## APLIKASI CFD DALAM PENENTUAN PERFORMA MESIN TURBOFAN MODEL CFM56-5B YANG MENGALAMI CACAT PADA KIPAS UNTUK KEPUTUSAN MAINTENANCE
CFD APPLICATION IN THE DETERMINATION OF TURBOFAN ENGINE MODEL CFM56-5B PERFORMANCE WHICH HAS FAN DEFECT FOR MAINTENANCE DECISION
Vicky Wuwung 1 , Puspa Wandani, Carolus Bintoro Program Studi Teknik Aeronautika, Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung
Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga, Parongpong, Kabupaten Bandung Barat, Jawa Barat 40012
1 e-mail: vicky_pn98@yahoo.com
Diterima 19 April 2016; Direvisi 27 Mei 2016; Disetujui 31 Mei 2016

## ABSTRACT
This  paper  deals  with  the  study  of  damage  assessment  that  occurred  on  the  fan  blade  of turbofan engine CFM 56-5B. The damage requires a maintenance decision, whether a fan blade is still capable to be used or needs to be repaired/replaced. Although regulations stipulate that such damage is still acceptable, but it should be studied in terms of performance, whether the fan still can give a good  performance  or  not.  The  study  was  conducted  by  simulating  CF  M56-5B  on  CFD-Numeca software with the fan blade in good and defects conditions. The defects on all the blade is a dent lies on 70% span blade with 0.069” depth on the leading edge to simulate the damage caused by a bird strike. In Numerical simulation, the flow is modeled steady and Spallart- Almaras turbulent model is used . Numerical simulation result show engine performance is reduced in take-off condition for 14% for thrust and 16% for efficiency, and 55% for thrust and 54% for efficiency for cruise condition. This engine performance reduction in take-off condition based on AC 25-13 regulation is definitely save and there  is  no  need  of  repair  or  replacement  action.  Meanwhile,  for  cruise  condition,  this  engine performance  reduction  means  much  higher  fuel  consumption  although  safe  condition  is  reached. Thus, based on AC 25-13, engine performance reduction in this case leads to a maintenance decision of no need to repair or replacement action.
Keywords : CFM 56-5B Bilah kipas, Dent cacat, CFD Numeca, Efficiency Kipas, Performance

## ABSTRAK
Penelitian  ini  membahas  mengenai  kajian  kerusakan  yang  terjadi  pada  bilah  kipas  mesin turbofan CFM56-5B. Kerusakan tersebut memerlukan adanya sebuah keputusan maintenance , apakah bilah  kipas  tersebut  masih  layak  digunakan  ataukah  perlu  di repair atau  diganti.  Meskipun  regulasi menetapkan  bahwa  kerusakan  tersebut  masih  dapat  diterima,  namun  perlu  ditinjau  dari  segi performanya, apakah kipas masih dapat memberikan performa yang baik atau tidak. Kajian dilakukan dengan    menyimulasikan  model  bilah  kipas  CFM56-5B  pada  kondisi  baik  dan  cacat  pada  perangkat lunak  CFD-Numeca  di  kondisi take-off dan cruise .  Cacat  pada  bilah  berupa dent dengan  kedalaman 0.069”  dan  terletak  seragam  di  semua  bilah  pada  70% span bilah  di  bagian leading  edge sebagai simulasi kerusakan akibat adanya bird strike . Simulasi numerik dilakukan dengan kondisi pemodelan aliran steady ,  dan  menggunakan  model  turbulen  Spallart-Allmaras.  Hasil  simulasi  numerik menunjukkan adanya  penurunan  performa  mesin  pada Thrust di  kondisi take - off sebesar  14%  dan penurunan  efisiensi  sebesar  16%,  sedangkan  pada  kondisi cruise ,  penurunan Thrust dan  efisiensi berturut-turut  adalah  sebesar  55%,  dan  54%.  Penurunan Thrust pada  saat take-off berdasarkan regulasi AC 25-13 adalah aman dan tidak perlu dilakukan repair atau replacement . Namun, meskipun aman,  mesin  akan  boros  bahan  bakar  ketika  berada  dalam  kondisi cruise sehingga  perlu  dilakukan repair atau replacement .  Penentuan  keputusan maintenance jika  didasarkan  pada  regulasi  AC  25-13 pada akhirnya adalah tidak diperlukannya repair atau replacement pada bilah kipas.
