan bakar yang akan masuk disesuaikan dengan jumlah udara yang masuk ke dalam combustion chamber. Biasanya, rasio atau perbandingan antara bahan bakar dan udara yang masuk sebesar 1 : 14,7. Dalam pengaturan jumlah udara yang masuk, FCU terhubung dengan variable stator vane ataupun inlet guide vane. Pada era kemajuan teknologi seperti sekarang, FCU telah menggunakan sistem komputerisasi meskipun dengan nama yang berbeda dengan fabrikasinya, seperti MEC (Main Engine Control) yang dipakai pada Boeing Classic, EEC (Electronic Engine Control) yang dipakai pada Boeing 737 NG dan Airbus. Tidak hanya itu, sistem tersebut juga didukung dengan sistem FADEC (Full Authority Display Electroniv Control) yang berfungsi mengatur performa engine.
3.2 Fuel Pump Sebuah Fuel pump atau pompa bahan bakar adalah komponen penting pada kendaraan atau perangkat bermesin pembakaran internal lainnya, baik kendaraan darat, laut, dan udara. Fuel pump adalah salah satu bagian dari aircraft fuel system atau sistem bahan bakar pesawat. Sesuai standar, pump tebagi menjadi dua, yaitu main pump dan emergency pump. Main pump berfungsi menghasilkan bahan bakar yang bertekanan dengan alasan untuk mempercepat dan mempermudah proses pembakaran di dalam combustion chamber. Pump ini terletak pada engine yang terhubung oleh accesory gear box yang biasa disebut dengan Fuel Engine Driven Pump (EDP) dan memiliki daya tekan kurang lebih 1000 Psi. Pump ini memiliki beberapa tipe, antara lain Gear Pump, Gear Rotor Pump, dan Piston. Dari ketiga jenis pump tersebut, yang sering digunakan adalah tipe piston karena memiliki daya tekan yang paling besar. Type piston juga terbagi dalam 2 (dua) tipe, yaitu Constant Volume Pump dan Variable Volume Pump. Namun, pada akhir-akhir ini lebih banyak digunakan type Variable Volume Pump. Hal tersebut disebabkan karena apabila terjadi kelebihan tekanan angle dari plate penyangga, piston akan berubah untuk menyesuaikan besar tekanan secara otomatis, sehingga di dalam sistem tidak diperlukan lagi Pressure Regulator Atau Unloading Valve. Selain main pump, juga terdapat emergency pump yang berfungsi membantu peran dari main pump jika sewaktu-waktu main pump rusak atau gagal. Power supply yang dimiliki emergency pump haruslah independen untuk setiap menggantikan peran dari main pump. 3.3 Fuel Filter Fuel filter adalah suatu komponen yang tidak bisa dipisahkan dari fuel system karena perannya yang sangat penting. Fuel filter berfungsi menyaring kotoran yang ada di dalam bahan bakar sebelum masuk ke combustion chamber. Hal tersebut bertujuan untuk meningkatkan efisiensi proses pembakaran sehingga menghasilkan daya dorong atau thrust dengan performa yang maksimal. Selain menghasilkan thrust yang maksimal, proses penyaringan dilakukan untuk mengurangi risiko kotornya combustion chamber atau ruang bakar akibat kotoran yang mungkin tersisa. Saringan yang digunakan biasanya terbuat dari coarse wire mesh. Alat ini dirancang untuk menjebak dan mencegah potongan-potongan sedimen yang terdapat bersama bahan bakar, baik berukuran besar maupun kecil. Fuel filter biasanya berbentuk menyerupai jaring. Dalam operasinya, alat ini dapat menangkap sedimen yang hanya berukuran ribuan inci. Pada turbin pesawat terbang, terdapat alat micronic filter yang digunakan pada turbin pesawat terbang. Alat ini adalah jenis filter yang dapat menangkap partikel yang sangat halus dalam kisaran 10-25 mikron. 1 mikron sama nilainya dengan 1 / 1.000 milimeter.
3.4 Fuel Valve Dalam dunia penerbangan, fuel valve atau katup bahan bakar memiliki peran penting dalam aircraft fuel system atau sistem bahan bakar pesawat. Fuel valve digunakan untuk menutup / memberhentikan aliran bahan bakar yang bisa membantu route atau rute bahan bakar menuju lokasi yang diperintahkan. Pada sistem bahan bakar pesawat besar, diharuskan memiliki banyak valve atau katup. Cara kerja dari kebanyakan fuel valve hanya membuka dan menutup sesuai perintah computer yang telah diatur. Terdapat beberapa jenis valve pada sistem bahan bakar pesawat, misalnya, shutoff valve, transfer valve, crossfeed valve. Fuel valve dapat dioperasikan secara manual, dioperasikan secara solenoid, atau dioperasikan oleh motor listrik. 3.5 Fuel Tank Fuel tank adalah salah satu komponen pada sistem bahan bakar yang memiliki fungsi menampung bahan bakar. Pesawat pada umumnya memiliki 3 fuel tank, yaitu 2 main tank dan 1 center tank. Main tank terletak pada bagian wings atau sayap kanan dan kiri, sedangkan center tank terletak pada bagian fuselage atau badan pesawat. Namun, jumlah fuel tank pada pesawat bukan hanya terdapat pada bagian tersebut, ada beberapa tambahan fuel tank yang berfungsi sebagai cadangan bahan bakar, seperi auxiliary tank, surge tank, dan drop tank. Pada tahap dasar, terdapat tiga jenis tangki bahan bakar pesawat, diantaranya rigid removable tanks, bladder tanks, dan integral fuel tanks. Posisi penempatan dari tangki bahan bakar pada pesawat ditentukan berdasarkan jenis pesawat, desain, dan penggunaan, serta usia pesawat. Kebanyakan tangki terbuat dari bahan non korosif. 3.6 Fuel Indicator Pada pesawat terbang, semua sistem bahan bakar haruslah memiliki beberapa indikator. Indikator tersebut berguna untuk mengatur / menyesuaikan kuantitas dari komposisi bahan bakar, misalnya aliran, tekanan, dan suhu bahan bakar. Pada era modern seperti saat ini, hal tersebut haruslah dikontrol oleh sistem komputerisasi yang ada di pesawat. Komponen yang membantu pengontrolan adalah valve position indicator dan beberapa lampu yang mengindikasikan suatu peringatan. Komponen tersebut dapat bervariasi, tergantung pada kompleksitas sistem bahan bakar dan jenis pesawat itu sendiri. Pada indikator sederhana, tidaklah memerlukan daya listrik untuk mengoperasikannya. Akan tetapi, indikator kuantitas tersebut hanya ditemukan pada pesawat-pesawat kecil / ringan di mana tangi bahan bakar berada di dekat kokpit. Pada pada pesawat kecil / ringan lainnya dan pesawat yang lebih besar memerlukan indikator listrik atau indikator kapasitansi elektronik.
