cabin pressurization

Cabin Pressurization

LANDASAN TEORI

            Atmosfere sebagai media penerbangan mempunyai komposisi tertentu yang terdiri dari 78% Nitrogen, 21% Oxygen dan gas lain 1% (Argon, Neon, Xenon, Krypton, Ozone). Atmosfere juga terbagi menjadi beberapa lapisan diantaranya adalah :

                Exosphere                     250.000 feet keatas

                                  

                Ionosphere                    115.000-250.000 feet

                                  

                Stratosphere                 64.000-115.000 feet

                                               

                Tropopause                  40.000-64.000 feet

                                               Troposphere                  0-30.000 / 40.000 feet

                                                                   Permukaan Bumi

           

            Pada lapisan tersebut tentunya mempunyai tekanan statis yang berbeda-beda. Secara teori tekanan statis adalah tekanan udara yang terdapat disekeliling kita dalam udara terbuka dalam keadaan diam. Hal itu dapat kita samakan dengan keadaan didalam cabin pesawat pada saat terbang.

         1. Dasar Landasan Teori Pressurization

                   Prinsip dasar tekanan statis adalah diatur secara Internasional dalam ISA (Internasional Standart Atmosphere) yang berbunyi : “ Tekanan udara statis akan berkurang sesuai dengan penambahan ketinggian, tetapi penurunan tersebut tidak dalam harga yang tetap”. Pada standart sea level besar tekanan tersebut adalah 29.92 inc Hg atau 14.7 Psi.

                      Karena tekanan statis dipengaruhi oleh ketinggian maka dibutuhkan suatu sistem yang berguna untuk mengatur dan membuat agar tekanan statik di sea level dapat diwujudkan pada setiap ketinggian terbang berapapun juga. Hal ini bertujuan agar tercipta suasana nyaman bagi para penumpang  dan awak pesawat.

                    Setiap pesawat yang mempunyai kemampuan terbang tinggi diatas 8.000 feet harus mempunyai suatu sistem untuk menunjang kenyamanan para penumpang. Seperti yang kita ketahui bahwa semakin tinggi kita berada diatas permukaan bumi maka tekanan udara semakin berkurang. Hal inilah yang mengharuskan pesawat dilengkapi dengan sistem pressurization.

                Pesawat memulai suatu operasi penerbangan pada suatu Bandara yang mempunyai ketinggian dekat dengan sea level kemudian akan mendarat pada Bandara lain yangnjuga mempunyai ketinggian dekat dengan sea level.

                    Cabin altitude dimulai pada saat take off altitude, selama pesawat terbang climb (menanjak) tekanan udara diluar pesawat (ambient pressure) turun. Semakin besar altitude maka ambient pressure juga akan menjadi semakin rendah. Pada saar pesawat climb, maka cabin altitude juga dalam mkeadaan climb sehingga pesawat pada ketinggian berapapun, maka cabin altitude juga akan menyesuaikan, hal inilah yang apabila tidak dibantu dengan suatu sistem pressurization akan mengakibatkan tekanan didalam pesawat tidak sesuai dengan sea level. Pressurization system akan menyediakan differential pressure (dp) antara cabin pressure dengan ambient pressure.

Ketinggian pesawat diatas sea level  ditentukan dengan cara menghitung tekanan pada ambient atmosphere. Contoh, pada ketinggian 30.000 feet diatas sea level, ambient pressure akan menjadi 4.36 Psi. Cabin altitude dapat diukur dengan menambah ambient pressure dengan 7.80 Psi yang diatur sendiri oleh pesawat terbang dengan menggunakan pressurization system. 

                        Ambient pressure        =         4.36 Psi (ketinggian 30.000 feet)

                        Pressure differential    =         7.80 Psi          

                                                                        12.16 Psi

                      Maka saat pesawat terbang pada ketinggian 30.000 feet, ambient pressure hanya 4.36 Psi, keadaan ini jelas akan fatal akibatnya apabila tidak segera disesuaikan. Sehingga dibutuhkan pressurization system untuk menyediakan differential pressure dengan tujuan menciptakan cabin altitude pada ketinggian 30.000 feet seakan-akan berada di ketinggian 5.150 feet diatas sea level.

