Kegagalan mesin turbin

Kegagalan mesin turbin terjadi ketika sebuah mesin turbin gas secara tidak terduga berhenti menghasilkan daya akibat malafungsi selain dari kehabisan bahan bakar. Istilah ini sering diterapkan pada pesawat terbang, namun mesin turbin lainnya juga dapat mengalami kegagalan, seperti turbin berbasis darat yang digunakan di pembangkit listrik atau kendaraan dan kapal diesel dan gas gabungan.

 Keandalan 
Mesin turbin yang digunakan pada pesawat bertenaga turbin saat ini sangat andal. Mesin beroperasi secara efisien dengan inspeksi dan pemeliharaan terjadwal secara rutin. Unit-unit ini dapat memiliki masa pakai mulai dari puluhan ribu jam pengoperasian. Namun, malafungsi atau kegagalan mesin terkadang terjadi sehingga mengharuskan mesin dimatikan saat terbang (in-flight shutdown). Karena pesawat bermesin ganda dirancang untuk terbang dengan satu mesin tidak beroperasi dan awak pesawat dilatih untuk situasi tersebut, penghentian mesin di tengah penerbangan biasanya tidak menimbulkan masalah keselamatan penerbangan yang serius.

Federal Aviation Administration (FAA) menyatakan bahwa mesin turbin memiliki laju kegagalan satu per 375.000 jam terbang, dibandingkan dengan satu setiap 3.200 jam terbang untuk mesin piston pesawat. Karena adanya "pelaporan yang sangat kurang" mengenai penghentian mesin di tengah penerbangan (IFSD) pada mesin piston penerbangan umum, FAA tidak memiliki data yang andal dan memperkirakan lajunya "antara 1 per 1.000 dan 1 per 10.000 jam terbang". Continental Motors melaporkan bahwa FAA menyatakan mesin penerbangan umum mengalami satu kegagalan atau IFSD setiap 10.000 jam terbang, dan menyatakan kegagalan mesin Centurion miliknya adalah satu per  jam terbang, turun menjadi satu per  jam terbang pada 2013–2014.

General Electric GE90 memiliki laju penghentian mesin di tengah penerbangan (IFSD) satu per sejuta jam terbang mesin. Pratt & Whitney Canada PT6 dikenal karena keandalannya dengan laju penghentian mesin di tengah penerbangan satu per  jam dari tahun 1963 hingga 2016, turun menjadi satu per  jam selama 12 bulan pada tahun 2016.

 Pendaratan darurat 
Setelah penghentian mesin, pendaratan pencegahan biasanya dilakukan dengan peralatan pemadam kebakaran dan penyelamatan bandara yang disiagakan di dekat landasan pacu. Pendaratan segera dilakukan sebagai tindakan pencegahan terhadap risiko mesin lain akan gagal di kemudian hari dalam penerbangan, atau kegagalan mesin yang telah terjadi mungkin disebabkan oleh kerusakan atau malafungsi sistem pesawat lain yang belum diketahui (seperti kebakaran atau kerusakan pada kontrol penerbangan pesawat) yang dapat menimbulkan risiko berkelanjutan terhadap penerbangan. Setelah pesawat mendarat, personel pemadam kebakaran membantu memeriksa pesawat untuk memastikan keamanannya sebelum pesawat meluncur ke posisi parkirnya.

 Pesawat sayap putar 
Pesawat bertenaga Turboprop dan helikopter bertenaga turboshaft juga digerakkan oleh mesin turbin dan dapat mengalami kegagalan mesin karena alasan yang mirip dengan pesawat bertenaga jet. Dalam kasus kegagalan mesin pada helikopter, pilot sering kali dapat melakukan autorotasi, menggunakan rotor tanpa tenaga untuk memperlambat penurunan pesawat dan memberikan kendali, yang biasanya memungkinkan pendaratan darurat yang aman bahkan tanpa tenaga mesin.