Kata kunci : Bilah kipas CFM56-5B, Kerusakan dent, CFD Numeca, Efisiensi Kipas, Performa mesin

## 1   PENDAHULUAN
Foreign  Object  Dama ge  atau disingkat  dengan  FOD  merupakan kerusakan  yang  disebabkan  oleh  suatu object /benda  yang  terbawa  masuk  oleh aliran  udara  ke  dalam  mesin. Object yang  dimaksud  dapat  berupa  batu, hewan,  benda  metal,  atau  serpihan lainnya. Object tersebut dapat mengakibat- kan impact yang  cukup  besar,  sehingga dapat menyebabkan berbagai kerusakan pada mesin ,  terutama  bilah  kipas pada turbofan.
Kerusakan  pada  bilah  kipas, umumnya  dapat  berupa cracking , dent, dll.  Kerusakan  akibat  FOD  umunya terdistribusi  sepanjang leading  edge mulai  dari platform hingga tip ,  sehingga dapat menyebabkan penurunan performa pada  kipas.  Besar  kecilnya  penurunan performa  kipas  tergantung  pada  tingkat kerusakannya.
Tujuan  dilakukannya  penelitian ini  adalah  untuk  mengetahui  seberapa besar  penurunan  performa  pada  kipas yang  cacat  akibat  adanya  FOD  dengan cara  membandingkan  performa  dua keadaan  kipas  yaitu  tanpa  cacat  ( non- defect )  dan  dengan  cacat  ( defect )  yang
sama  pada  setiap  bilah  kipas.  Performa kedua  keadaan  kipas  tersebut  diperoleh dari  simulasi  numerik  CFD.  Dari  hasil perbandingan  performa  kedua  keadaan kipas  tersebut  maka  kemudian  dapat diperoleh  sebuah  keputusan maintenance apakah  kipas  tersebut  perlu  di repair atau  tidak  dengan  mengacu  pada regulasi yang berlaku (AC 25-13).
Selanjutnya,  pada  penelitian  ini, kajian  simulasi  numerik  performa  kipas yang  dilakukan  adalah  hanya  pada bagian  kipas  mesin  turbofan  CFM56-5B dan mengacu pada saat kondisi terbang cruise dan take-off . Selain itu, kajian ini hanya  terfokuskan  pada  penurunan performa  dari  sisi  aerodinamika  saja, sehingga  pengaruh  deformasi  struktur kipas  terhadap  performa  kipas  dapat diabaikan  atau  kipas  dianggap rigid body dan  pada  akhirnya  pengambilan keputusan maintenance dilakukan berdasarkan performa aerodinamika saja.

## 2  TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Mesin Turbofan
Mesin Turbofan merupakan variasi  modern  dari  mesin  turbin  gas. Pada  mesin  turbofan , bagian core
dikelilingi oleh kipas pada bagian depan dan  dilengkapi  dengan  turbin  di  bagian belakang  mesin.  Kipas  dan  turbin tersebut  terdiri  dari  banyak  bilah  yang terhubung oleh sebuah shaft (Gambar 2-1).
Gambar 2-1: Diagram Skematik Mesin Turbofan
(Mattingly, Ohain, 2006)
Pada  mesin  turbofan,  aliran  udara akan terbagi menjadi dua bagian setelah melewati kipas pada bagian depan, yaitu aliran panas ( hot flow ) dan aliran dingin ( cold flow ). Hot flow adalah aliran udara yang akan diteruskan menuju kompresor, kemudian ruang bakar, turbin serta core exhaust dengan  temperatur  tinggi. Cold flow adalah  aliran  yang  langsung diarahkan untuk dilepaskan ke atmosfer melalui  kipas exhaust .  Kedua  aliran tersebut  akan  meningkat  kecepatannya setelah  melewati exhaust yang  meng- akibatkan  timbulnya  gaya  dorong  atau Thrust (Gambar 2-2).