 \

        2. Sistem Pendukung Pressurization

                        Tentunya pressurization system tidak dapat bekerja sendiri tanpa dukungan atau kerja sama dengan sistem yang lain, karena jelas pressurization system membutuhkan suatu sistem untuk menyupai udara yang nantinya akan digunakan sebagai air presure untuk membuat suatu tekanan tertentu didalam cabin. Sumber udara tadi diperoleh dari suatu sistem yang disebut air conditioning system.

        

        2.1. Air Conditioning System

                                    Pesawat yang mempunyai sistem pressurization tentunya juga harus dilengkapi dengan air conditioning system. Sistem ini merupakan salah satu sistem yang penting dalam pesawat terbang. Sistem ini berfungsi untuk mempertahankan kenyamanan suhu udara didalam fuselage pesawat terbang. Sistem ini akan menaikkan dan menurunkan temperatur udara sesuai yang dibutuhkan untuk memperoleh kondisi yang diinginkan. Selainitu, biasanya air conditioning system digunakan untuk mengontrol udara untuik menjaga kenyamanan para penumpang dan awak pesawat terbang.

                                    Air conditioning system mensuplai udara yang dikondisikan untuk penghangatan dan pendinginan bagian ruang cockpit dan cabin. Fungsi lainnya adalah untuk mencegah panas yang berkelanjut yang dapat menimbulkan kerusakan pada equipment.

                                    Beberapa dari air conditioning system ini dipasang pada pesawat terbang modern menggunakan udara turbine refrigerating unit untuk menyuplai udara yang diinginkan. Ini biasa disebut dengan air cycle system.

                                    Air cycle system bekerja dengan cara mendinginkan udara panas melalui suatu sistem perputaran udara atau yang biasa disebut dengan Air Cycle Machine (ACM).

                                    Udara panas masuk ke suatu bejana ke suatu sistem melalui perubahan panas. Udara panas diambil dari compressor bleed air stage 5 dan  9. Selain itu udara panas juga di dapat dari Auxiliary Power Unit (APU). Udara panas yang masuk kedalam sistem kemudian terjadi pertukaran panas dalam komponen heat exchanger. Jumlah udara yang masuk ke air conditioning system diatur oleh pack valve. Udara panas didinginkan pada heat exchanger dengan udara dingin yang diperoleh dari udara luar (Ram Air).

                                    Setelah melalui primary heat exchanger udara masuk ke ACM compressor untuk dimampatkan dan diteruskan ke secondary heat exchanger untuk didinginkan kembali dengan ram air, lalu udara diteruskan lagi ke ACM turbine untuk diturunkan temperaturnya menjadi lebih dingin lagi. Kemudian udara diteruskan ke water separator untuk dipisahkan antara udara dan air. Air yang tersaring dibuang melalui suatu saluran ke bagian luar pesawat. Udara dingin murni yang didapat kemudian mengalir ke mix chamber lalu ke main distributor untuk dibagi ke cabin, cargo dan  cockpit.

Typical Pressurization dan Air Conditioning

ANALISA DAN HASIL DATA

            Untuk mengisi tekanan didalam cabin seal / layer maka dibutuhkan air pressure yang dihasilkan oleh compressor / supercharger. Alat ini mendapat supli udara dari engine atau juga berasal dari auxilary power unit (unit). Udara bertekanan ini hanya dibatasi pada ruangan flight, passenger dan cargo compartment.

1.    Pressurization System

                        Sistem pressurization ini menyediakan pressure differential yang dikontrol menggunakan outflow valve dan pressure regulator yang dipasang di fuselage. Sistem ini terdiri dari pressurization control system dan back up control system.

           

                        1.1. Pressurization Control system

                                    Merupakan sistem pengontrol tekanan yang bertujuan untuk menyediakan cabin differential pressure dengan cara mengatur outflow valve yang terpasang pada fuselage. Pressure control system terdiri dari aft outflow valve, forward outflow valve, pressure controller dan control panel. Sistem ini juga mempunyai beberapa mode operasional yang terdiri dari : auto mode, standby mode, manual mode.

