BAB II DASAR TEORI
2.1 Pendahuluan
2.1.3 Sistem hidrolik pada pesawat Hawk 100/200
Pesawat Hawk 100/200 memiliki sistem hidrolik yang berfungsi untuk melayani beberapa komponen antara lain aileron, flap, tail plane, rudder, air brake, wheel brake dan landing gear. Daya hidrolik disediakan atau dipbatang pistonuksi oleh dua buah pompa (engine driven unit / EDP) yang memiliki sistem sendiri-sendiri dan tidak saling mempengaruhi. Selanjutnya kedua sistem tersebut disebut sistem hidrolik utama dan sistem hidrolik cadangan.
Sistem hidrolik cadangan merupakan backup dari sistem hidrolik utama tetapi meskipun hanya sebagai backup, namun sistem tersebut tetap bekerja dalam kondisi normal (kondisi dimana sistem hidrolik utama bekerja dengan baik). Hal ini dikarenakan apabila sistem hidrolik utama bermasalah (fail) sudah tersedia sistem hidrolik cadangan tanpa harus menunggu beberapa saat. Sedangkan sistem hidrolik cadangan terhubung dengan ram air turbine (RAT) driven pump yang merupakan sistem emergency dan akan bekerja ketika sistem hidrolik cadangan bermasalah (fail).
Sistem Hidrolik Utama
Sistem hidrolik utama menyediakan daya untuk seluruh kebutuhan yakni : aileron, tail plane, rudder, air brake, flap, landing gear, wheel brake. Aileron, tail plane, rudder pada sistem hidrolik utama disebut sebagai flying controls. Sedangkan air brake, flap, landing gear, wheel brake disebut sebagai general services. Gambar 2.5 menunjukkan sistem hidrolik utama.
Gambar 2.5. Sistem hidrolik utama
Keterangan Gambar 2.5 : 1. Reservoir
2. Engine driven pump ( EDP ) 3. Package assembly
( i ) Non-return valve ( ii ) Pressure relief valve ( iii ) Pressure maintaining valve ( iv ) Non-return valve
( v ) Non-return valve 4. Accumulator
5. Pressure switch 6. Flying control filter 7. Pressure transducer 8. Return filter
9. Reservoir fluid PRV
10. Reservoir nitrogen PRV 11. Hand pump
12. Pressure relief valve 13. Non-return valve
14. Accumulator nitrogen charging valve
15. Accumulator pressure gauge 16. Ground pressure coupling 17. Ground suction coupling 18. Case drain ( reservoir fluid
replenishment ) coupling 19. Reservoir bleed valve
20. Reservoir nitrogen charging valve 21. Non-return valve
12
Dalam suatu sistem hidrolik, jumlah (kuantitas) fluida kerja (minyak) perlu mendapat perhatian yang khusus. Hal ini dikarenakan fluida inilah yang akan digunakan untuk menyalurkan daya ke beberapa komponen. Fluida kerja tersebut akan disirkulasikan ke seluruh sistem yang ada, namun harus tetap ada yang disimpan dalam tempat penampungan yang disebut reservoir. Gambar 2.6 menunjukkan reservoir jenis piston pada sistem hidrolik pesawat Hawk.
Gambar 2.6. Reservoir
Reservoir jenis piston adalah reservoir yang fluida dan nitrogennya dibatasi oleh sebuah piston yang dapat bergerak bebas. Fluida kerja berada pada ruang sebelah atas piston dan nitrogen berada di bawahnya. Fluida kerja pada reservoir
akan memiliki tekanan sebesar ± 80 psi pada awalnya, hal ini dikarenakan pada
Pada saat sistem telah berkerja/ berjalan maka pada suction line akan mengalirkan fluida dengan tekanan kurang dari 80 psi. Tetapi tekanan tersebut tidak boleh lebih kecil dari suction pressure yang dibutuhkan oleh pompa yakni sebesar 27 psi. Pada reservoir jenis piston ini terdapat 4 empat buah port connection. Yakni
port connection untuk bleed, nitrogen, return, dan suction.