 Penghentian mesin yang bukan merupakan kegagalan mesin 
Sebagian besar penghentian mesin di tengah penerbangan (in-flight shutdown) tidak berbahaya dan kemungkinan besar tidak disadari oleh penumpang. Sebagai contoh, merupakan langkah yang bijaksana bagi awak pesawat untuk mematikan mesin dan melakukan pendaratan pencegahan jika terjadi peringatan tekanan oli rendah atau suhu oli tinggi di kokpit. Namun, penumpang di pesawat bertenaga jet mungkin menjadi cukup cemas oleh peristiwa mesin lainnya seperti Lonjakan kompresor (compressor surge) — sebuah malafungsi yang ditandai dengan dentuman keras dan bahkan api dari lubang asupan (inlet) dan pipa ekor mesin. Lonjakan kompresor adalah gangguan aliran udara melalui mesin jet turbin gas yang dapat disebabkan oleh penurunan kondisi mesin, angin samping (crosswind) di atas lubang asupan mesin, penumpukan es di sekitar lubang asupan, masuknya benda asing (FOD), atau kegagalan komponen internal seperti bilah turbin yang patah. Meskipun situasi ini dapat mengkhawatirkan, mesin mungkin dapat pulih kembali tanpa kerusakan.

Peristiwa lain yang dapat terjadi pada mesin jet, seperti kesalahan kontrol bahan bakar, dapat menyebabkan kelebihan bahan bakar di dalam ruang bakar (combustor) mesin. Bahan bakar tambahan ini dapat menyebabkan api menjulur dari pipa knalpot mesin. Meski terlihat mengkhawatirkan, mesin itu sendiri sebenarnya tidak sedang terbakar.

Selain itu, kegagalan komponen tertentu di dalam mesin dapat menyebabkan terlepasnya oli ke dalam udara sadapan (bleed air) yang dapat menimbulkan bau atau kabut berminyak di kabin. Ini dikenal sebagai Peristiwa asap (fume event). Bahaya dari peristiwa asap ini masih menjadi subjek perdebatan baik dalam dunia penerbangan maupun kedokteran penerbangan.

 Penyebab yang memungkinkan 
Kegagalan mesin dapat disebabkan oleh masalah mekanis pada mesin itu sendiri, seperti kerusakan pada bagian turbin atau kebocoran oli, serta kerusakan di luar mesin seperti masalah pompa bahan bakar atau kontaminasi bahan bakar. Kegagalan mesin turbin juga dapat disebabkan oleh faktor eksternal sepenuhnya, seperti abu vulkanik, tabrakan burung (bird strike), atau kondisi cuaca seperti presipitasi atau pembentukan es (icing). Risiko cuaca seperti ini terkadang dapat diatasi melalui penggunaan pengapian tambahan atau sistem anti-es (anti-icing).

 Kegagalan saat lepas landas 
Prosedur lepas landas pesawat bertenaga turbin dirancang untuk memastikan bahwa kegagalan mesin tidak akan membahayakan penerbangan. Hal ini dilakukan dengan merencanakan lepas landas berdasarkan tiga kecepatan V kritis, yaitu V1, VR, dan V2. V1 adalah kecepatan pengenalan kegagalan mesin kritis, yaitu kecepatan di mana lepas landas dapat dilanjutkan meskipun terjadi kegagalan mesin, dan kecepatan di mana jarak penghentian tidak lagi dijamin jika terjadi pembatalan lepas landas (rejected takeoff). VR adalah kecepatan saat hidung pesawat diangkat dari landasan pacu, sebuah proses yang dikenal sebagai rotasi. V2 adalah kecepatan aman mesin tunggal, yaitu kecepatan menanjak dengan satu mesin. Penggunaan kecepatan-kecepatan ini memastikan bahwa baik daya dorong yang cukup untuk melanjutkan lepas landas, maupun jarak penghentian yang cukup untuk membatalkannya, akan tersedia setiap saat.

 Kegagalan selama operasi diperpanjang 

Untuk memungkinkan pesawat bermesin ganda terbang di rute yang lebih jauh dengan jarak lebih dari satu jam dari bandara pengalihan (diversion airport) yang sesuai, satu set aturan yang dikenal sebagai ETOPS (Extended-range Twin-engine Operational Performance Standards) digunakan. Aturan ini bertujuan untuk memastikan pesawat bertenaga mesin turbin ganda mampu tiba dengan selamat di bandara pengalihan setelah terjadi kegagalan atau penghentian mesin, serta untuk meminimalkan risiko kegagalan itu sendiri. ETOPS mencakup persyaratan pemeliharaan, seperti inspeksi yang sering dan dicatat secara cermat, serta persyaratan operasional seperti pelatihan awak pesawat dan prosedur khusus ETOPS.

 Kegagalan terkendali dan tidak terkendali 

Kegagalan mesin dapat diklasifikasikan sebagai "terkendali" (contained) atau "tidak terkendali" (uncontained).