Pressurization System Basic Schematic

                           1.1.1.  Aft Outflow Valve

                                          Dipasang pada fuselage skin sisi kanan, dibelakang aft cargo compartment. Aft outflow valve mengatur udara pada cabin untuk dibuang keluar pesawat guna menghindari supaya tidak terjadi over cabin pressure. Valve ini digerakkan oleh actuator yang powernya tergantung pada pilihan flight crew, bisa AC motoratau DC motor. Signal yang menggerakkan motor  (actuator) tersebut berasal dari pressure controller.      

                

           1.1.2.  Forward Outflow Valve

                                             Dipasang pada bagian kiri fuselage skin¸terletak disamping EE compartment. Forward outflow valve menerima control signal atau perintah dari aft outflow valve. Ketika aft outflow valve menutup maka forward outflow valve mendapat signal untuk menutup secara penuh. Forward outflow valve digerakkan dengan menggunakan tegangan sebesar 115 volt AC.

            1.1.3.  Pressure Controller

                                  Dipasang pada E1-1 rack pada EE compartment. Pressure controller menyediakan control signal untuk menggerakkan AC atau DC motor, kemudian motor ini akan menggerakkan outflow valve. Input signal pada controoler berasal dari control panel sehingga pressure controller mengolag input signal tersebut untuk menghasilkan signal perintah pada outflow valve.

            1.1.4.  Control Panel

                                       Yang terletak pada panel P5. control panel adalah sarana utama yang digunakan oleh flight crew untuk mengontrol cabin pressure dengan cara memberi signal perintah pada controller untuk menggerakkan outflow valve, sehingga secara tidak langsung control panel juga memberi perintah dalam pergerakkan outflow valve. Control panel dibagi menjadi empat bagian .

                                   

                                       Section pertama adalah untuk mode selection, bagian yang lain dibagi untuk auto, standby dan manual operating.

            1.1.4.1. Mode Selection

       Pada bagian ini terdapat mode selector switch dan toggle FLT/GRN switch.

Mode selector switch merupakan rotary type switch yang digerakkan dengan cara

memutarnya, switch ini dapat dioperasikan ke setiap mode yang tertulis disekelilingnya

dan ada satu bagian untuk check AUTO FAIL circuits. Sedangkan toggle FLT/GRN

switch mempunyai dua posisi toggle yang digunakan untuk menentukan kondisi apakah

pada ground pressurized atau ground unpressurized pada mode auto dan standby.

1.1.4.2. Auto Mode Selection

                             Pada bagian auto mode yang terdapat di control panel terdapat dua macam fungsi switch yaitu FLT ALT Readout and control dan LAND ALT readout and control. FLT ALT readout bisa diatur pada ketinggian sampai 40.000 feet, tekan dan putar tombol knob untuk memilih ketinggian sebenarnya pada readout. Ketinggian diatur pada tombol FLT ALT readout cabin dual differential pressure untuk mengontrol cabin pressure pada 7,5 Psi jika di readout terbaca kurang dari 28.000 feet dan pada 7,8 Psi jika di readout terbaca 28.000 feet atau lebih.

1.1.4.3. Standby Mode Section

                              Terdapat dua macam fungsi switch yaitu Cabin Rate Control dan  Cab ALT readout and control. Pada Cabin Rate Control terdapat control knob diset pada kecepatan kenaikan cabin altitude yang diinginkan, kecepatannya berkisar :

                              DECR   = kira-kira 500 feet / menit

                              INCR    = kira-kira 2000 feet / menit

INDEX  = digunakan pada kecepatan kira-kira 300 feet / menit (normal).

                              Kemudian yang kedua adalah Cab ALT readout and control yang dapat diatur dari -900 feet (dibawah sea level) sampai dengan ketinggian 13.900 feet. Jika ketinggian dibawah sea level, tombol yang besar diset pada minus 1000 feet column. Dan jika ketinggian di atas sea level telah dipilih, tombol yang besar dirubah pada readout 1000 feet increment sedangkan tombol yang kecil dirubah pada readout 100 feet increment.

1.1.4.4. Manual Mode Section

                              Pada bagian ini juga terdapat dua macam fungsi switch. Yang pertama adalah aft outflow valve position indicator dan yang kedua adalah toggle switch. Aft outflow valve position indicator adalah instrument untuk mengetahui posisi outflow valve selama pengoperasian semua mode. Sedangkan toggle switch mempunyai tiga macam posisi, tengah yaitu untuk keadaan bebas, digerakkan ke kiri untuk menutup valve.dan digerakkan ke kanan untuk membuka valve. toggle switch ini digunakan pada saat memakai mode manual AC atau DC.

