Maintenance dan Kecelakaan Pesawat

< dikutip dari blog saya yang lain >

Sepertinya kecelakan pesawat tengah menjadi isu terhangat belakangan ini. Bahkan shoutbox saya pun ikut terkena wabahnya. Saya coba menulis sedikit, meski sebenarnya ingin rehat dulu karena sedang musim ujian. Tapi harapannya tulisan ini bisa menjadi sedikit gambaran tentang transportasi udara kita dan perawatan pesawat yang seharusnya dilakukan.

Belakangan ini kecelakan pesawat secara beruntun terjadi. Baik yang menelan korban jiwa maupun tidak. Padahal, sebenarnya pesawat adalah alat transportasi yang paling aman. Artinya, semuanya dilakukan sesuai prosedur. Setiap kondisi juga ada prosedur keselamatannya. Contohnya, pesawat udara dibuat dapat melakukan terbang menanjak (climbing) dengan satu mesin. Jika satu mesin mati saat takeoff, ada prosedur keselamatan: pilot membatalkan takeoff jika pesawat belum mencapai v-one (kecepatan saat mulai rotate) atau takeoff tetap dilanjutkan jika satu mesin mati setelah melewati v-one. Landasan pacu pun harus dibuat 1.5 kali lebih panjang dari ukuran yang dibutuhkan.

Lalu mengapa saat ini transportasi udara kita kerap mengalami musibah? Bukan soal mudah untuk menjawabnya. Tidak hanya soal teknis dan engineering saja, tapi juga menyangkut soal politik, ekonomi, dan bisnis tentu saja. Secara teknis, perawatan pesawat adalah harga mati yang tidak boleh ditawar. Tapi lain hal jika ditinjau dari segi bisnis atau politik.

Secara umum, perawatan pesawat meliputi dua kegiatan: Inspection (pemeriksaan) dan Repair (perbaikan). Subjek perawatan pesawat itu sendiri meliputi perawatan struktur, perawatan interior, perawatan sistem dasar pesawat, perawatan sistem misi, dan perawatan sistem propulsi. Setiap pedoman pelaksanaan perawatan pesawat ini telah tertilis di buku panduan Maintenance Manuals dari setiap jenis pesawat.

Di shoutbox ada yang menanyakan, berapa periode pemeriksaan semua item komponen pesawat? Pada dasarnya, perawatan pesawat dilaksanakan dalam beberapa periode mulai yang paling ringan sampai perawatan besar.

Pemeriksaan Periodik ( Rutin )
Perawatan ini lazim disebut “walk arround check” karena pemeriksaannya dilakukan disekitar pesawat maupun di hangar. Perawatan ini meliputi :

• Preflight Check : pemeriksaan sekeliling pesawat sebelum pesawat direlease untuk terbang. Semua persyaratan operasional sistem dan keamanan diperiksa secara rinci dan melalui check list formal dan dokumentasi.
• Daily Check : dilaksanakan satu kali sehari dan diutamakan pada sistem tekanan udara kabin serta kualitas oli sistem propulsi.
• Overnight Check : Dilaksanakan malam hari didalam hangar, diutamakan pada landing gear dan sistem pengereman serta ada tidaknya FOD ( Foreign Object Damage ).
• Transit Check : Dilaksanakan satu kali dalam 50 flight hours untuk memeriksa sistem interior kabin dan penampilan pesawat.

A-Check

Pemeriksaan bagian dalam dan luar pesawat untuk meyakinkan kelayakan terbangnya. Pada periode ini dilaksanakan pada komponen-komponen penting. Inspeksi juga dilakukan pada Aircraft Flight Log (AFL), sistem Flight Data Recorder (FDR) dan Cockpit Voice Recorder (CVR) pada blackbox. Periode A-check adalah 200 jam terbang untuk pesawat kecil dan 550 jam terbang untuk pesawat besar.

B-Check
Dilakukan setiap enam bulan sekali, meliputi kegiatan pembersihan, penambahan librikasi, hidroulik, penggantian baterai dan lampu external.

C-Check
Pemeriksaan komprehensif dengan melepas komponen-komponen utama seperti engine, propeller, landing gear dan sebagainya. Periodenya setiap 2000 jam terbang untuk pesawat kecil dan satu tahun untuk pesawat besar.

D-Check
Pemeriksaan komprehensif pada struktur pesawat untuk medeteksi adanya keretakan dan kelelahan struktur serta kerusakan lainnya. Pemeriksaan ini dilakukan di hangar pesawat dimana struktur utama pesawat seperti wing. empenage, control surface dilepas.

Seperti itulah kira-kira perawatan periodik (termasuk preventif) yang harus dilakukan. Tentu saja masih ada perawaran korektif untuk mengatasi kegagalan memdadak.