Sebuah sight glass adalah tabung bening yang terbuat dari kaca atau plastik yang berguna untuk menampung bahan bakar ke tingkat yang sama dengan bahan bakar di dalam tangki. Saat berada di sight glass, pilot dapat mengetahui berapa kuantitas bahan bakar yang masuk. Selain itu, bahan bakar yang ada juga dapat dikalibrasi dalam satuan gallons. Pada tipe lain, terdapat komponen float gauge yang melekat pada salah satu ujung sight glass. Sebagai komponen yang bergerak naik dan turun sesuai dengan tingkat bahan bakar di dalam tangki, bagian batang memanjang yang melalui tutup bahan bakar menunjukkan kuantitas dari bahan bakar di dalam tangki. 3.7 Booster Pump Booster pump adalah sebuah mesin yang berfungsi meningkatkan tekanan fluida. Komponen tersebut dapat digunakan pada fluida yang memilikin fase cairan atau gas. Detail konstruksi dari komponen tersebut bergantung dari fase fluida itu sendiri. Booster pump juga dapat dikatakan sebagai kompresor, karena fungsinya yang hampir sama, yaitu meningkatkan tekanan fluida (khususnya fase gas) yang ada di lingkungan. Booster pump dapat digunakan untuk meningkatkan tekanan gas, mentransfer gas tekanan tinggi, dan pengisian tabung gas. Booster pump juga memiliki fungsi yang menyerupai transfer pump, yaitu memindahkan / mentransfer bahan bakar dengan dorongan pompa. Akan tetapi, booster pump mentransfer bahan bakar dengan tekanan 20 psi dari tangki menuju fuel pump. Pada umumnya, booster pump memiliki compressor berbentuk impeller yang bertujuan mendapatkan efisiensi tenaga, yaitu mendapatkan volume yang lebih besar dengan tekanan yang lebih rendah. 3.8 Fuel Transfer Pump Fuel transfer pump berfungsi memindahkan bahan bakar dari tangki yang satu ke tangki yang lain menggunakan tenaga yang dihasilkan oleh pompa. Terutama dari bagian main tank (berada di bagian wing / sayap pesawat) menuju center tank (berada di bagian fuselage / badan pesawat). Proses pemindahan tersebut bertujuan untuk menjaga kestabilan saat pesawat dalam keadaan cruising. Fuel transfer pump tersebut digerakkan menggunakan elektrikal motor dengan kapasitas 24 28 Volt DC. 3.9 Fuel Nozzle Fuel nozzle adalah komponen yang dirancang untuk mengontrol arah, laju, kecepatan, massa, bentuk, tekanan, dan karakteristik dari aliran bahan bakar atau bahan bakar. Pada engine pesawat terbang, fuel nozzle berperan sebagai saluran terakhir yang menyemprotkan bahan bakar berupa kabut atau spray menuju ruang pembakaran atau combustion chamber. Semakin sempurna kualitas penyemprotan, maka semakin sempurna pula proses pembakaran yang terjadi. Menurut cara
kerjanya, fuel nozzle terbagi menjadi 2 (dua), yaitu automizing dan vapourizing. Jika menurut bentuknya, terbagi menjadi 2 (dua), yaitu simplex dan duplex. Beberapa jenis dari fuel nozzle dibuat untuk menyesuaikan dengan kebutuhan yang diinginkan. 3.10 Fuel Shut Off Valve Fuel shut off valve adalah suatu komponen yang sama dengan namanya yaitu memiliki fungsi sebagai pemutus dan penghubung aliran bahan bakar yang akan masuk ke dalam sistem bahan bakar pesawat. Pada umumnya, komponen tersebut digerakkan menggunakan motor listrik berkapasitas 24 28 Volt DC. Selain fuel shut off valve, juga terdapat fuel shut off solenoid yang memiliki fungsi sama dengan fuel shut off valve, hanya saja berbeda cara kerja. Fuel shut off solenoid memiliki tuas berupa saklar otomatis yang mengandalkan tenanga listrik. Jadi, setelah memahami engine fuel system pada engine CFM56-5A dapat disimpulkan bahwa setiap komponen pada engine fuel system saling memiliki peran yang saling berhubungan satu sama lain. Mulai dari tangki yang sumber bahan bakar sampai menuju engine yang membutuhkan bahan bakar untuk melakukan pembakaran dan menghasilkan thrust.