Gambar  2-2:  Aliran  udara  pada turbofan ( Hall, Nancy, 2015)
Gaya dorong pada mesin turbofan dapat  dinyatakan  dalam  persamaan hukum kekekalan momentum sbb:
(2-1)
Dengan  asumsi steady ,  dan  absennya body  force ,  maka  persamaan  2-1  dapat disederhanakan menjadi:
(2-2)
Atau dapat disederhanakan lagi menjadi :
(2-3)
Untuk P e – P 0 =  0,  maka  persamaan thrust mesin turbofan menjadi:
(2-4)
Dari persamaan 2-4, dapat dibuat suatu  parameter  yang  disebut bypass ratio (λ)  yang  merupakan  perbandingan antara  laju  aliran  massa  pada cold  flow dengan hot  flow .  Semakin  tinggi  nilai bypass ratio , maka semakin tinggi efisiensi turbofan mesin tersebut (Wiranto, 2002).
Selanjutnya,  gaya  dorong  ( thrust ) pada turbofan yang  dihasilkan  oleh hot flow berkisar antara 15%-25%, sedangkan gaya  dorong  yang  dihasilkan  oleh cold flow berkisar antara 75%-85% [Cohen, H and  Saravanamuttoo,  HIH.,  1996].  Oleh karena  itu,  kerusakan  pada  permukaan kipas  yang  mengarah  pada cold  fl ow berperan besar dalam penurunan performa dari  mesin  turbofan  (penurunan thrust dan efisiensi).

## 2.2 Cacat pada Kipas Mesin Turbofan
Kerusakan  pada  bilah  kipas  dapat disebabkan oleh beberapa hal diantaranya adalah adanya FOD, fenomena icing , dan fatique .  Pada  saat  pesawat  udara  terbang di daerah dengan kerapatan udara rendah, maka  pesawat  akan  memerlukan  daya yang lebih besar dari kondisi normalnya untuk mendapatkan thrust yang
dibutuhkan.  Akibatnya,  mesin  pesawat harus bekerja lebih keras dan hal inilah yang  menjadi  salah  satu  faktor  utama terjadinya cacat pada bilah kipas (James and Jonathan, 2004).
Selanjutnya, Winfrey (2013)
mengatakan  bahwa  sebuah  fenomena berupa damaging  vortices yang  meng- akibatkan  munculnya  getaran  pada kipas  dan  kompresor  mesin  pada  saat pesawat terbang melakukan taxing dapat menyebabkan  struktur  bilah  dari  kipas dan kompresor mengalami fatique .
Gambar 2-3: Damaging  Vortex  [Winfrey,  Ryan, 2013]
Selain  itu,  James  A.  Turso  and Jonathan  S.  Lift,  (2004),  didalam investigasinya mendapatkan bahwa komponen  yang  sering  rusak  akibat adanya FOD adalah kipas dan kemungkinan  terbesar  kerusakan  yang terjadi  sebesar  44%  diakibatkan  oleh bird strike (Mabaso , 2011) (Gambar 2-4).
Gambar 2-4: Lokasi  kerusakan  pada  pesawat udara  akibat bird  strike (Mabaso , 2011)
Bentuk-bentuk  kerusakan  yang timbul  akibat  adanya bird  strike dapat berupa crack dan dent pada leading edge dari bilah kipas (Gambar 2-5 dan 2-6)
Gambar 2-5: Crack pada root bilah kipas akibat Bird Strike [Fischer Ulrich , 2010]
Gambar 2-6: Dent pada Leading  Edge  bilah kipas akibat Bird  Strike (B763, 2013)
2.3 Computational  Fluid  Dynamics untuk Simulasi Aliran Pada Mesin Turbofan
Computational  Fluid  Dynamics (CFD)  merupakan  sebuah  sistem  yang memodelkan dinamika fluida, perpindahan panas,  dsb  dalam  sebuah  persamaan matematik  yang  kemudian  diselesaikan dengan  metode  komputasi  numerik. Untuk  dinamika  fluida,  persamaan pemodelan  matematik  yang  digunakan adalah  persamaan  Navier-Stokes  yang dimodifikasi menjadi persamaan Reynolds Average  Navier-Stokes (RANS)  untuk memodelkan aliran turbulen. Persamaan RANS dapat dituliskan sbb:
(2-5)
Dengan  Ω  menyatakan  volume, dan  S  menyatakan  permukaan  dari control  volume ,  kemudian  U  adalah vektor  variabel  konservatif,  dan , , berturut  turut  adalah  vektor  flux  dari inviscid dan viskos, serta, merupakan source  term yang  dapat  berupa  gaya gravitasi  dsb.Pada  kasus turbomachinery , sangatlah  perlu  untuk  mendeskripsikan aliran  fluida  dalam  sistem  relatif sehingga persamaan RANS harus dibuat dalam  bentuk  sistem  relatif  untuk mendapatkan  solusi  dalam  kerangka acuan  relatif.  Pada  kerangka  acuan relatif, komponen – komponen U, , , , , , dan dapat dinyatakan sbb:
(2-6a) (2-6b) (2-6c) , ,
dan (2-6d)
Persamaan–persamaan  di  atas selanjutnya  diselesaikan  dengan  meng- gunakan metode numerik dengan metode diskritisasi  domain  fisik  volume  hingga ( finite  volume  method ),  dan  penerapan kondisi  batas  tertentu  untuk  kasus turbomachinery . [Numeca  User  Manual, 2015].