Bleed connection merupakan port untuk menyalurkan fluida menuju ke
reservoir bleed valve. Sedangkan reservoir bleed valve merupakan katup untuk membuang fluida secara manual jika terjadi kelebihan tekanan pada reservoir.
Nitrogen connection merupakan port yang menghubungkan ruang nitrogen dalam reservoir dengan port pengisian nitrogen dan pressure relief valve. Pengisian nitrogen adalah sebesar 80 psi. Tetapi bisa terjadi kenaikan tekanan karena terjadi pemanasan pada fluida yang akan mengakibatkan volume dari fluida akan bertambah. Penambahan volume fluida akan membawa dampak kenaikan tekanan pada nitrogen. Tetapi peningkatan tekanan tersebut hanya bisa terjadi sampai sebesar 120 psi. Karena terdapat pressure relief valve yang akan membebaskan nitrogen ke atmosfir jika tekanan melebihi 120 psi.
Return connection adalah jalur untuk menyalurkan fluida kembali ke
reservoir. Fluida sebelum masuk ke reservoir dilewatkan ke filter terlebih dahulu untuk menyaring partikel-partikel yang ikut bersirkulasi.
Suction connection adalah jalur untuk menyalurkan fluida ke pompa yang selanjutnya disalurkan ke sistem. Pompa yang dimaksud adalah EDP dan hand pump.
14
Pada saluran suction terdapat sebuah ground suction coupling and pressure relief valve. Ground suction coupling berfungsi untuk menyalurkan fluida ke pompa ketika sistem sedang dalam perawatan. Sedangkan pressure relief valve
berfungsi mencegah kenaikan tekanan fluida kerja pada jalur suction melebihi 120 psi.
Engine driven pump (EDP) merupakan sebuah pompa yang digerakkan oleh mesin (engine) dari pesawat. EDP beroperasi pada kecepatan putaran 6000 rpm dan akan menghasilkan tekanan sebesar 3000 psi dengan kecepatan alir fluida sebesar 8 gpm. , dan memiliki minimum suction pressure sebesar 27 psi. EDP
akan memompakan fluida kerja menuju ke package assembly yang akan membagi penyaluran fluida kerja ke beberapa penggunaan. EDP memiliki 3 buah port connection yakni suction connection, case drain connection dan pressure connection. Port connection pada EDP dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7. EDP
Suction connection (inlet) merupakan jalur masuk fluida pada pompa yang berasal dari reservoir. Case drain connection merupakan jalur keluar fluida yang mengalami internal cavitasi pada saat di pompa. Sedangkan pressure connection
(outlet) merupakan jalur keluar fluida dari pompa yang akan digunakan untuk mengoperasikan beberapa komponen di pesawat.
Fluida setelah dari pompa secara normal akan dialirkan ke package assembly
yang nantinya digunakan untuk menggerakkan komponen. Package assembly
ditunjukkan oleh Gambar 2.8. Pada saluran masuk package assembly terdapat sebuah check valve yang berfungsi menahan aliran fluida kembali ke pompa. Setelah check valve terdapat ground pressure coupling dan pressure relief valve.
Gambar 2.8. Package assembly
Ground pressure coupling adalah jalur aliran tekanan fluida ketika terjadi perawatan dan menggunakan pompa eksternal ( bukan EDP atau hand pump ) sebagai penghasil tekanan-nya. Pressure relief valve pada package assembly
berfungsi untuk menjaga agar tekanan-nya tidak melebihi 3400 psi. Jika tekanan yang terjadi melebihi 3400 psi, maka pressure relief valve akan membuka jalurnya dan akan mengalirkan fluida kembali ke reservoir. Selain itu, pada
package assembly juga terdapat pressure maintaining valve dan 2 buah check valve.