Sedikit cerita, akhir pekan kemarin saya jadi panitia temu alumni. Sayangnya saya berada dibagian keamanan jadi tugas dilapangan. Tapi saya sempat masuk ruangan dan menyimak diskusi. Ternyata para alumni-alumni itu antara lain calon orang nomor satu di dirjen perhubungan udara , mantan ketua flight test N250 yang juga menjadi ketua BPPT pertama selain menristek dan hadir pula tokoh paling senior dalam hal investigasi kecelakaan pesawat di Indonesia. Siapa mereka, ah pasti Anda sudah tahu.

Banyak hal yang terungkap disana, yang tidak pernah saya dapat di televisi. Tentang kejayaan IPTN (dulu) meraih sertifikasi internasional yang tak pernah diekspos media dan sebagainya. Soal kecelakaan pesawat, mungkin kita tidak pernah tahu apa penyebab kecelakaan pesawat yang telah terjadi di Indonesia. Tapi bukan berarti penyababnya belum diketahui. Mungkin saja Menteri Perhubungan sudah mendapat laporan. Tapi dia punya pilihan, mengatakan kepada publik dan menbiarkan maskapai bersangkutan bankrut serta wajah reputasi transportasi penerbangan nasional tercoreng atau sebaliknya. Saya tidak tahu.

Akhir kata, saya kutipkan kata-kata Ricard Faynmen (fisikawan yang menjadi investigator kecelakaan Challenger di Colombia): “for a succesful technology, reality must take precedence over public relations, for NATURE cannot be fooled”.

Adam Air KI-574, Apa Kabar?

Sejak 1 Januari 2007 adam Air KI-574 dinyatakan hilang. Sudah satu bulan lalu. Sekarang sudah hampir tidak pernah lagi muncul beritanya. Sudah lama saya ingin menulis soal ini, namun karena sebulan terakhir ini sedang mudik jadi baru kali ini sempat menuliskannnya. Dari berita televisi saya tahu bahwa pertama kali ditemukan kendali belok pada vetical tail atau yang biasa disebut rudder oleh nelayan bernama Bakri. Kemudian disusul ditemukannya tatakan meja, pelampung, sandaran jok dan serpihan lainnya. Saya sempat heran kenapa barang seperti tatakan meja dan sandaran jok ditemukan tetapi tidak ada jenazah penumpang yang ditemukan. Prediksi saya, pilot KI-574 mencoba melakukan ditcting dan saya yakin saat di laut seharusnya fuselage atau badan pesawat dalam keadaan utuh dan memiliki waktu beberapa menit sebelum tenggelam. Sebagaimana dalam sertifikasi pesawat seharusnya waktu beberapa menit ini cukup untuk melakukan evakuasi penumpang keluar kabin. Lalu mengapa yang ditemukan justru serpihan tatakan meja dan sandaran jok? Sementara tidak ada jenazah penumpang yang ditemukan, saya yakin seluruh penumpang masih dalam kabin saat pesawat tenggelam.Tadi pagi saya mendapat email dari milis angkatan. Seorang warga Makasar bernama Canny Watae mengumpulkan data dan menganalisis sebab terjadinya kecelakaan KI-574. Saya kira analisis beliau cukup menarik dan masuk akal berdasarkan data yang ada di lapangan. Berikut saya sarikan dan tuliskan poin penting dari analisis beliau.

Menurutnya, serpihan yang pertama kali ditemukan adalah tail horisontal stabilizer, atau mungkin tepatnya adalah elevatornya, bukan rudder. –Mungkin saya yang salah tangkap dari berita televisi.– Cross-wind dengan kecepatan 130 km/jam mengenai KI-574 yang saat itu sedang terbang jelajah dengan kecepatan 600-700 km/jam. Jika arah pesawat adalah arah jam 12, cross-wind ini memiliki arah jam 3 menuju jam 9. Akibatnya, pesawat berubah arah. Dari heading timur laut bergeser ke heading utara. Saat pilot mencoba kembali kearah semula, arah angin bukan lagi cross-wind melainkan paralel dengan arah vektor berlawanan. Pada saat inilah dibutuhkan daya propulsi yang cukup tinggi untuk mempertahankan pesawat pada crussing speed (kecapatan jelajah). Sangat mungkin KI-574 mempaui batas kecepatan yang dijinkan.

Akibat dari cross-wind yang cukup lama, bisa saja tail horisontal stabilizer sebelah kanan bekerja paling keras hingga melampaui kekuatatn strukturnya. Akhirnya tail horisontal stabilizer patah dan serpihannya terlempar dan mengenai fuselage(badan pesawat) sehinnga menyebabkan lubang pada fuselage dan terjadi kebocoran tekanan dalam kabin pada ketinggian diatas 30.000 kaki. Kebocoran tekanan ini mengakibatkan segala sesuatu dalam kabin tersedot keluar, termasuk tatakan meja, pelampung dan sandaran jok. Penumpang diperkirakan tengah memakai seat-belt sehingga tidak tersedot ke atmosfer. Agar penumpang tetap dapat bernafas tanpa alat bantu, maka tinggi terbang harus diturunkan. Akibat penurunan ketinggian pesawat menjadi tidak terpantau oleh radar.