Pada  penelitian  ini,  digunakan NUMECA sebagai perangkat lunak solver persamaan  RANS  dengan  model  fluida udara perfect  gas dan  dalam  kondisi
steady .  Selanjutnya,  modul  turbulen yang digunakan adalah spallart-almaras, metode  diskritisasi  yang  digunakan adalah  skema central  difference ,  dan diselesaikan dengan menggunakan teknik multigrid .

## 3  METODOLOGI
Metodologi  penelitian  ini  dapat dilihat  pada  Gambar  3-1.  Dari  diagram alir  pada  Gambar  3-1  dapat  dilihat bahwa studi literatur merupakan langkah  awal  dalam  proses  simulasi kelayakan bilah kipas oleh adanya cacat ( dent ) . Pada  kajian  ini,  diperdalam pemahaman  mengenai  konsep  dasar, cacat  yang  kemungkinan  terjadi,  teori dasar  mesin  turbofan,  regulasi  dan maintenance .  Berdasarkan  pada  pema- haman mengenai mesin turbofan tersebut, maka dilakukan kajian mengenai perihal yang perlu diketahui untuk mendapatkan performa  dari  kipas.  Pada  tahapan  ini juga  dilakukan  pengumpulan  data mengenai  bilah  kipas mesin  turbofan CFM56-5B berupa data geometri, jumlah bilah, dan data operasional pada kondisi cruise dan take-off.
Analisis penurunan performa (efisiensi , tekanan dan thrust) Start Study Literatur Pembuatan Gambar fan defect dan non-defect Meshing A Pembuatan Laporan End Komputasi A ΔF takeoff Repair >25% Part Holding ≤25% AC 25-13
Gambar 3-1: Diagram alir
Data-data mengenai geometri bilah kipas  mesin  turbofan  CFM56-5B  yang telah terkumpul meliputi geometri airfoil pada root , midspan dan tip bilah kemudian
menjadi  acuan  dalam  penggambaran geometry model bilah kipas mesin turbofan CFM56-5B sebagai input simulasi numerik.
Penggambaran  geometri  bilah  kipas  ini dimulai  dengan  membuat  titik-titik koordinat dari airfoil bilah ( root , mid dan tip )  pada milimeterblock seperti  diperlihat- kan  pada  Gambar  3-2.  Kemudian  titik- titik  koordinat  tersebut  menjadi input pada perangkat lunak Microsoft Excel.
Gambar 3-2: Koordinat airfoil pada milimeterblock
Selanjutnya,  untuk  mendapatkan kurva airfoil dengan  tingkat  kehalusan yang  baik,  maka  dilakukan curve  fiting menggunakan fungsi spline pada perangkat lunak Matlab. Hasil dari curve fitting pada  perangkat  lunak  Matlab diperlihatkan pada Gambar 3-3.