 Kegagalan mesin terkendali adalah kegagalan di mana semua komponen berputar internal tetap berada di dalam atau tertanam dalam selongsong mesin (termasuk bungkus penahan yang merupakan bagian dari mesin), atau keluar dari mesin melalui pipa ekor atau lubang asupan udara.
 Peristiwa mesin tidak terkendali terjadi ketika kegagalan mesin menyebabkan fragmen dari bagian mesin yang berputar menembus dan keluar melalui selongsong mesin.

Perbedaan teknis yang sangat spesifik antara kegagalan mesin terkendali dan tidak terkendali berasal dari persyaratan regulasi untuk desain, pengujian, dan sertifikasi mesin pesawat di bawah Bagian 33 dari Federal Aviation Regulations AS, yang selalu mensyaratkan mesin pesawat turbin dirancang untuk menahan kerusakan akibat kegagalan bilah rotor. Di bawah Bagian 33, produsen mesin diharuskan melakukan Uji lepas bilah (blade off testing) untuk memastikan penahanan serpihan jika terjadi pemisahan bilah.Blade containment and rotor unbalance tests. , 14 CFR 33.94, 1984 Fragmen bilah yang keluar dari lubang asupan atau knalpot masih dapat menimbulkan bahaya bagi pesawat, dan hal ini harus dipertimbangkan oleh perancang pesawat. Kegagalan mesin yang secara nominal terkendali masih dapat mengakibatkan bagian mesin terlepas dari pesawat selama bagian-bagian tersebut keluar melalui bukaan yang ada pada saluran masuk atau keluar mesin, dan tidak membuat bukaan baru pada selongsong mesin. Fragmen bilah kipas yang keluar melalui saluran masuk juga dapat menyebabkan bagian badan pesawat seperti saluran asupan dan bagian lain dari nacelle mesin terlepas dari pesawat karena deformasi dari energi kinetik sisa fragmen bilah tersebut.

Penahanan bagian yang berputar yang gagal adalah proses kompleks yang melibatkan energi tinggi, interaksi kecepatan tinggi dari banyak komponen mesin (misalnya, bilah yang gagal, bilah lainnya, struktur penahan, selongsong yang berdekatan, bantalan, penyangga bantalan, poros, baling-baling, dan komponen yang dipasang secara eksternal). Begitu peristiwa kegagalan dimulai, peristiwa sekunder yang bersifat acak dapat terjadi yang jalannya dan kesimpulan akhirnya tidak dapat diprediksi secara tepat. Beberapa interaksi struktural yang telah diamati mempengaruhi penahanan adalah deformasi dan/atau defleksi bilah, selongsong, rotor, rangka, saluran masuk, dan struktur penahan.

Kegagalan piringan (disk) turbin yang tidak terkendali dalam mesin pesawat menghadirkan bahaya langsung bagi pesawat serta awak dan penumpangnya karena fragmen piringan berenergi tinggi dapat menembus kabin atau tangki bahan bakar, merusak permukaan kendali terbang, atau memutus saluran cairan yang mudah terbakar atau saluran hidrolik.  Selongsong mesin tidak dirancang untuk menahan piringan turbin yang gagal. Sebaliknya, risiko kegagalan piringan yang tidak terkendali dimitigasi dengan menetapkan piringan sebagai bagian kritis keselamatan (safety-critical parts), yang didefinisikan sebagai bagian mesin yang kegagalannya kemungkinan besar akan menimbulkan bahaya langsung bagi pesawat.