Pressurization Control System

1.2. Back Up Control System

                        Merupakan sistem cadangan yang bekerja apabila ketiga mode diatas mengalami kerusakan atau gagal dalam pengoperasiannya. Sistem ini mempunyai beberapa komponen yang bekerja secara berdiri sendiri tanpa ada hubungan dengan sistem. Komponen-komponen tersebut adalah safety relief valve, negatif relief valve dan cabin altitude warning system.

           

 1.2.1.  Safety Relief Valve

                                       Dua safety relief valve, yang dipasang pada bagian fuselage skin aft dibelakang cargo compartment, terletak di sisi kanan dan kiri aft outflow valve.

                                          Komponen ini berfungsi untuk mencegah differential pressure bertambah hingga melebihi 8,65 Psi. Di operasikan secara pneumatic. Komponen ini bersifat bebas dan hanya bekerja pada saat semua pressurized mode control mengalami kegagalan.

1.2.2.  Negative Relief Valve

                              Negative relief valve, dipasang pada fuselage skin pada samping kanan aft cargo compartment. Komponen ini berfungsi untuk mencegah differential pressure melebihi -1 Psi.

1.2.3.  Cabin Altitude Warning System

               Merupakan sistem peringatan yang bekerja saat cabin altitude melebihi 10.000 feet. Komponen ini terletak pada control stand.

2. Trouble Shooting Pressurization System dan Penanganannya

                        Permasalahan yang sering terjadi pada Pressurization system adalah sering terjadinya kebocoran tekanan didalam cabin. Hal ini bisa disebabkan oleh beberapa hal, yaitu:

1.      Kurang presisinya penyetelan pintu karena rusaknya seal penyekat antara pintu dan skins pesawat.

Penanganannya :

a.   Lepas pintu dengan cara membuka hinge dari pintu.

b.   Periksa hinge rod apakah sudah sesuai dengan ukuran semula. Jika pintu terlalu masuk, maka setelan hinge rod harus dipanjangkan. Jika terlalu keluar maka perpendek hinge rodnya.

c.   Setelah pintu terlepas, maka setting ulang adjusment screw pada daun pintunya dengan melepas terdahulu lock pinnya.

d.   Putar screw sampai thread terakhir, kemudian kendorkan screw hingga setengah putaran (hingga pintu benar-benar presisi).

Catatan : Pemutaran thread yang berlebihan  dapat menyebabkan adjusment screw rusak.

e.       Ganti seal pintu bila perlu.

f.       Setelah semua pengecekan selesei maka pasang kembali pintu tersebut.

g.      Setelah pintu terpasang, lihat secara visual apakah pintu sudah benar-benar presisi.

h.      Jika masih belum sempurna maka ulangi menurut metode di atas.

2.      Kelalaian pemasangan panel-panel pressurized tanpa dilakukan dengan torque meter.

Penganannya :

a. Lepas panel yang sudah terpasang.

b. Siapkan torque meter.

c. Ulangi pemasangan panel dengan menggunakan  torque meter.

d. Derajat kekencangannya harus sesuai dengan maintenance manual.

    Catatan :   Kekurangan atau kelebihan torque akan berpengaruh pada   kebocoran pressure pada cabin.                       

3.      Kerusakan konstruksi dari drain hole valve yang terdapat dibawah  fuselage  sehingga tidak bisa fleksibel untuk membuka dan menutup.

Penangananya :

a. Lepas drain hole valve.

b. Bersihkan drain hole valve dengan menggunakan air sabun.

    Catatan :   Jangan menggunakan avtur, pemakaian avtur dapat menyebabkan drain hole valve macet.

               c. Bersihkam mounting valve juga dengan menggunakan air sabun.

               d. Ganti drain hole valve bila perlu.

               e. Pasang kembali drain hole valve ke posisi semula.

         4.   Kurang rapatnya pemasangan wing sheal yang terdapat di cockpit.

               Penganannya :

a.       Lepas wind sheal mounting.

b.      Bersihkan kerak yang terdapat pada wind sheal mounting.

c.       Ganti sheal bila ditemukan kerusakan.

d.      Pasanga kembali wing sheal pada posisi semula.