Gambar 3-3: Hasil curviting
Pada  perangkat  lunak  inventor, titik-titik  koordinat  tersebut  saling dihubungkan sehingga membentuk sebuah airfoil ( root , mid ,  dan tip ). Kemudian airfoil
tersebut saling
dihubungkan sehingga membentuk sebuah  bilah  kipas.  Bilah  dibuat  dalam dua  variasi,  yaitu  bilah  dalam  keadaan baik (non-cacat) dan bilah dalam keadaan rusak/cacat  (cacat).  Cacat  pada  bilah tersebut berbentuk dent /penyok sebesar 0.069”  [CFM  Maintenace  Manual,  1999] seperti diperlihatkan pada Gambar 3-4.
Gambar 3-4: Bilah cacat dan non-cacat
Pembuatan gambar lainnya seperti hub , nozzle ,  dan shroud didapatkan dengan mengacu pada Gambar 3-5 yang kemudian dibuat titik-titik koordinatnya pada millimeterblock .
Gambar 3-5: Mesin CFM56-5B (CFM Mesin 56-
5B Maintenance Manual, 1999) Titik-titik koordinat tersebut selanjutnya di inpu tkan ke dalam perangkat lunak Microsoft Excel yang kemudian di export ke perangkat lunak inventor. Pada perangkat  lunak  inventor,  titik-titik koordinat  tersebut  saling  dihubungkan sehingga  membentuk  sketsa  kurva  dari shroud , nozzle , dan hub seperti diperlihat- kan pada Gambar 3-6.
Gambar 3-6: Sketch Shroud , nozzl e dan hub
Bilah  yang  telah  dibuat  di input ke  dalam  Numeca,  kemudian  dilakukan proses  pembuatan  domain meshing .
Proses meshing ini  dilakukan  dengan menggunakan  perangkat  lunak  Numeca IGG-Autogrid5  (64-bits).  Hasil  dari pembuatan domain meshing diperlihatkan pada Gambar 3-7.
Gambar 3-7: Hasil meshing
Domain dari geometry bilah kipas yang  telah  berhasil  di- meshing kemudian disimulasikan untuk mendapatkan karakteristik  aerodinamika  dari  bilah kipas.  Proses  simulasi  dilakukan  meng- gunakan perangkat lunak CFD NUMECA FineTurbo  90_3.  Parameter  simulasi yang  digunakan  disesuaikan  dengan kondisi  terbang  pesawat  airbus  A-320 yang  menggunakan mesin CFM56  saat terbang  dalam  keadaan economical cruise dengan tinggi terbang 37.000 feet atau sekitar 11.300 m di atas permukaan laut  dan  kecepatan  terbang  233  m/s, serta  pada  saat takeoff dengan  tinggi terbang 0 meter di atas permukaan laut dan kecepatan 79.17 m/s. Properti udara (tekanan,  temperatur,  dan  kerapatan udara) ditentukan dengan cara memasukan input dari  kondisi  terbang ke dalam perhitungan ISA.
Proses simulasi dilakukan dengan memvariasikan  nilai  dari mass  flow . Variasi dari mass flow ini mulai dari 120
…, 165 dan  500 kg/s. Adapun output yang didapatkan,  diantaranya temperature , pressure , thrust dan power.
Untuk mendapatkan kurva performa  dari  pada  kipas,  maka  setelah simulasi  selesai,  dilakukan  pemotongan di  sisi  depan  dan  belakang  kipas.  Dari hasil  pemotongan  tersebut  didapatkan nilai  dari  tekanan  dan  juga  temperatur tepat sebelum dan sesudah  kipas. Hasil dari  pada  CFView  diperlihatkan  pada Gambar 3-8.
Gambar 3-8: Hasil pemotongan
Setelah  dilakukan  pemotongan, nilai dari tekanan dan temperatur dapat diperlihatkan dengan menggunakan fungsi contour (ditunjukkan  dengan gradasi  warna)  dan  fungsi  integral (untuk  mendapatkan  nilai  rata-rata). Hasil  dari  penggunaan  fungsi contour dan integral diperlihatkan pada Gambar 3-9.