 Kecelakaan kegagalan mesin tidak terkendali yang menonjol 
 National Airlines Penerbangan 27: sebuah McDonnell Douglas DC-10 yang terbang dari Miami ke San Francisco pada tahun 1973 mengalami kegagalan akibat kecepatan berlebih (overspeed) pada mesin General Electric CF6-6, yang mengakibatkan satu orang tewas.
 Dua penerbangan LOT Polish Airlines, keduanya menggunakan Ilyushin Il-62, mengalami kegagalan mesin tidak terkendali yang katastrofik pada tahun 1980-an. Yang pertama adalah pada tahun 1980 pada LOT Polish Airlines Penerbangan 7 di mana kendali penerbangan hancur, menewaskan seluruh 87 orang di dalamnya. Pada tahun 1987, pada LOT Polish Airlines Penerbangan 5055, kegagalan mesin kiri dalam (#2) merusak mesin kiri luar (#1), menyebabkan keduanya terbakar dan hilangnya kendali penerbangan, menyebabkan kecelakaan yang menewaskan seluruh 183 orang di dalamnya. Dalam kedua kasus tersebut, poros turbin di mesin #2 hancur karena cacat produksi pada bantalan mesin.
 Kecelakaan Tu-154 di dekat Krasnoyarsk (Aeroflot Penerbangan 3519) adalah kecelakaan besar yang terjadi pada 23 Desember 1984. Mesin No. 3 gagal saat menanjak, dan saat mencoba kembali mendarat, kebakaran menghancurkan sistem kendali. Dari 111 orang, hanya satu yang selamat. Penyebabnya adalah piringan (disk) tahap pertama yang hancur karena retakan kelelahan akibat cacat manufaktur senyawa titanium-nitrogen.
 Cameroon Airlines Penerbangan 786: sebuah Boeing 737 yang terbang antara Douala dan Garoua, Kamerun pada tahun 1984 mengalami kegagalan mesin Pratt & Whitney JT8D-15. Dua orang tewas.
 British Airtours Penerbangan 28M: sebuah Boeing 737 yang terbang dari Manchester ke Corfu pada tahun 1985 mengalami kegagalan mesin tidak terkendali dan kebakaran saat lepas landas. Lima puluh lima orang tewas karena menghirup asap. Kecelakaan ini membawa perubahan besar pada prosedur evakuasi pesawat.
 United Airlines Penerbangan 232: sebuah McDonnell Douglas DC-10 dari Denver ke Chicago pada tahun 1989. Kegagalan mesin belakang General Electric CF6-6 menyebabkan hilangnya seluruh sistem hidrolik. Ada 111 kematian. Sejak itu, desain mesin lebih fokus menggunakan bahan komposit berkekuatan tinggi untuk menahan serpihan.
 Baikal Airlines Penerbangan 130: starter mesin No. 2 pada sebuah Tu-154 gagal berhenti dan hancur secara tidak terkendali pada tahun 1994, memutus saluran bahan bakar dan hidrolik. Seluruh 124 orang di pesawat tewas.
 ValuJet Penerbangan 596: Sebuah DC-9 yang lepas landas dari Atlanta pada 1995 mengalami kegagalan piringan kompresor akibat inspeksi yang tidak memadai terhadap korosi.
 Delta Air Lines Penerbangan 1288: sebuah McDonnell Douglas MD-88 pada tahun 1996 mengalami kegagalan hub rotor kompresor yang retak pada mesin Pratt & Whitney JT8D-219. Dua orang tewas.
 TAM Penerbangan 9755: sebuah Fokker 100 pada tahun 2001 mengalami kegagalan mesin di mana fragmen menghancurkan jendela kabin, menyebabkan dekompresi yang menewaskan seorang penumpang.
 Qantas Penerbangan 32: sebuah Airbus A380 pada tahun 2010 mengalami kegagalan mesin Rolls-Royce Trent 900. Pesawat mendarat dengan selamat, namun seluruh armada A380 Qantas sempat dihentikan operasinya (grounded).
 British Airways Penerbangan 2276: sebuah Boeing 777-200ER pada tahun 2015 mengalami kegagalan mesin GE90 saat lepas landas di Las Vegas. Tidak ada korban jiwa.
 American Airlines Penerbangan 383: sebuah Boeing 767-300ER pada tahun 2016 mengalami kegagalan mesin kanan yang menghancurkan sayap luar. Tidak ada korban jiwa.
 Air France Penerbangan 66: sebuah Airbus A380 pada tahun 2017 mengalami kegagalan mesin katastrofik di atas Greenland. Pesawat dialihkan ke Goose Bay, Kanada, dan mendarat dengan selamat.

 Referensi 

Artikel ini mengandung teks dari publikasi National Transportation Safety Board Amerika Serikat yang dapat ditemukan di sini . Sebagai karya Pemerintah Federal Amerika Serikat, sumber ini berada dalam domain publik dan dapat diadaptasi secara bebas sesuai dengan USC Judul 17; Bab 1; §105 (lihat Wikipedia:Public Domain).

Kategori:Turbin
Kategori:Mesin jet
Kategori:Keselamatan penerbangan
Kategori:Risiko penerbangan
Kategori:Operasi pesawat darurat
Kategori:Mesin pesawat