Prinsip Dasar Sheet Metal Repair

         Tujuan utama perbaikan pesawat terbang adalah untuk mengembalikan bagian-bagian yang mengalami kerusakan ke kondisi aslinya. Terkadang strength (kekuatan) merupakan kebutuhan utama yang dibutuhkan dalam suatu perbaikan struktur, tetapi terdapat aspek lain yang dibutuhkan dalam suatu perbaikan struktur pesawat terbang. Sebagai contoh, fuel tank harus terlindung dari kebocoran; cowling dan fairing harus memiliki bentuk streamline dan dapat menambah estetika. Oleh karena itu, kita harus menentukan jenis perbaikan apa yang harus kita lakukan agar sesuai dengan kebutuhannya.

        Sebuah inspeksi kerusakan dan perkiraan yang akurat untuk menentukan jenis perbaikan yang akan dilakukan merupakan langkah yang paling penting untuk dilakukan sebelum melakukan perbaikan. Inspeksi tersebut termasuk memperkirakan jenis perbaikan yang akan dilakukan; jenis patch yang akan dipakai, jenis, ukuran, dan jumlah rivet yang akan dipakai; dan kekuatan, ketebalan, serta jenis material yang dibutuhkan dengan tujuan agar repair member tersebut tidak jauh lebih berat namun memiliki kekuatan yang sama dengan struktur aslinya.

Ketika mencari kerusakan pada sebuah pesawat, pemeriksaan secara luas pada struktur penting dilakukan. Ketika terdapat komponen yang mengalami kerusakan, pemeriksaan pada struktur dimana komponen itu terpasang juga harus dilakukan karena kekuatan kerusakan mungkin saja menyebar ke area yang lebih luas.

Nondestructive inspection (NDI) juga digunakan sebagai kebutuhan ketika memeriksa kerusakan. Dengan menggunakan NDI, kita dapat mengetahui dan mencegah sebuah kerusakan berkembang menjadi kerusakan yang fatal dan berbahaya. Teknisi yang terlatih dan berpengalaman dapat mendeteksi kerusakan secara akurat dan handal. Beberapa kerusakan yang biasanya ditemukan melalui NDI diantaranya korosi, pitting, heat/stress crack, dan discontinuity of metal.

Dalam perbaikan sheet metal pesawat terbang penting diperhatikan:

-      Menjaga kekuatan aslinya (Maintain original strength)

-      Menjaga bentuk aslinya (Maintain original contour)

-      Meminimalkan berat (Keeping weight to a minimum)

Maintaining Original Strength

Beberapa aturan dasar harus diperhatikan apabila melakukan perbaikan dengan konsep ‘maintaining original strength’.

Pastikan luas daerah splice atau patch yang akan digunakan sama atau lebih besar daerah yang mengalami kerusakan. Untuk mengurangi kemungkinan terjadinya crack yang berasal dari ujung patch, maka dapat dilakukan dengan membuat patch yang berbentuk oval atau lingkaran. Apabila harus membuat patch yang berbentuk persegi panjang, maka harus dibuat lengkungan di tiap ujungnya dengan radius yang tidak kurang dari ½ inci. Apabila patch digunakan untuk menahan beban tekan dan beban tekuk, maka patch harus diletakkan pada bagian luar struktur agar dapat menahan beban yang lebih besar.

Jenis material yang digunakan untuk mengganti atau memperkuat struktur yang rusak harus sama dengan struktur aslinya. Apabila sebuah material pengganti yang digunakan lebih lemah daripada struktur aslinya, maka tebalnya harus dibuat lebih besar untuk membuat kekuatan yang sama. Sebuah material yang lebih kuat namun lebih tipis tidak dapat digunakan untuk mengganti struktur asli karena sebuah material bisa saja memiliki kekuatan tarik yang lebih besar tapi memiliki tekanan yang lebih kecil dari material lainnya, dan sebaliknya. Jenis material dan ketebalan yang dapat digunakan sebagai material pengganti biasanya terdapat pada Structure Repair Manual (SRM) yang dikeluarkan oleh pabrik pesawat.