Untuk mendapatkan sebuah keputusan maintenance , maka diperlukan sebuah  analisis  data.  Analisis  data dilakukan dengan membandingkan performa  yang  dihasilkan  oleh  kipas dalam  keadaan  cacat  dan  non-cacat. Dari  hasil  perbandingan  performa  kipas cacat dan non-cacat, didapat perubahan efisiensi,  tekanan, temperature,  power , dan  juga thrust dari  kipas.  Perubahan nilai-nilai  tersebut  dibuat  dalam  bentuk persentase.  Kemudian  besar  perubahan thrust dari  kipas  dibandingkan  dengan regulasi AC 25-13 bagian 5.a.1 mengenai reduce  take-off  thrust yang  menyatakan bahwa pesawat terbang dapat melakukan take-off apabila:

## Gambar 3-9: Hasil fungsi contour
“Pengaturan reduce take-off  thrust paling sedikit  adalah  75  %  dari  maximum  take- off  thrust  atau  derated  take-off  thrust pada  kondisi  ambient.” [Federal  Aviation Regulation CFR 14 , AC-25-13 . 1988]

## 4   HASIL DAN PEMBAHASAN
Dengan  diketahuinya  data-data kondisi  terbang,  maka mass  flow dapat dihitung  sehingga  di  dapat  nilai massflow sebagai berikut:
Dari  komputasi  yang  dilakukan, didapat data-data hasil komputasi kipas cacat dan non-cacat pada kondisi cruise dan pada kondisi t ake-off.
Nilai  dari  ΔP  dan pressure  ratio dari kipas pada saat cruise menghasilkan grafik pressure  ratio dan  ΔP  seperti diperlihatkan  pada  Gambar  4-1  dan Gambar 4-2.
Gambar 4-2: Cruise pressure difference vs mass flow
Dari  grafik pressure  ratio dan  ΔP dapat dilihat bahwa kurva kipas dengan kondisi  cacat  berada  di  bawah  kurva kipas  dengan  kondisi  non-cacat.  Ini membuktikan  bahwa  cacat  pada  kipas tersebut menyebabkan terjadinya penurunan  tekanan  yang  dihasilkan oleh kipas.
Penurunan  tekanan  yang  dihasil- kan  oleh  kipas berpengaruh pada thrust yang  dihasilkan  oleh  kipas.  Kurva  dari thrust yang  di  plot  bersama mass  flow dapat dilihat pada Gambar 4-3.
Gambar 4-3: Cruise thrust vs mass flow
Dari  grafik thrust ,  dapat  dilihat bahwa  bilah  kipas  dalam  kondisi  cacat menghasilkan thrust yang  lebih  rendah dari pada bilah kipas dalam kondisi non- cacat. Besar penurunan dari thrust kipas (pada mass  flow yang  telah  dihitung) dihitung dengan perhitungan berikut:
Nilai efisiensi kemudian di plot bersama mass  flow dan  menghasilkan  Grafik efisiensi  seperti  diperlihatkan  pada Gambar 4-4.
Gambar 4-4: Cruise Efficiency Vs Mass Flow
Dari grafik efisiensi, dapat dilihat bahwa  dengan  adanya  cacat  pada  bilah kipas menyebabkan penurunan efisiensi dari  kipas.  Besar  penurunan  dari efisiensi  kipas  (pada mass  flow yang telah  dihitung)  dapat  dihitung  dengan perhitungan berikut:
Untuk  kondisi takeoff ,  nilai  dari ΔP  dan pressure  ratio dari  kipas  pada saat  kondisi take-off di  plot  bersama mass  flow dan  menghasilkan  grafik pressure ratio dan ΔP seperti diperlihatkan pada Gambar 4-5 dan Gambar 4-6.
Gambar 4-5: Take-off  pressure  ratio vs mass flow
Gambar 4-6: Take-off  pressure  difference vs mass flow
Seperti  pada  kondisi cruise , penurunan  tekanan  yang  dihasilkan oleh  kipas  pada  saat takeoff juga  ber- pengaruh  pada thrust yang  dihasilkan oleh kipas .  Kurva  dari thrust pada  saat takeoff yang  di  plot  bersama massflow dapat dilihat pada Gambar 4-7.