Selanjutnya dalah keadaan darurat, pilot KI-574 mancoba mencari bandara alternatif untuk pendaratan darurat. Namun, mengingat kerusakan pada tail horisontal stabilizer dan sayap sebelah kanan menyulitkan untuk bermanuver pada ketinggian rendah di daerah Sulawesi yang penuh bukit dan gunung. Pendaratan darurat dibandara terdekat batal dilakukan. Akhirnya pilot KI-574 memutuskan untuk melakukan dithing atau pendaratan darurat di air. Lagi-lagi, akibat rusaknya tail horisontal, sikap pesawat susah terkendali dan ditching tidak mulus terjadi dengan sudut elevasi yang cukup besar. Mungkin hingga 45 derajat hingga pesawat langsung tenggelam dan semua penumpang masih berada di dalam kabin.Begitu lah analisis beliau. Namun, ada hal yang tidak saya mengerti. Jika elevator pada tail horisontal stabilizer patah saat arah angin paralel dengan arah vektor kecepatan berlawanan (yaitu saat mencoba memperbaiki arah terbang), seharusnya patahan elevator ini terhempas menjauhi fuselage. Bukan kah logikanya begitu? Kemudian, saat pesawat mencoba memperbaiki arah terbang –kembali ke heading timur laut dari heading utara– seharusnya elevator dan aileron kiri didefleksikan lebih besar dari aileron dan elevator kanan (dan rudder didefleksikan ke kanan) sehingga pesawat berbelok ke kanan. Saat inilah sayap dan horisontal tail sebelah kiri menahan beban lift lebih besar. Tapi mengapa yang patah justru horisontal tail stabilizer sebelah kanan?

Ah, entahlah. Terus terang saya juga belum pernah mengambil kuliah Prestasi Terbang dan Kendali Terbang. Apa yang saya tulis disini sekedar yang saya pahami dari kuliah Pengantar Teknik Penerbangan dari Prof Said dan Fisika Bumi dan Dirgantara dari Pak Hari Muhammad. Keduanya dosen bidang keahlian mekanika terbang di jurusan saya. Juga kuliah Aerodinamika Pesawat 1 mungkin.

O ya, kabar terakhir black box KI-574 sudah ditemukan ya? Tapi masalahnya kita tidak punya alat untuk mengangkatnya dari ketinggian 2000 meter dibawah permukaan laut. Saya teringat sesuatu. Beberapa bulan lalu, di jurusan saya pernah baca pengumuman tawaran topik tugas akhir. Topiknya adalah Analisis Persamaan Gerak Wahana Benam Air BPPT. Alat ini memiliki enam propulsi dorong untuk pengendaliannya. Topik ini ditawarkan oleh Prof Said D. Jenie yang notabene adalah Ketua BPPT. Saya pernah lihat video singkat wahana benam air ini pada wawancara dengan penelitinya di CD penyambutan mahasiswa baru ITB 2005. Seandainya sejak dulu pemerintah punya perhatian lebih pada riset seperti ini mungkin sekarang alat ini dapat digunakan untuk mengangkat black box KI-574 itu.

Saya kira riset-riset BPPT dalam berbagai bidang teknologi sangat banyak. Haruskah semuanya berakhir tanpa wujud nyata? KM Senopati tenggelam, disusul hilangnya Adam Air KI-574. Tak mau ketinggalan KA Bengawan juga terguling. Semua memakan korban jiwa. Ada apa dengan dunia transportasi kita? Mungkin WISE-craft 8 kerjasama BPPT-ITB bisa jadi alternatif transportasi antarpulau yang menjanjikan. Semoga pemerintah punya perhatian. Kita tunggu saja.

Non destrtructive testing (NDT)

Non destrtructive testing (NDT) adalah aktivitas tes atau inspeksi terhadap suatu benda untuk mengetahui adanya cacat, retak, atau discontinuity lain tanpa merusak benda yang kita tes atau inspeksi. Pada dasarnya, tes ini dilakukan untuk menjamin bahwa material yang kita gunakan masih aman dan belum melewati damage tolerance. Material pesawat diusahakan semaksimal mungkin tidak mengalami kegagalan (failure) selama masa penggunaannya.NDT dilakukan paling tidak sebanyak dua kali. Pertama, selama dan diakhir proses fabrikasi, untuk menentukan suatu komponen dapat diterima setelah melalui tahap-tahap fabrikasi. NDT ini dijadikan sebagai bagian dari kendali mutu komponen. Kedua, NDT dilakukan setelah komponen digunakan dalam jangka waktu tertentu. Tujuannya adalah menemukan kegagalan parsial sebelum melampaui damage tolerance-nya.

Metode utama Non Destructive Testing meliputi:

Visual Inspection

Sering kali metode ini merupakan langkah yang pertama kali diambil dalam NDT. Metode ini bertujuan menemukan cacat atau retak permukaan dan korosi. Dalam hal ini tentu saja adalah retak yang dapat terlihat oleh mata telanjang atau dengan bantuan lensa pembesar ataupun boroskop.