Ukuran rivet yang akan digunakan dapat ditentukan dengan melihat rivet yang digunakan pabrik pesawat pada baris rivet di bagian struktur yang tidak dilakukan perbaikan. Metode lainnya adalah dengan menggunakan perkalian antara tebal skin pesawat dikali tiga dan kemudian digunakan rivet yang sedikit lebih besar. Sebagai contoh apabila skin pesawat tebalnya 0,04 inci, kalikan 0,04 inci dengan tiga, maka hasilnya adalah 0,12 inci. Kemudian digunakan rivet yang sedikit lebih besar dari 0,12 inci yaitu 0,125 inci (¹/₈ inci).

Maintaining Original Contour

Melakukan perbaikan dengan konsep ‘maintain original contour’ berarti menjaga bentuk asli bagian struktur yang diperbaiki. Contohnya apabila melakukan repair di bagian leading edge sebuah sayap, maka patchnya harus tetap dibuat aerodinamis agar tidak menimbulkan gaya hambat. Perbaikan dengan konsep ini terutama digunakan untuk membuat patch pada bagian luar skin pesawat berkecepatan tinggi.

Keeping Weight to a Minimum

Artinya tetap menjaga berat struktur dan komponen yang digunakan saat melakukan perbaikan seminimal mungkin. Dengan konsep ini, kita harus membuat ukuran patch seminimal mungkin dan tidak menggunakan rivet berlebih dari yang dibutuhkan. Dalam beberapa kasus, perbaikan dapat menggangu keseimbangan struktur pesawat. Penambahan berat dalam setiap perbaikan dapat membuat pesawat menjadi tidak seimbang dan memerlukan pengaturan kembali pada trim tab dan balance tab. Apabila dilakukan perbaikan pada flight control kemudian terjadi penambahan berat, maka sangat penting untuk melakukan pemeriksaan keseimbangan untuk menentukan apakah flight control tersebut masih berada dalam batas keseimbangannya atau tidak.

diterjemahkan dari Aviation Maintenance Handbook - Airframe vol.1, FAA.

Perbaikan Pada Struktur Stressed Skin Pesawat

         Kerusakan kecil pada bagian luar skin pesawat dapat diperbaiki dengan memasang patch di bagian dalam daerah yang mengalami kerusakan. Filler plug dipasang pada lubang yang telah dibuat pada daerah skin yang mengalami kerusakan. Filler tersebut membentuk permukaan yang smooth yang dibutukan untuk kebutuhan aerodynamic smoothness sebuah pesawat. Ukuran dan bentuk patch ditentukan oleh jumlah rivet yang dibutuhkan pada perbaikan. Jumlah rivet dapat ditentukan dengan menggunakan rumus. Patch harus memiliki material yang sama dengan material skin yang akan direpair dan juga memiliki ketebalan yang sama dengan skin aslinya.

       Patch

       Skin patch dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu nonflush patch dan flush patch.

       Nonflush patch

       Nonflush patch adalah jenis patch yang dipasang di bagian luar permukaan skin pesawat terbang. Patch tersebut dipasang tumpang-tindih dengan skin kemudian dikencangkan dengan rivet. Nonflush patch digunakan pada kebanyakan daerah yang tidak terlalu mengutamakan aerodynamic smoothness.

       Ketika melakukan perbaikan terhadap crack atau lubang kecil menggunakan nonflush patch, kerusakan harus dibersihkan dan dihaluskan terlebih dahulu. Pada pengerjaan perbaikan crack, perlu dibuat lubang kecil di setiap ujung crack sebelum memasang patch. Lubang-lubang tersebut dapat mengurangi tekanan pada titik tersebut dan mencegah crack menjadi menyebar. Ukuran patch harus cukup besar untuk dipasangi rivet. Patch dapat berbentuk lingkaran, persegi, atau persegi panjang. Apabila patchnya berbentuk persegi atau persegi panjang, maka ujungnya harus dibuat melingkar dengan radius tidak lebih kecil dari ¼ inci.

       Flush Patch

       Flush patch adalah metode perbaikan skin pesawat dengan memasang filler patch yang rata dengan skin pesawat. Filler ini kemudian diperkuat dengan doubler plate yang dirivet di bagian dalam skin. Ukuran filler harus sama dengan ukuran lubang yang telah dibuat pada skin pesawat, dan jenis materialnya pun harus sama dengan material skin pesawat. Pada flush patch ini digunakan jenis rivet countersunk yang memiliki kepala yang rata karena metode ini digunakan pada area yang mengutamakan aerodynamic smoothness.

diterjemahkan dari Aviation Maintenance Handbook - Airframe vol.1, FAA.