16
Bahwa pada dasarnya flying control lebih diutamakan dari pada general services, oleh karena itu kebutuhan tekanan pada flying control selalu dilebih utamakan dari pada kebutuhan tekanan pada general services mengingat kebutuhan tekanan pada general services adalah tidak setiap saat. Pressure maintaining valve adalah sebuah alat yang berfungsi menjaga ketersediaan tekanan pada flying control, meskipun letaknya pada jalur aliran ke general services. Jalur pada pressure maintaining valve akan menutup jika tekanan turun sampai 1400 psi, sehingga aliran fluida hanya akan dialirkan ke flying control. Sedangkan jika aliran fluida naik mencapai 1600 psi, maka jalur pada pressure maintaining valve akan membuka kembali sehingga fluida dapat mengalir ke
general services. Setelah melewati pressure maintaining valve, fluida akan melewati check valve yang akan mencegah aliran fluida kembali ke dalam
package assembly mengingat jalur pada pressure maintaing valve selalu terbuka pada saat tekanan lebih dari 1600 psi. Dan pada jalur menuju flying control
terdapat check valve yang akan mencegah aliran fluida kembali ke package assembly.
Setelah keluar dari package assembly, fluida yang menuju ke flying control
akan melewati sebuah jalur yang terhubung dengan accumulator. Accumulator
yang digunakan adalah jenis piston. Accumulator mempunyai 2 port yakni port
fluida dan port nitrogen. Port nitrogen menghubungkan accumulator dengan
accumulator nitrogen charging valve dan accumulator pressure gauge.
Accumulator diisi nitrogen hingga tekanannya mencapai 1100 psi. Accumulator
tekanan secara cepat ketika permintaan/ penggunaan tekanan bertambah (terjadi perubahan volume yang tiba-tiba pada actuator). Dengan kata lain accumulator
berfungsi untuk mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk menaikkan tekanan ke angka tertentu ketika terjadi penggunaan tekanan dibandingkan dengan hanya menggunakan pompa saja. Setelah melewati jalur accumulator, fluida akan masuk ke dalam filter yang berfungsi menyaring partikel-partikel yang terbawa bersama fluida dengan ukuran lebih besar dari 5 mikron sebelum diteruskan ke actuator
pada flying control.
Gambar 2.9. Accumulator
Setelah melewati filter fluida akan melewati pressure switch dimana tekanan dari fluida akan digunakan sebagai suatu mekanisme untuk menghidupkan/ mematikan lampu indikator. Jika tekanan fluida lebih kecil dari 1250 psi, maka
pressure switch akan menyalakan lampu indikator hidrolik utama pada cockpit
sebagai tanda bahwa mengalami gangguan/ masalah. Tetapi pada saat tekanan naik dan mencapai 1400 psi, lampu indikator akan mematikan lampu indikator.
Setelah melewati pressure switch fluida akan melewati pressure tranducer
yang akan membaca besarnya tekanan yang terjadi dan menampilkannya pada
18
Setelah melewati pressure transducer fluida aliran fluida akan dibagi menjadi dua yakni sebagian akan diairkan ke aileron PCU dan tail plane PCU dan sebagian ke shut-off valve. Fluida yang ke arah shut-off valve akan digunakan untuk menyuplai rudder dan q-feel system.
Shut-off valve merupakan directional control valve yang dioperasikan dengan menggunakan solenoid valve dan tekanan fluida (pilot operated). Solenoid
yang energized dan de-energised akan mengubah jalur aliran fluida sehingga posisi dari directional control valve pilot operated-pun ikut berubah. Gambar 2.10 menunjukkan posisi shut-off valve dengan solenoid yang energised dan de-energised.
SHUT-OFF VALVE
Energised Solenoid
SHUT-OFF VALVE
De-energised Solenoid
Gambar 2.10. Shut-off valve
Shut-off valve dengan solenoid yang energized akan mengalirkan aliran fluida ke rudder dan q-feel system. Sedangkan pada shut-off valve dengan
solenoid yang de-energised akan menutupi aliran fluida yang menuju ke rudder
Q-feel system merupakan suatu system yang berfungsi untuk menghaluskan gaya yang dirasakan kaki akibat pergerakan rudder yang menimbulkan defleksi
karena tekanan angin dan kecepatan angin dan membantu meringankannya. Q-feel system ditunjukkan oleh Gambar 2.11. Komponen utama pada q-feel system
adalah q-feel amplifier dan q-feel jack. Q-feel amplifier merupakan komponen pengolah tekanan yang berasal dari udara untuk mengatur arah aliran dari fluida yang akan menuju ke q-feel jack. Q-feel amplifier mempunyai 5 jalur tekanan yakni pitot pressure, static pressure, return pressure, supplay pressure, control pressure (q-feel signal).