 

 Visual inspection dengan boroskop

Liquid Penetrant Test

Metode Liquid Penetrant Test merupakan metode NDT yang paling sederhana. Metode ini digunakan untuk menemukan cacat di permukaan terbuka dari komponen solid, baik logam maupun non logam, seperti keramik dan plastik fiber. Melalui metode ini, cacat pada material akan terlihat lebih jelas. Caranya adalah dengan memberikan cairan berwarna terang pada permukaan yang diinspeksi. Cairan ini harus memiliki daya penetrasi yang baik dan viskousitas yang rendah agar dapat masuk pada cacat dipermukaan material. Selanjutnya, penetrant yang tersisa di permukaan material disingkirkan. Cacat akan nampak jelas jika perbedaan warna penetrant dengan latar belakang cukup kontras. Seusai inspeksi, penetrant yang tertinggal dibersihkan dengan penerapan developer.

 

Kelemahan dari metode ini antara lain adalah bahwa metode ini hanya bisa diterapkan pada permukaan terbuka. Metode ini tidak dapat diterapkan pada komponen dengan permukaan kasar, berpelapis, atau berpori.

Magnetic Particle Inspection

Dengan menggunakan metode ini, cacat permukaan (surface) dan bawah permukaan (subsurface) suatu komponen dari bahan ferromagnetik dapat diketahui. Prinsipnya adalah dengan memagnetisasi bahan yang akan diuji. Adanya cacat yang tegak lurus arah medan magnet akan menyebabkan kebocoran medan magnet. Kebocoran medan magnet ini mengindikasikan adanya cacat pada material. Cara yang digunakan untuk memdeteksi adanya kebocoran medan magnet adalah dengan menaburkan partikel magnetik dipermukaan. Partikel-partikel tersebuat akan berkumpul pada daerah kebocoran medan magnet.

Kelemahannya, metode ini hanya bisa diterapkan untuk material ferromagnetik. Selain itu, medan magnet yang dibangkitkan harus tegak lurus atau memotong daerah retak serta diperlukan demagnetisasi di akhir inspeksi.

Eddy Current Test

Inspeksi ini memanfaatkan prinsip elektromagnet. Prinsipnya, arus listrik dialirkan pada kumparan untuk membangkitkan medan magnet didalamnya. Jika medan magnet ini dikenakan pada benda logam yang akan diinspeksi, maka akan terbangkit arus Eddy. Arus Eddy kemudian menginduksi adanya medan magnet. Medan magnet pada benda akan berinteraksi dengan medan magnet pada kumparan dan mengubah impedansi bila ada cacat.

 

Keterbatasan dari metode ini yaitu hanya dapat diterapkan pada permukaan yang dapat dijangkau. Selain itu metode ini juga hanya diterapkan pada bahan logam saja.

Ultrasonic Inspection

Prinsip yang digunakan adalah prinsip gelombang suara. Gelombang suara yang dirambatkan pada spesimen uji dan sinyal yang ditransmisi atau dipantulkan diamati dan interpretasikan. Gelombang ultrasonic yang digunakan memiliki frekuensi 0.5 – 20 MHz. Gelombang suara akan terpengaruh jika ada void, retak, atau delaminasi pada material. Gelombang ultrasinic ini dibnagkitkan oleh tranducer dari bahan piezoelektri yang dapat menubah energi listrik menjadi energi getaran mekanik kemudian menjadi energi listrik lagi.

 

Radiographic Inspection

Metode NDT ini dapat untuk menemukan cacat pada material dengan menggunakan sinar X dan sinar gamma. Prinsipnya, sinar X dipancarkan menembus material yang diperiksa. Saat menembus objek, sebagian sinar akan diserap sehingga intensitasnya berkurang. Intensitas akhir kemudaian direkam pada film yang sensitif. Jika ada cacat pada material maka intensitas yang terekam pada film tentu akan bervariasi. Hasil rekaman pada film ini lah yang akan memeprlihatkan bagian material yang mengalami cacat.

Pesawat: Hasil Kompromi Optimasi

Pernah kah terpikir oleh Anda, ketika anda terbang dengan pesawat, pada ketinggian puluhan ribu feet, Anda hanya dilindungi oleh “dinding” pesawat yang tebalnya tidak lebih dari setengah centimeter? Mungkin hanya 2 atau 3 milimeter! Padalal ia harus menahan beban tekanan udara, dimana tekanan di dalam kabin lebih besar dari tekanan diluar sana. Analoginya, bagaikan balon yang ditiup. Percayakah Anda bahwa pesawat yang Anda tumpangi, yang begitu besar, memiliki sayap yang disambungkan ke fuselage (badan pesawat) hanya dengan dua buah pin atau pasak yang masing-masing diameternya tidak lebih dari 10 centimeter? Untuk pesawat 50 penumpang, mungkin saja hanya sebesar ibu jari kaki Anda.Rancang bangun pesawat terbang memang bukan hal yang sederhana.