Aircraft Rivet

Untuk membentuk sebuah struktur pesawat, lembaran-lembaran skin pesawat harus dikencangkan antara yang satu dengan yang lain. Pengencangan tersebut biasaya dilakukan dengan menggunakan solid rivet yang terbuat dari paduan aluminum. Rivet adalah sebuah perangkat untuk mengencangkan dua buah lembaran logam. Rivet berbentuk silinder kecil dengan kepala yang dibentuk sesuai dengan kebutuhannya. Kepala bagian atas rivet disebut dengan factory head sedangkan bagian bawahnya disebut dengan bucktail. Pada pengaplikasiannya, rivet  dimasukkan ke dalam lubang yang telah dibuat dengan menggunakan bor dengan ukuran diameter yang sedikit lebih besar dari diameter rivet tersebut, kemudian kepala rivet dipukul berulang-ulang dengan menggunakan rivet gun yang biasanya bertenaga pneumatik, sedangkan bagian bawahnya ditahan dengan menggunakan bucking bar.

Sambungan dengan menggunakan rivet bukan merupakan sambungan yang kedap udara atau kedap air, kecuali digunakan seal atau lapisan khusus. Karena rivet dipasang secara permanen, maka untuk melepasnya kembali perlu dilakukan pengeboran.

Dua buah jenis rivet yang biasa digunakan untuk pesawat adalah jenis solid rivet yang harus menggunakan bucking bar sebagai penahan di bagian bawah, dan special rivet yang digunakan ketika penggunaan bucking bar tidak mungkin dilakukan.

Rivet yang digunakan untuk pesawat terbang berbeda dengan rivet pada umumnya. Rivet standar tidak boleh digunakan untuk mengganti penggunaan rivet pesawat terbang. Rivet pesawat terbuat dari material yang sangat berbeda dengan rivet standar, sehingga memiliki kekuatan dan kemampuan unutuk menahan beban geser yang berbeda juga.

            Material Rivet

Material yang digunakan untuk kebanyakan aircraft solid rivet adalah paduan aluminum. Kekuatan dan temper condition pada rivet dengan material paduan aluminum dapat diketahui dengan angka dan huruf. Jenis material yang biasanya dipakai adalah: rivet 1100, 2017-T, 2024-T, 2117-T, dan 5056.

Rivet 1100 dibuat dari  99,45% aluminum murni. Rivet jenis ini sangat lunak, dan biasanya digunakan untuk merivet lembaran aluminum yang lunak juga seperti tipe 1100, 3003, dan 5052 yang digunakan sebagai bagian non-struktural pesawat yang tidak membutuhkan kekuatan sebagai faktor utama.

Rivet 2117-T dikenal sebagai “field rivet”, yang sering digunakan untuk merivet struktur yang terbuat dari paduan aluminum. Rivet 2117-T dibutuhkan secara luas karena pada jenis ini dapat digunakan pada berbagai kondisi tanpa harus dilakukan heat treatment terlebih dahulu. Rivet jenis ini juga memiliki ketahanan korosi yang tinggi.

Rivet 2017-T dan 2024-T digunakan pada struktur berbahan paduan aluminum yang membutuhkan kekuatan lebih besar. Rivet tersebut dikenal sebagai “ice box rivets” karena setelah dipanaskan perlu disimpan di lemari pendingin sebelum digunakan kembali. Sebelum digunakan kembali, rivet 2017-T harus didiamkan selama 1 jam setelah dikeluarkan dari lemari pendingin, sedangkan rivet 2024-T selama 10 atau 20 menit.

Rivet 5056 digunakan untuk merivet struktur yang terbuat dari material paduan magnesium karena memiliki ketahanan korosi yang sangat baik.

Rivet baja ringan digunakan untuk merivet bagian-bagian yang terbuat dari bahan baja. Rivet baja ringan yang memiliki ketahanan korosi biasanya digunakan pada bagian firewalls, exhaust stack brackets, dan struktur-struktur sejenisnya.

