辅助动力装置(auxiliary
功率 unit,APU),是航空动力系统中的一套不依赖机外能源、完整独立的特殊系统,也是大中型飞机和大型直升机的必备装置。
辅助动力装置在航空器上的应用始于20世纪50年代末,当时主要作为机载起动能源,为主
发动机的起动提供压缩空气源或轴功率,但热循环效率不高。20世纪60年代末采用了单独的压气机即负载压气机作为压缩空气源。随着航空技术的发展,辅助动力装置已经成为现代军民用飞机不可缺少的
关键设备。辅助动力装置可分为两类:一类仅输出机械功,用以驱动直流或交流发电机;另一类同时输出机械功与压缩空气。辅助动力装置一般由小型燃气涡轮发动机、带减速器的功率输出轴、压缩空气输出口,以及自动控制装置等组成。
辅助动力装置具有高可靠性、长寿命和低耗油率等优点。辅助动力装置主要有三大作用:在地面起动飞机主
发动机;向座舱空调系统供应压缩空气;向飞机电网供电。
APU的作用是 向飞机独立地提供电力和压缩空气(也有些只提供电力),少量的APU可以向飞机提供附加推力。飞机在地面上起飞前,由APU供电或供气来启动主发动机,从而不需依靠地面电源或气源车来启动发动机。在地面时APU提供电力和压缩空气(
波音公司787系列除外),保证客舱和驾驶舱内的照明和空调,在飞机起飞时使发动机功率全部用于地面加速和爬升,改善了起飞性能。降落后,仍由APU供应电力照明和空调,使主
发动机提早关闭,从而节省了燃油,降低机场噪声。
通常在飞机爬升到一定高度(5000公尺以下)辅助动力装置关闭.但在飞行中当主发动机空中停车时, APU可在一定高度(一般为10000公尺)以下的高空中及时启动,为发动机重新启动提供动力。
辅助动力装置的核心部分是一个小型的燃气涡轮发动机,大部分是专门设计的,也有一部分由涡桨发动机改装而成,一般装在机身最后段的尾锥之内,在机身上方垂尾附近开有进气口,排气直接由尾锥后端的排气口排出。
发动机前端除正常压气机外装有一个工作压气机,它向机身前部的空调组件输送高温的压缩空气,以保证机舱的空调系统工作同时还带动一个
发电机,可以向飞机电网送出115V的三相电流。APU有自己单独的电动起动机,由单独的电池供电,有独立的附加齿轮箱、润滑系统、冷却系统和防火装置。它的燃油来自飞机上总的燃油系统。
APU是动力装置中一个完整的独立系统,但是在控制上它和整架飞机是一体的。它的控制板装在驾驶员上方仪表板上,它的启动程序、操纵、监控及空气输出都由电子控制组件协调,并显示到驾驶舱相关位置,如EICAS的屏幕上。
现代化的大、中型
客机上,APU是保证
发动机空中停车后再启动的主要装备,它直接影响飞行安全。APU又是保证飞机停在地面时,客舱舒适的必要条件,这会影响旅客对乘机机型的选择。因此APU成为飞机上一个重要的不可或缺的系统。
有特殊航空器上的APU装置由于其各系统的特殊设计不供气只供电,如
波音787系列,由于其特殊设计,它的APU只供电,空调由APU供电使其工作,发动机装有电动起动机,由APU供电启动发动机。其APU装有两个230V交流225kW变频发电机,电源经过变频、整流、变压分配后形成飞机的4种电源模式,即传统的115V交流、28V直流和新的230V交流、270V直流航空器。其中230V交流和270V
DC电源主要用于以往由气源系统驱动的系统部件。
还有一些航空器由APU供电启动
发动机,但仍保留气源系统,应用于以前一些装有小功率发动机的航空器,如国产的运-7,运-8。