Aloha Airlines Flight 243, April 1988. Mengalami kegagalan struktur dengan terkelupasnya skin fuselage akibat retak merambat yang tak terlihat. Berhasil melakukan pendaratan darurat. Tak ada penumpang yang meninggal, tapi seorang pramugari tewas terlempar di udara.

Setidaknya IPTN butuh waktu tidak kurang dari 10 tahun mulai dari prelimenary desain hingga menerbangkan N-250 dan sertifikasi (yang belum selesai, dan dihentikan). Tidak berbeda jauh dengan Boeing dan Airbus mungkin. Pesawat terbang merupakan produk kompromi yang tak ada henti. Ada dua tantangan terbesar dalam rancang bangun pesawat udara. Pertama, lingkungan fisik penerbangan yang banyak janisnya, bervariasi, serta asing terhadap kondisi linkungan sehari-hari di darat. Kedua, persyaratan rancang yang saling kontradiktif antara satu dengan lainnya, sehingga dibutuhkan kompromi optimasi yang sangat ketat.

 

Ya, kompromi optimasi yang sangat ketat! Pesawat udara didesain dengan berat seringan mungkin agar menperoleh energi terbang sebesar mungkin. Tapi masalahnya, bukanlah hal yang mudah mendapatkan struktur yang ringan tetapi kuat. Padahal dibutuhkan kekutan struktur yang cukup kuat untuk menahan beban aerodinamik, gravitasi, dan inersial. Geometri vs struktur: untuk mendapatkan gaya angkat (lift) yang besar maka geometri sayap harus seluas mungkin. Namun, konsekuensi dari luas sayap yang besar adalah struktur yang menjadi elastis. Padahal, untuk memperoleh kekuatan struktur yang cukup besar, kekakuan struktur juga harus besar. Selain itu, letak titik berat struktur dan titik tangkap gaya aerodinamik umumnya tidak berada pada sati titik. Kembali dilakukan kompromi optomasi agar konfigurasi letak keduanya mendukung prestasi dan mekanika terbang pesawat secara umum. Dan masih banyak lagi kompromi optimasi lainnya, seperti kecepatan vs gaya hambat, jangkauan terbang vs berat bahan bakar, serta kestabilan vs momen dan gaya alami.

Mungkin agak ngeri jika tahu bahwa dinding pesawat yang Anda tumpangi hanya setebal 2 milimeter. Tetapi itu lah kenyataannya. Pesawat dirancang tidak hanya harus kuat, tapi juga harus ringan agar dapat terbang. Kita memang tidak terbiasa dengan angka safety factor yang rendah. Jika suatu jembatan dibangun dengan safety factor 5, maka mungkin pesawat hanya dirancang dengan safety factor 1.5 atau bahkan kurang dari itu. Artinya, jika di jembatan tertulis beban maksimum yang diperbolehkan 100 ton, maka sebenarnya jembatan itu masih aman jika diberi beban 5 kali lipat dari itu atau 500 ton. Tetapi tidak dengan pesawat terbang.

Namun, percaya saja, engineer yang mambuat pesawat udara tentu tidak sembarangan. Berbagai pengujian tentu telah dilakukan. Nikmati saja penerbangan Anda, sekedar melirik pramugari cantik mungkin dapat sedikit meredakan ketegangan Anda saat terbang.:-P

Diffusion Bonding and Super Plastic Forming

Diffusion bonding adalah suatu mekanisme penyambungan logam maupun paduan logam pada keadaan padat untuk mendapatkan ikatan pada tingkat atomik. Ikatan yang terbentuk ini merupakan hasil dari bersatunya kedua permukaan yang terjadi karena ada deformasi plastis lokal pada temperatur tinggi. Deformasi plastis ini memicu interdifusi di lapisan permukaan dari kedua material yang digabungkan.

Mekanisme dari diffusion bonding :

(a) Terbentuk titik kontak awal antara kedua bahan.

(b) Terjadi deformasi plastis lokal dan creep, memicu berkurangnya rongga.

(c) Deformasi dan creep selesai, masih ada rongga dengan lapisan kontaminan yang sangat tipis.

(d) Berlanjutnya difusi vacancy, hilangnya lapisan oksida, masih ada beberapa rongga kecil.

(e) Diffusion bonding selesai.

Super Plastic Forming

Super Plastic Forming adalah suatu proses yang didesain untuk material lembaran dimana ductility ditingkatkan sehingga elongasinya meningkat beberapa ratus persen.

(a) Komponen kompleks dengan penyambungan konvensional

(b)Komponen yang dibuat dengan Super Plastic Forming.