Rivet monel digunakan untuk merivet bagian-bagian yang berbahan paduan baja nikel. Pada beberapa kasus rivet jenis ini dapat diganti dengan rivet baja yang tahan korosi.

             Identifikasi Rivet

Tanda yang terdapat pada kepala rivet digunakan untuk mengklasifikasi karakteristik rivet tersebut. Tanda-tanda tersebut dapat berupa sebuah titik timbul, sebuah titik cekung, dua buah garis timbul, dan sebagian rivet tidak memiliki tanda pada kepalanya.

Perbedaan tanda pada kepala rivet tersebut mengindikasikan perbedaan komposisi material pembentuk rivet  tersebut. Seperti yang dijelaskan sebelumnya, rivet dibuat dari material yang berbeda-beda.

Rivet dengan kepala bundar (roundhead rivet) digunakan untuk bagian interior pesawat terbang. Roundhead rivet memiliki permukaan atas yang bundar dan dalam. Kepala rivet jenis ini cukup besar untuk memperkuat lembaran-lembaran logam di sekitar lubang dan juga memiliki ketahanan terhadap beban tarik.

Rivet dengan kepala datar (flathead rivet) juga digunakan pada struktur interior pesawat terbang. Rivet jenis ini digunakan ketika kekuatan maksimum dibutuhkan dan jarak antar rivet tidak mencukupi apabila menggunakan roundhead rivet.

Brazier head rivet memiliki kepala yang berdiameter besar, yang membuatnya lebih mudah untuk diaplikasikan pada lembaran logam yang tipis. Brazier head rivet memiliki bentuk yang cukup aerodinamis sehingga sering digunakan untuk merivet bagian permukaan luar skin pesawat, terutama pada bagian belakang badan pesawat dan empennage.

Universal head rivet merupakan kombinasi dari roundhead, flathead, dan brazier head. Rivet jenis ini digunakan pada konstruksi pesawat terbang dan perbaikan pada bagian luar dan bagian dalam pesawat terbang. Rivet ini dapat digunakan sebagai pengganti untuk rivet jenis roundhead, flathead, dan brazier head apabila dibutuhkan.

Countersunk head rivet memiliki permukaan atas yang rata namun semakin tirus ke bawah, pada saat pengaplikasiannya kepala rivet ini tidak menonjol keluar lubang sehingga rata dengan permukaan skin pesawat terbang dan menjadikan permukaan yang lebih smooth dibandingkan dengan jenis rivet lainnya. Sudut ketirusan pada rivet jenis ini bervariasi mulai dari 78^o hingga 120^o,  tapi yang memiliki sudut 100^o lah yang paling banyak digunakan.  Countersunk head rivet sering kali digunakan untuk permukaan eksterior pesawat terbang karena rivet ini tidak banyak menimbulkan gaya hambat dan turbulensi ketika terkena aliran udara.

Setiap jenis rivet diidentifikasi dengan part number nya, sehingga pengguna dapat memilih rivet dengan benar untuk pekerjaannya. Jenis-jenis kepala rivet dibedakan menurut standarisasi Airforce-Navy dan Military Standard. Angka dan jenis kepala rivet yang paling sering digunakan untuk pesawat terbang antara lain :

a)      AN426 atau MS20426 : countersunk head rivets

b)      AN430 atau MS20430 : roundhead rivets

c)      AN441 :  flathead rivets

d)     AN456 : brazier head rivets

e)     AN470 atau MS20470 :  universal head rivets

Selain itu juga terdapat huruf dan angka tambahan untuk part number. Huruf-huruf tersebut untuk mengetahui paduan yang dipakai pada rivet tersebut, sedangkan angka-angkanya dipakai untuk mengetahui besar diameter dan panjang rivet tersebut. Huruf-huruf yang biasanya digunakan untuk menunjukkan paduannya antara lain :

a)      A : paduan aluminum, komposisi 1100 atau 3003

b)      AD : paduan aluminum, komposisi 2117-T

c)      D : paduan aluminum, komposisi 2017-T

d)      DD : paduan aluminum, komposisi 2024-T

e)      B : paduan aluminum, komposisi 5056

f)       C : tembaga

g)      M : monel

Angka pertama yang ditulis setelah huruf-huruf tersebut menunjukkan diameter rivet dalam pertigapuluhdua inci. (Contoh : 3 menunjukkan ³/₃₂ inci, 5 menunjukkan ⁵/₃₂ inci, dan seterusnya).

