2. Engine Fuel System

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
1 760 liter (1408 kg)
Two inner cells
13 849 liter (11 079 kg)
One center tank
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.
Figure 2. Engine Fuel System pada CFM56
2.
Control and Indications

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.
Figure 3. Control and Indications
3.
Component of Engine Fuel System
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.