Super Plastic Forming and Diffusion Bonding (SPF/DB) merupakan suatu teknik pemrosesan material yang dikembangkan dan banyak dipakai pada industri dirgantara. Proses ini  diterapkan pada titanium dan paduannya, dimana material ini menunjukan sifat superplastik pada kondisi temperatur tinggi dan tekanan tertentu. Kondisi temperatur dan tekanan yang dimaksud disini adalah kondisi yang dibutuhkan atom untuk berikatan. Sehinnga, dua proses ini (SPF dan DB) dapat dikombinasikan dalam satu operasi pabrikasi (manufaktur) yang bersamaan atau pun berurutan.

Proses SPF/DB digunakan untuk memproduksi struktur sandwich kaku untuk komponen airframe atau chord yang lebar dan blade turbin untuk mesin pesawat udara. Keuntungannya adalah, dengan proses SPF/DB kita dapat membuat komponen dengan bentuk kompleks secara lebih cepat dan efisien. Selain itu, jika dibandingkan dengan teknologi konvensional, maka metode ini dapat memberikan kontribusi saving cost hingga 20-30 %.

Aplikasi khusus dari produk SPF/DB antara lain:

1. Titanium alloy, Civil Aircraft.

Antara lain digunakan pada komponen temperatur tinggi disekitar mesin atau yang berhubungan langsung dengan udara panas, seperti : panel pylon, panel nacelle, dan wing access panels. Selain itu juga pada fan blades mesin jet.

2. Titanium alloy, Military Aircraft.

Antara lain digunakan pada komponen temperatur tinggi disekitar mesin seperti heat shields. Selain itu juga pada komponen aerodinamic yang menahan beban tinggi seperti leading edge dan foreplanes.

Retrogression and Reaging (RRA) Treatment

Retrogression and reaging (RRA) adalah suatu cara baru perlakuan panas (heat treatment) yang diterapkan pada paduan aluminium yang mengalami precipitation hardening. RRA ini dapat dilakukan pada paduan aluminium kekuatan tinggi seri 7xxx ( Al-Mg-Zn-Cu ).Perlakuan panas T6 bermasalah pada tahanan retak akibat tegangan di lingkungan korosi (stress-corosion-cracking/SCC resistance). Untuk meningkatkan tahanan SCC diperlukan perlakuan panas T7x. Namun, sayangnya perlakuan panas T7x ini mengakibatkan turunnya kekuatan antara 10 hingga 15 persen. Untuk mengatasi permasalahan ini maka RRA adalah solusinya. Hasil yang diperoleh dari metode RRA adalah kombinasi antara kekuatan dan tahanan SCC yang baik tanpa mengurangi sifat kekuatan bahan yang diperoleh dari T6 heat treatment.

Langkah-langkah retrogression and reaging (RRA) adalah sebagai berikut :

1. Solution heat treatmment pada suhu 470°C
2. Quenching pada temperatur ruang
3. Artificial aging  selama 24 jam pada temperatur 120°C
4. Retrogression, yaitu pemanasan singkat (sekitar 5 menit) pada temperatu tinggi (200-280 °C)
5. Re-aging seperti pada T6, yaitu dengan temperatur 120°C selama 24 jam.

RRA heat treatment saat ini dipakai dalam pengembangan beberapa paduan aluminium, antara lain adalah seri 7150 dan 7055. Kedua paduan ini memiliki banyak aplikasi pada struktur pesawat udara. Contohnya adalah struktur upper wing Boeing-777 yang dibuat dari lempengan aluminium 7055-T7751 dan ekstrusi T77511.

Aluminum Alloy for Aerostructure

Paduan aluminium merupakan material utama yang saat ini digunakan industri pesawat terbang komersial. Aluminium dipilih karena memiliki sifat ringan dan kekuatannya dapat dibentuk dengan cara dipadu dengan unsur lain. Permasalahan yang dihadapi adalah pemilihan jenis unsur apa yang akan dipadu dengan aluminium untuk mendapatkan karakteristik material yang dibutuhkan. Unsur paduan yang ditambahkan dan perlakuan panas (heat treatment) yang diberikan pada aluminium selama pemrosesan sangat mempengaruhi sifat paduan aluminium yang dihasilkan.

Awalnya paduan aluminium dikembangkan dengan tujuan mendapatkan material yang kuat dan ringan. Namun, seiring dengan berkembangnya kebutuhan struktur pesawat udara komersial dengan ukuran yang semakin besar, material yang dibutuhkan tidak hanya kuat dan ringan saja. Dewasa ini paduan aluminium dikembangkan untuk mendapatkan material yang kuat, ringan, usia pakai yang lama, biaya produksi rendah, toleransi kegagalan tinggi, dan tahanan korosi yang baik.

Sekitar tahun 1900 duralium, paduan aluminium dengan tembaga, magnesium, dan mangan, petama kali diperkenalkan di Jerman. Jenis ini merupakan paduan aluninium yang dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) dan menghasilkan kombinasi kekuatan dan keuletan yang baik. Saat ini paduan ini dikenal dengan nama aluminium 2017-T4. Pesawat udara yang pertama kali memakai struktur rangka aluminium adalah Junkers F13 yang diproduksi di Jerman pada tahun 1920 dan kemudian disusul Douglas DC3 yang memakai aluminium 2024-T3. Keunggulan aluminium 2024-T3 adalah memiliki tahanan fatik yang lebih baik dari versi sejenisnya.