Gambar 2.11. Q-feel system
Sedangkan q-feel jack merupakan sebuah actuator yang memakai q-feel signal dan return pressure sebagai daya penggeraknya. Ada kalanya q-feel signal pressure lebih kecil dari pada return pressure sehingga akan membuat q-feel jack
20
memanjang (extend). Sedangkan jika q-feel signal pressure lebih besar dari pada return pressure maka q-feel jack akan memendek (retract). Q-feel amplifier dan
q-feel jack ditunjukkan oleh Gambar 2.12. Pitot pressure yang merupakan tekanan yang didapat dari kecepatan udara pada saat pesawat bergerak. Sedangkan static pressure merupakan tekanan dari atmosfir. Pitot pressure dan static pressure akan masuk ke dalam ruangan yang dibatasi oleh sebuah membran diafragma. Pitot pressure akan menekan membran diafragma tersebut ke bawah sedangkan static pressure akan menekan membran diafragma tersebut ke arah atas. Hasil tekan menekan pitot pressure dan static pressure akan menggerakkan diafragma yang pada bagian tengah terhubung dengan katub yang merupakan jalur aliran fluida menuju ke q-feel jack. Ketika pitot pressure terlalu besar atau dengan kata lain pesawat terbang dengan kecepatan tinggi, maka tekanan ke bawah pada diafragma kurang mampu diimbangi oleh tekanan ke atas akibat static pressure sehingga
directional control valve pada q-feel amplifier akan bergerak ke bawah sehingga jalur aliran fluida yang menuju ke q-feel jack akan terbuka dan q-feel jack akan memendek (retract). Namun jika tekanan yang terjadi pada jalur kearah q-feel jack terlalu besar maka valve akan tertekan ke atas karena tekanan fluida dibawahnya sehingga akan menutup jalur dari arah supply pressure. Ketika jalur dari supply pressure tertutup dan pada pitot pressure memiliki tekanan yang kecil atau dengan kata lain pesawat sedang terbang dengan kecepatan rendah maka tekanan pada jalur q-feel jack akan melawan gaya kebawah dari diafragma dan membuka failsafe valve sehingga aliran fluida pada jalur q-feel jack dapat dibebaskan dan kembali ke return.
Gambar 2.12. Komponen q-feel system
Gambar 2.13 menunjukkan mekanisme kerja yang terjadi pada penggerakan
rudder. Memendek ataupun memanjangnya q-feel jack akan menggerakkan
control batang piston P naik atau turun. Naik atau turun dari control batang piston P akan digunakan untuk membantu meringankan kerja yang diberikan oleh
pilot’s input lever menggerakkan untuk menggerakkan control batang piston Q
yang terhubung dengan rudder PCU.
Fluida sebelum didistribusikan ke dalam sistem rudder dilewatkan dalam sebuah filter yang digunakan untuk menyaring partikel-partikel yang akan mengganggu kinerja dari system. Tekanan dari fluida disalurkan ke 4 komponen
yakni pilot’s input lever assembly, main valve assembly, by-pass valve assembly
22
Gambar 2.13. Mekanisme pergerakan rudder
Control batang piston P pada Gambar 2.13 merupakan lengan yang menggerakkan pilot’s input lever assembly pada Gambar 2.14. Pada pilot’s input lever assembly terdapat sebuah piston yang berfungsi sebagai pengatur mekanisme kerja dari rudder PCU. Rudder PCU dapat dioperasikan secara manual mekanisme ataupun dengan daya fluida. Sehingga ketika sistem hidrolik utama tidak dapat beroperasi secara normal maka rudder tetap dapat difungsikan tetapi dengan mekanisme manual yakni pergerakan tanpa menggunakan daya hidrolik. Ketika terdapat daya hidrolik yang bekerja pada pilot’s input lever assembly, maka fluida tersebut akan menekan kedua piston untuk tetap berada di tengah. Sedangkan jika tidak terdapat daya hidrolik maka kedua piston akan
terdorong oleh disk spring yang akan mendorong piston bergerak keluar dan mengunci pilot’s input lever assembly pada mekanisme manual.