Angka terakhir yang ditulis, dipisahkan oleh tanda strip setelah angka sebelumnya menunjukkan panjang rivet dalam perenambelas inci. (Contoh : 3 menunjukkan ³/₁₆ inci, 5 menunjukkan ⁵/₁₆ inci, dan seterusnya).

 Contoh untuk mengidentifikasi sebuah rivet adalah sebagai berikut:

Jenis Defect pada Pesawat Terbang

Terdapat beberapa jenis kerusakan (defect) yang sering dijumpai pada pesawat terbang, antara lain :

1.      Brinelling, defect yang terjadi pada permukaan  part dengan radius kecil akibat mendapatkan beban yang tinggi (berat)

2.      Burnishing, yaitu defect akibat gesekan terhadap permukaan dengan lembut oleh permukaan yang keras

3.      Burr, defect ini diwujudkan dengan perubahan dimensi (perpanjangan/pembesaran) permukaan pada logam tipis, kecil/ringan yang biasanya dapat dilihat pada area lubang  atau bagian sisi ujung daripada part

4.      Corrosion, hilangnya sebagian dari  part akibat proses kimia atau elektrokimia, contoh : karat besi merupakan produk dari korosi

5.      Crack, pemisahan menjadi dua bagian terhadap fisik permukaan logam yang biasanya ditunjukkan dengan bentuk garis tipis/halus membentang atau memotong permukaan logam akibat stress yang berlebih pada titik tertentu

6.      Cut, kehilangan/terkikisnya sebagian dari pada logam  yang biasanya terjadi pada pipa/bushing dan sejenisnya  akibat dari proses mekanikal, contoh yang sederhana adalah : mata gergaji, lambat laun akan tumpul (menumpulnya mata gergaji tersebut berarti sebagian daripada part terkikis akibat barang lain)

7.      Dent, permukaan logam yang tertekuk/terlipat akibat benturan atau tabrakan dengan benda lain yang keras

8.      Erosion, berkurangnya permukaan logam akibat aksi atau pengaruh mekanikal lingkungan, seperti gesekan terjadi dengan kotoran (debu,chip, dsb.) yang lambat laun akan mengikis terhadap permukaan logam daripada part tersebut

9.      Chattering, kerusakan logam akibat adanya vibrasi lingkungan

10.  Galling, kerusakan terhadap permukaan logam yang lunak akibat gesekan/gerakan dengan barang yang lebih keras, sehingga sebagian permukaan barang yang lebih lunak tadi akan menempel/merapat pada barang yang lebih keras

11.  Gouge, kerusakan yang berupa lekukan pada permukaan logam akibat terkena tekanan berat yang langsung pada permukaan tersebut

12.  Inclusion, kelebihan dari hasil proses pembuatan (manufacturing), seperti yang terjadi pada Raw Material seperti : Rod, Bar, Pipa, baik akibat proses Rolling atau Forging/Casting

13.  Nick, Retak/Pecah lokal (di area tertentu) yang biasanya di bagian sisi pinggir atau ujung barang

14.  Pitting, kerusakan yang  sifatnya lokal yang berupa lubang-lubang kecil yang terdapat dipermukaan logam

15.  Scratch, permukaan barang yang terkoyak/tergores  yang biasanya dari akibat tekanan dari benda lain secara langsung

16.  Score, permukaan barang yang tergores relatif lebih dalam daripada scratch akibat tekanan benda lain secara langsung

17.  Stain, perubahan warna akibat faktor lingkungan, sehingga barang tersebut apabila diperhatikan akan terjadi perbedaan warna

18.  Upsetting, pergeseran sisi/ujung material yang melewati kontur atau permukaan awal (originalnya) 

A320 Family Ties

Before we design an aircraft, there are a lot of people we listen to:

- the businessman is interested in saving time,

- the cabin crew want the aircraft to be user friendly,

- the ground crew want easy maintenance,

- the pilot wants the aircraft to be dependable and easy to handle,

- management are interested in the bottom line and our sales team want an aircraft that can go out and beat the competition with.