Selama Perang Dunia II, Paduan Aluminium dengan dengan kekuatan tinggi diperkenalkan. Paduan ini disebut aluminium 7075-T6 yang merupakan paduan aluminium, seng, magnesium, dan timah. Karena kekuatannya yang tinggi, paduan ini banyak dipakai pada struktur pesawat tempur saat itu. Versi modifikasinya, alumunium 7178-T6, berhasil dikembangkan dan diterapkan pada pesawat terbang komersial Boeing-707. Namun, pemakain aluminium 7178-T6 ini tidak dilanjutkan oleh Boeing karena bermasalah pada daya tahan dan toleransi kegagalan.

Boeing-777 merupakan pesawat udara komersial terbesar dengan dua mesin propulsi yang menggunakan material struktur utama dari aluminium. Sekitar 70 persen struktur Boeing-777 dibuat dari material paduan aluminium. Struktur upper wing Boeing-777 dibuat dari lempengan dan ekstrusi aluminium 7055-T7751. Paduan ini dipilih karena memiliki kekuataan dan tahanan retak yang lebih baik dari aluminium 7150-T7. Sedangkan struktur fuselage dibuat dari aluminium 2524-T3 yang merupakan modifikasi dari aluminium 2024-T3. modofikasi ini dilakukan untuk meningkatkan tahanan retak (fracture toughness) dan kemampuan menghambat kelelahan struktur akibat pertumbuhan retak (fatigue crack growth resistance). Pengembangan paduan aluminium untuk struktur Boeing-777 ini dilakukan oleh Alcoa.

Bagaimana Pesawat Udara Bisa Terbang

Secara kodrati manusia diciptakan untuk hidup di darat. Manusia tidak memiliki alat gerak yang bisa digunakan untuk terbang. Namun, burung-burung yang dapat terbang bebas di angkasa telah memberi inspirasi bagi manusia untuk menjelajah lebih jauh dari habitatnya. Kemampuan untuk terbang bebas di angkasa menjadi suatu simbol kebebasan dan lepas dari belenggu gravitasi.

Pada awalnya manusia menganggap bahwa untuk bisa terbang maka kita harus melakukannya sebagaimana burung terbang. Dan satu-satunya cara adalah dengan mengepakkan sayap seperti halnya burung. Atas dasar itu lah kemudian bermunculan para peloncat-peloncat menara dengan desain sayap yang mereka ciptakan sendiri. Mereka tidak hanya satu, tapi puluhan, dengan satu mimpi yang sama: terbang. Namun malang, tak ada satupun yang berhasil. Bahkan lebih banyak yang justru menemui ajal.

Orang sekaliber Leonardo da Vinci pun ikut terbawa oleh euforia impian terbang. Da Vinci pernah manciptakan suatu desain mesin terbang yang disebut ornitopter. Meskipun bukan alat yang berhasil membuat manusia dapat terbang, namun saya sangat kagum dengan desain ini. Berbeda dengan para peloncat menara, da Vinci tidak lah bodoh. Sebelum desainnya direalisasikan, ia segera meyadari bahwa tidak mungkin manusia -dengan tenaga yang dimilikinya- bisa melakukan pengendalian, mengepakkan sayap, dan navigasi dalam waktu bersamaan. Banyak waktu yang ia curahkan untuk sekedar mempelajari bagaimana burung-burung terbang.

Suatu pernyataan da Vinci yang begitu visioner adalah metode separasi. Sekitar 1500 tahun yang lalu da Vinci telah mengemukakan bahwa untuk bisa terbang cukuplah dilakukan dengan sayap tetap dan memberinya gaya dorong. Hal ini didasari dari hasil pengamatannya dari teknik burung untuk terbang. Menurutnya, sayap burung terdiri dari dua bagian yang memiliki fungsi masing-masing. Bagian pangkal sayap burung yang relatif tetap (fixed) berfungsi membangkitkan gaya angkat. Sedangkan bagian ujung sayap burung berfungsi untuk mengepak dan membangkitkan gaya dorong. Separasi gaya menjadi gaya angkat dan gaya dorong inilah yang sampai sekarang dipakai untuk menciptakan mesin terbang.

Lalu bagaimana pesawat udara dapat terbang? Adalah suatu yang salah jika kita berfikir bahwa mesin (engine) lah menyebabkan pesawat dapat terbang. Pada dasarnya, sayap lah yang memberi gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang, sedangkan engine hanya memberi gaya dorong (thrust) untuk bengerak maju. Jadi, kesimpulan mudahnya adalah bahwa pesawat udara (bukan pesawat antarikasa) dapat terbang karena memiliki sayap.

