apu

از آنجا که موتورهای جت برای آغاز به کار باید حداقل به 20 درصد بالاترین دور خود برسند برای استارت موتورهای هواپیما نیازمند وسیله‌ای برای تامین این دور اولیه هستیم. این کار وظیفه اصلی بخشی به نام (APU) Auxiliary Power Unit است. در واقع APU خود یک موتور جت کوچک و سبک‌وزن  است (عمدتاً توربوشفت) که توان مورد نیاز هواپیما را در بسیاری موارد تامین می­کند. به عنوان مثال در هنگام روشن کردن موتور ابتدا APU با یک استارتر الکتریکی روشن شده و پس از دریافت هوای کمپرس شده از APU توسط توربین سیستم استارتر، کار موتور اصلی آغاز می‌شود. با اینکه محل نصب APU ها در انواع هواپیماهای نظامی و غیرنظامی متفاوت است، اما APU معمولا در قسمت عقبی بدنه نصب شده و خروجی آنها به صورت لوله کوچکی از دم هواپیما خارج می‌شود که قابل مشاهده نیز می‌باشد.

شکل زیر محل نصب APU بر روی یک فروند هواپیمای بوئینگ 737 را نشان می‌‌دهد:

شکل 1

از دیگر موارد استفاده از APUها تامین انرژی برای سیستم تهویه مطبوع و تامین انرژی الکتریکی برای هواپیماست. در کل نقش APU در هواپیما شامل موارد زیر می­شود:

       استارت اولیه موتور

       تامین توان برای سیستم تهویه مطبوع

       تامین برق لازم برای سیستم­های الکتریکی (در برخی موارد)

در صورت ایجاد مشکل برای APU ، هواپیما منبع الکتریکی خود را از دست خواهد داد. بنابراین در این موقعیت در تاریکی مطلق قرار گرفته و قادر به ادامه مسیر خود نخواهد بود. همچنین بارها رخ داده است که APU سهواً توسط خلبان خاموش شده باشد که منجر به سوانحی نیز شده است. جالب است بدانید که بیشترین سانحه در اثر نقص APU برروی ایرباس سری 300،  A300 رخ داده است. در این هواپیما به دفعات سیستم APU از کار افتاده و منجر به بروز سوانحی شده است.

عملکرد APU ها در پرواز شاتلهای فضایی نیز از اهمیت خاصی برخوردار است. از آنجائی که در این شاتلها موتور اصلی تنها برای Lift Off طراحی می‌شود، APUها باید فشار هیدرولیکی لازم برای سیستمهای فرعی خاصی از جمله ارابه فرود، ترمزها، راکت موتور و حرکت سطوح کنترلی را هم تامین نمایند. 

 

شکل 2: یک APU ساخت Honeywell برای استفاده در مدل های کوچکتر ایرباس

ابعاد و ویژگیهای APU در موتور هلیکوپترهای شینوک بدین صورت است:

وزن (به همراه سیال درون آن): 74.8 پوند

طول: 33 اینچ

عرض: 14 اینچ

ارتفاع: ۲۴ اینچ

ظرفیت مخزن سوخت: ۲.۸ لیتر

اجزا اصلی APU شامل موتور توربین گازی، موتور پمپ هیدرولیکی، واحد کنترل سوخت، ژنراتور AC و accessory drive  است. واحد توالی ساز الکترونیکی (ESU)  نیز در قسمت سمت چپ کابین نصب می‌شود. این واحد عملکرد APU ، سرعت و دمای گازهای خروجی از آن را کنترل کرده و مرتبا این پارامترها را با مقادیر مجازشان مقایسه می‌نماید  و در صورت تجاوز از این حد مجاز و یا آتش گرفتگی، به طور اتوماتیک APU را خاموش می‌کند.

اگرچه توان بیشتر APUها بوسیله موتورهای توربین گازی کوچک تامین می‌شود، اما در نمونه‌‌های اخیر طراحی شده برای این منظور از موتورهای Wankel استفاده می‌شود. این موتورها با تولید نسبت بیشتری از توان به وزن در مقایسه با موتورهای پیستونی، از نظر اقتصادی نیز بهتر از موتورهای توربینی معمولی می‌باشند.

انواع مختلفی از APU وجود دارند. از جمله: موتورهای شمعی، موتورهای احتراقی و توربینهای گازی و ... اما به دلایل زیر استفاده از موتور دیزل تزریقی در مرکز توجه قرار دارد:

       1- کارایی بالاتر (حداکثر 40%)

2- راندمان سوخت بالاتر (20-35% بیشتر)

3- انتشار کمتر گاز CO₂ (10-20% کمتر)

4- بخارات متصاعد نزدیک به صفرمی‌باشد.

5- مقبولیت  در اروپا

 APU گازوئیلی با موتور پیستونی اولین بار در سال 1916 در هواپیمای Night Hawk Scout استفاده شد. هواپیمای بوئینگ 727 نیز اولین هواپیمایی بود که از توربین گازی استفاده نمود.