Gambar 4-7: Take-off thrust vs mass flow
Dari  grafik  tersebut,  kita  dapat melihat  bahwa  dengan  adanya  cacat pada bilah kipas menyebabkan penurunan thrust dari  kipas.  Besar penurunan dari thrust kipas (pada mass flow yang telah dihitung) dapat dihitung dengan perhitungan berikut:
Dari  data thrust , power dan kecepatan,  maka  efisiensi  dari  kipas dapat  dihitung.  Nilai  efisiensi  dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2-5  yang  terdapat  pada  sub  bab  2-1. Nilai efisiensi dari kipas di plot bersama mass  flow dan  menghasilkan  Grafik

## efisiensi  seperti  diperlihatkan  pada
Gambar 4-8.
Gambar 4-8: Efisiensi take-off vs mass flow
Dari  grafik  tersebut,  kita  dapat melihat  bahwa  dengan  adanya  cacat pada bilah kipas menyebabkan penurunan efisiensi  dari  kipas.  Besar  penurunan dari efisiensi kipas (pada mass flow yang telah dihitung) pada saat take-off dihitung dengan perhitungan berikut:
Dari  komputasi  yang  dilakukan, didapat thrust dan  efisiensi  dari  kipas cacat dan non-cacat baik dalam  kondisi cruise maupun  kondisi take-off .  Data- data thrust dan  efisiensi  diperlihatkan pada Tabel 4-1.

## Table 4-1: THRUST DAN EFISIENSI
No. Kondisi Terbang 1 Cruise 2 Take-Off
Dari Tabel  4-1, kita dapat melihat bahwa  terjadi  penurunan thrust pada kipas  yang  diakibatkan  oleh  adanya cacat berupa dent pada  bilah  kipas.
Penurunan thrust pada  kipas  tersebut diakibatkan  oleh  penurunan  tekanan yang dihasilkan oleh kipas. Maka, sesuai dengan  AC  25-13  yang  telah  dibahas pada sub bagian 2 bahwa apabila terjadi penurunan thrust pada  sebuah  mesin,
maka thrust yang dihasilkan tidak boleh kurang  dari  75% maximum  take-off thrust .  Atau  dengan  kata  lain,  regulasi tersebut  menyatakan  bahwa  penurunan thrust tidak  boleh  lebih  dari  25% maximum take-off thrust .
Dengan adanya ketentuan AC 25- 13  tersebut,  maka  dengan  menghitung presentase  penurunan thrust antara mesin  dalam  kondisi non-cacat dengan mesin  dalam  kondisi cacat pada  saat take-off ,  dapat  diketahui  keputusan maintenance yang  tepat  bagi  mesin tersebut.
Kerusakan atau cacat pada kipas terdapat  pada  daerah  sekitar tip dari bilah  kipas . Dengan  demikian,  diasumsi- kan  bahwa  kerusakan  atau cacat tersebut  hanya mempengaruhi performa pada  bagian cold  flow saja  sehingga, penurunan  performa  yang  dihasilkan oleh kipas atau disebut dengan performa kipas sama dengan penurunan performa mesin secara keseluruhan.
Dari  hasil  perhitungan  tersebut, didapat  bahwa  presentase  penurunan thrust yang  dihasilkan  oleh  mesin  pada saat take-off sebesar  14%.  Oleh  karena penurunan  presentase thrust tidak melebihi 25%, maka keputusan
maintenance yang  tepat bagi bilah kipas mesin tersebut adalah part holding . Oleh karena itu, berdasarkan regulasi tersebut  maka  bilah  kipas  tidak  diganti dan tidak dilakukan repair .
Apabila ditinjau dari kondisi pada saat pesawat melakukan cruising , penurunan thrust sebesar  55%  dan efisiensi  54%.  Angka  penurunan  tersebut merupakan  angka  yang  cukup  besar. Penurunan tersebut dapat mengakibatkan konsumsi  bahan  bakar  yang  lebih banyak  atau  dapat  dikatakan  bahwa konsumsi bahan bakar akan lebih boros. Karena  dengan  RPM  yang  sama,  bilah yang cacat hanya mampu menghasilkan
kurang  lebih  55%  dari thrust yang seharusnya. Konsumsi bahan bakar yang berlebih  ini  akan  menyebabkan cost yang lebih tinggi, sehingga menimbulkan kerugian  bagi  perusahaan.  Oleh  karena itu,  berdasarkan  persentase  penurunan thrust tersebut, maka bilah kipas tersebut lebih baik dilakukan repair/replacement . Hal tersebut dilakukan untuk menghindari kerugian financial bagi  perusahaan pemilik pesawat terbang.