Pertanyaan selanjutnya, bagaimana gaya angkat (lift) dapat terbangkit di sayap? Secara mudah dapat dijelaskan bahwa gaya angkat terbangkitkan karena ada perbedaan tekanan di permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Bentuk airfoil sayap diciptakan sedemikian rupa agar tercipta karakteristik aliran yang sesuai dengan keinginan. Singkatnya, gaya angkat akan ada jika tekanan dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan sayap. Perbedaan tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan kecepatan aliran udara diatas dan dibawah permukaan sayap. Sesuai hukum Bernoulli semakin cepat kecepatan aliran maka tekanannya makin rendah. Besarnya gaya angkat yang dibangkitkan berbanding lurus dengan Luas permukaan sayap, kerapatan udara, kuadrat kecepatan, dan koefisien gaya angkat.

Jadi, untuk pesawat udara, engine berfungsi memberikan gaya dorong agar pesawat dapat bergerak maju. Akibat gerak maju pesawat maka terjadi gerakan relatif udara di permukaan sayap. Dengan bentuk geometri airfoil tertentu dan sudut serang sayap (angel of attack) tertentu maka akan menghasilkan suatu karakteristik aliran udara dipermukaan sayap yang kemudian akan menciptakan beda tekanan dipermukaan atas dan permukaan bawah sayap yang kemudian membangkitkan gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang.

Body of Knowledge of Aeronautics

Aeronautics adalah cabang ilmu yang mempelajari, meneliti dan mengembangkan masalah-masalah penerbangaan udara. Yang dimaksud penerbangan udara disini adalah penerbangan didalam atmosfer bumi. Sedangkan bidang kerekayasaannya mempelajari rancang bangun dan operasi suatu wahana terbang (flight vehicle).

Perkembangan ilmu teknik penerbangan untuk mencapai suatu pemahaman tentang rahasia dan teknik terbang,serta bagaimana mendesain suatu mesin terbang telah melahirkan beberapa kelompok disiplin ilmu baru. Kelompok bidang keahlian yang menjadi inti ilmu teknik penerbangan tersebut adalah:

Aerodinamika
Dikenal sebagai The Shape of Flight atau yang mementukan bentuk untuk terbang. Aerodinamika adalah cabang ilmu teknik penerbangan yang mempelajari, meneliti dan mengembangkan karakteristik aliran udara disekitar permukaan benda, dengan bentuk tertentu, untuk mengetahui distribusi tekanan dan gaya angkat serta momen yang dibangkitkannya.Subjek dari ilmu ini adalah mekanika fluida, aerodinamika inkompresibel, aerodinamika kompresibel, aerodinamika pesawat terbang, aerodinamika propulsi, dan aerodinamika supersonik.

Material dan Struktur Ringan
Dikenal sebagai The Strength of Flight atau yang mementukan kekuatan untuk terbang. Bidang keahlian ini menmpelajari, meneliti dan mengembangkan struktur dan kostruksi pesawat serta material yang sesuai untuk mendapatkan kekuatan yang dibutuhkan untuk terbang. Hal yang menjadi perhatian kelompok keahlian ini meliputi material pesawat, statika,dinamika dan kinematika, kekuatan struktur, elastisitas dan beban pesawat, getaran dan dinamika struktur, mekanika keretakan dan kelelahan, dan perawatan struktur.

Mekanika Terbang
Juga disebut The Motion of Flight atau yang menetukan gerak terbang. Ilmu mekanika terbang mempelajari tentang karakteristik gerak dan kestabilan serta keterkendaliannya (stability and controllability) dari wahana terbang di ruang dimensi tiga dengan enam derajat kebebasan gerak. Subjek ilmu ini meliputi: fisika bumi dan dirgantara, prestasi terbang, dinamika terbang, teori kendali, kendali terbang,  navigasi dan panduan terbang, serta estimasi dan dentifikasi parameter terbang.

Prestasi Propulsi
Sering disebut sebagai The Power of Flight atau yang menentukan daya untuk terbang. disiplin ilmu ini mempelajari, meneliti, dan mengembangkan prestasi
propulsi pesawat terbang yang meliputi dua hal. Pertama, besarnya gaya dorong (thrust) yang dihasilkanserta variasinya terhadap kecepatan, temperatur, dan tinggi
terbang. Kedua, massa bahan bakar yang diperluakan serta laju pemakaiannya untuk setiap satuan gaya dorong yang diperoleh. Bebrapa subjek bidang ini adalah prestasi dan sistem propulsi, dinamika sistem propulsi serta aerodinamika inlet dan necelle.

Sistem Pesawat Udara
Merupakan ilmu yang mempelajari sistem-sistem dasar yang dibutuhkan agar persyaratan aerodinamika, struktur ringan dan propulsi dapat bekerja sesuai hukum mekanika terbang. Subjek bidang keahlian ini meliputi dinamika sistem, sistem dasar pesawat udara, sistem dasar daya fluida, sistem mekanikal dan hidraulik, sistem avionika (aviation electronic) dan instrumentasi, serta sistem menopang kehidupan (life support system).

Referensi: Prof. Ir. Said D. Jenie Sc.D