Gambar 2.14 Diagram fungsional rudder PCU
EH servo valve merupakan komponen yang mengatur jalur aliran tekanan yang menuju ke auto control jack assembly dan besar tekanannya. Komponen ini beroperasi secara elektronik.
Main valve assembly merupakan directional control valve yang memiliki
layshaft sebagai lengan pengatur posisi spool sehingga jalur fluida dapat diatur. Jika spool pada main valve assembly digeser ke kiri maka tekanan akan dialirkan
port sebelah kanan dari main jack assembly yang akan membuat main jack assembly memanjang (extend). Memendek dan memanjangnya main jack assembly tergantung dari pergerakan pilot’s input lever assembly. Karena pilot’s
24
input lever assembly terhubung secara mekanisme dengan auto control piston
maka ketika pilot’s input lever assembly digerakkan ke kanan maka akan mendorong input link plates (2) pada Gambar 2.15 ke kanan dan secara mekanisme akan membuat auto control jack memanjang (lebih panjang dari kondisi normal). Kondisi auto control jack yang tidak normal (memanjang) digunakan secara mekanisme untuk menggerakkan layshaft sehingga spool pada
main valve assembly bergeser ke kanan. Dengan bergesernya spool ke kanan maka akan membuat tekanan mengalir ke port sebelah kanan dari main jack assembly dan membuat jack tersebut memanjang. Memanjangnya main jack piston akan membuat pilot’s input lever assembly kembali tegak sehingga auto control piston kembali ke kondisi atau posisi yang normal sehingga spool pada
main valve assembly kembali ke posisi normal kembali, posisi dimana jalur aliran fluida tertutup.
Sedangkan pada aileron, sistem kerja dari aileron PCU ditunjukkan dengan Gambar 2.16.
Gambar 2.16. Aileron PCU
Tekanan akan selalu standby pada pressure port. Outer lever yang merupakan penyalur gaya dari gerakan column akan membuat spool (directional control valve) bergeser sehingga tercipta 2 jalur yakni jalur pressure dan jalur
return. Jalur tersebut akan bergantian tergantung posisi dari spool. Jack (piston) yang memanjang akan membuat outer lever kembali tegak sehingga spool
26
Pada aileron PCU terdapat 2 pressure port dan 2 return port. 2 pressure port tersebut merupakan tekanan dari sistem hidrolik utama dan sistem hidrolik cadangan begitu juga dengan 2 return port. Fluida kerja dari sistem hidrolik utama tidak akan pernah tercampur dengan fluida kerja sistem hidrolik cadangan.
Sedangkan pada tail plane sisstem kerja dari tail plane PCU ditunjukkan dengan Gambar 2.17.
Gambar 2.17. Tail plane PCU
Tekanan akan selalu standby pada pressure port. Link assembly yang merupakan penyalur gaya dari gerakan column akan membuat spool (directional control valve) bergeser sehingga tercipta 2 jalur yakni jalur tekanan (pressure) dan
jalur aliran balik (return). Jalur tersebut akan bergantian tergantung posisi dari spool. Jack (piston/ rambatang piston) yang memanjang akan membuat link assembly kembali tegak sehingga spool menutup jalur tekanan (pressure) dan aliran balik (return).
Pada tail plane PCU terdapat 2 pressure port dan 2 return port. 2 pressure port tersebut merupakan tekanan dari sistem hidrolik utama dan sistem hidrolik cadangan begitu juga dengan 2 return port. Fluida kerja dari sistem hidrolik utama tidak akan pernah tercampur dengan fluida kerja sistem hidrolik cadangan.
Selain untuk mensuplai kebutuhan tekanan pada flying control, sistem hidrolik utama juga munsuplai kebutuhan tekanan pada general services. Namun sebagai backup untuk penyedia tekanan di general services terdapat pompa tangan (hand pump) yang mampu memberikan tekanan sampai dengan 2800 psi. Pada circuit pompa tangan terdapat pressure relief valve yang akan membuang tekanan yang berlebih ke reservoir dan terdapat check valve yang akan menahan masuknya fluida dari EDP ke circuit pompa tangan.