Berdasarkan  dua  pertimbangan tersebut,  untuk  menjaga  mesin  tetap memenuhi safety ,  maka  keputusan maintenance tetap mengacu pada regulasi, sehingga  keputusan maintenance yang tepat  untuk  bilah  tersebut  adalah  tidak dilakukan repair ( part holding ).

## 5   KESIMPULAN
Dari hasil kajian yang dilakukan, dapat  disimpulkan  bahwa  kerusakan dent sebesar  0.069  inchi  yang  terjadi pada  bilah  kipas  menyebabkan  turunnya performa  pada  mesin,  diantaranya terjadi  penurunan  efisiensi  dan thrust mesin . Saat  kondisi  c ruise ,  kerusakan dent /penyok  pada  bilah  kipas  menyebab- kan  penurunan  efisiensi  sebesar  54% dan  penurunan thrust sebesar  55%. sedangkan  untuk  kondisi take-off , penurunan  efisiensi  sebesar  16%  dan penurunan thrust sebesar 14%.
Berdasarkan  AC  25-13  yang menyatakan  bahwa  apabila  terjadi penurunan thrust pada  sebuah  mesin, maka penurunan thrust tidak boleh lebih dari  25% maximum  take-off  thrust .
Dengan mengacu pada regulasi tersebut, dengan penurunan take-off thrust sebesar 14% (kurang dari 25%) maka bilah kipas mesin  tersebut  masih  layak  digunakan dan  tidak  perlu  dilakukan repair/ replacement .
Apabila ditinjau dari segi performa mesin pada  saat terbang cruise , didapatkan  bahwa  penurunan thrust sebesar  55%.  Penurunan  sebesar  55%
tersebut  dapat  menyebabkan mesin tidak efisien sehingga menjadikan mesin lebih  boros  saat  beroperasi.  Dengan alasan  tersebut,  maka  bilah  kipas  perlu di- repair ataupun replacement .
Dari  hasil  pertimbangan  di  atas, untuk  menjaga mesin tetap  memenuhi safety ,  maka  keputusan maintenance tetap mengacu pada regulasi. Berdasarkan regulasi tersebut, dengan adanya penurunan thrust sebesar 14% pada saat take-off ,  maka  keputusan maintenance yang dipilih yaitu bilah kipas tidak perlu di -repair/replacement .

## DAFTAR RUJUKAN
B763  ,  2013. Melbourne  Australia ,  2006  (BS LOC),  skybrary,  www.  skybrary.aero/ index.php/b763, Melbourne_ Australia_ 2006_(BS_LOC).
CFM  Mesin  56-5B  Maintenance  Manual,
1999. CFM International.
Cohen, H.R. and HIH. Saravanamuttoo, 1996.
Gas  Turbine  Mesin, Longman  Group Limitted, England.
Federal  Aviation  Regulation  CFR  14  ,  AC-25- 13, 1988, FAA .
Fischer,  U.,  2010. Mechanical  and  Metal Trades Handbook 2 nd , S.l: Verlag Eropa-
Lehrmittel.
Hall, Nancy., 2015. "Turbofan Engine". Glenn
Research Center. NASA.
James  A.T. and  S.L.  Jonathan,  2004. Foreign Object  Damage  Event  Detector  Data Fusion  System  for  Turbofan  Mesin, NASA  Technical  Report ,  NASA/TM— 2004-213192.
Mabaso, A., 2011. Mesin safety : bird be gone, Flight Global , http : //www.flightglobal. com/news/articles/mesin-safety-birds- be-gone-354209.
Mattingly,  J.  D.and  Hans  von  Ohain,  2006. Elements  of  Propulsion:  Gas  Turbines and  Rockets,  AIAA  Education  Series, Reston, Virginia, USA Numeca  User  Manual,  2015. Fine  Turbo  User Manual , Numeca International. Winfrey,  R.W.,  2013. The  Aplication  of Computational  Fluid  Dynamics  to  Jet Mesin Inlet Flow Quality , Undergraduate Thesis, Ohio State University. Wiranto, A., 2002. Pengantar Turbin Gas dan Motor Propulsi, Jakarta.