So when we have done the listening, we started to design a new generation150 seat. And what we design has been a great success on original linesall over the world.With the latest electronics Flight By Wire control and a new approachto the man machine interface, the A320 really is the state of the art incommercial aviation. But to the Airbus Industry approach to the successis to go further.

By getting our ideas clear at the design stage we have made the A320 the start of a real family.

For example, to stretch the 150 seat A320 into a 190 seat A321 we have simply to make local re-enforcements to the wing and center section and some minor changes to the flight control software. The rest could stay virtually the same.The A321 is an A320 with two extra fuselage sections and room for 36 more paying customers. In the same way we have been able to shorten the A320 to create the A319, the most economic member of the family.These three aircrafts between them cover the needs of the airlines from 124 to 185 seats.This family design makes it easier for an airline to cope with daily or seasonal variations in traffic and keep maintenance costs down because of the fleet effect.

COMFORT

The family effect is all the greater because the initial design was right. For passengers, this means an aircraft that is comfortable and convenient in every class.The versatility of the single aisle cabin lets operate as to match the market. First, business or economy class layouts as passenger demand requires. On regional flights, this means an equal comfort and useful flexibility for the airline.

FLEXIBILITY

The cabin intercommunication system makes it easy to vary cabin configuration. With the wide aisle, cabin crew and passengers can move more easily. A standard A321 with 196 passengers has a turn round time of only 34 minutes and this reduces to 29 minutes with the wide aisle option, 11 minutes faster than the competition.

EFFICIENCY

When the baggage isn't left behind, the cargo compartments can be unloaded and reloaded well within the passenger turn round time. 70% of A320 users have opted for the containerization system based on the LD 3 standard. A wise choice when you consider the increasing proportion of an airline income that comes from freight. Although the A321 is only 18% longer than the A320, its underfloor capacity is 40% greater, room for three more containers.

TECHNOLOGY

Advanced composite materials and the best aluminum alloys produce arugged yet light airframe. High structural efficiency directly reduces operating costs.The A321 and A319 are assembled in Germany at a purpose built Deutsch Airbus plant.Since potential corrosion problems are addressed at source, structural inspection programs are simplified reducing maintenance costs and enhancing resell value. More advanced technology can be seen in the wings which are lighter and optimized for computer control flight. Because of better aerodynamics, they made the A320 and the A321 the most fuel efficient commercial jets on the market.

RANGE

The Airbus A321 cost per passenger mille is by far the lowest in its category.The A319 has the lowest fuel consumption.The engines too interface with the flight by wire controls and the autopilotsystem. The whole family has the same man machine interface. The Primary Flight Display alone replaces six conventional electromagnetic instruments. Information is displayed on a six cathode ray tubes when it is needed, thus reducing the crew's workload.A major asset of computer-aided design is ease of access to system operation parameters. This is an advantage for the Centralized Fault Display System (CFDS), the key to maintenance guidance.

Any failure is analyzed, the faulty component identified, the diagnosis made, and if necessary the information is transmitted to the ground in real time for time saving repair.The A320 family ties really come into their own when it comes to maintenance. Virtually all despairs, test devices and procedures are identical. No need for extra stocks or special training or facilities in service staff are available for the whole family.

FLEET ADVANTAGE

In terms of maintenance operating A320s, A321s and A319s is the same as operating a single type. The savings are enormous, common equipment, common staff. For cabin crew, the cabin is a just a little longer or shorter. For pilots the aircraft are virtually the same. They react in the same way to the same commands. This is true of all Airbus Industry new generation aircraft from the A319 to the four engine A340. The simulator is common to the whole family. Basic crew conversion costs are therefore much lower for airlines, which base their fleets on Airbus technology. Because the crews can be used on different aircraft, operations are more flexible and efficient.

Designing a 192/200 seater based on the A320 was a natural step. The cost effectiveness of the idea is even clearer in market forecast. The advent of the A319 is perhaps even more inhibitive. Now airlines can adapt a slack operating periods and expand their commercial networks to second relines while keeping the fleet effect. The A319 opens up development perspectives for smaller airlines too by providing them now with a high quality aircraft that would go on being attractive. By founding the first real family of aircraft, Airbus Industry has created a novel concept based on standardization and maximum commonality. We have provided the market with three cost effective aircrafts, which operate efficiently together.

This family works as a team.

from A320 Technical Training Manual