Unitate auxiliară de putere

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Un APU al unui Airbus A320 .

Unitatea de alimentare auxiliară ( APU ) este o unitate de alimentare auxiliară instalată la bordul unui vehicul pentru producerea de energie care nu este utilizată direct în scopuri propulsive. Se găsește de obicei pe avioanele de transport [1] , dar și pe unele vehicule hibride [2] sau terestre mari [3] .

Avioane

Un APU modern utilizat în câmpul aeronautic constă dintr-o turbină cu gaz de dimensiuni mici, care, conectată la sistemul electric și pneumatic al aeronavei, permite furnizarea de energie către sistemele de la bord atunci când motoarele sunt oprite sau în cazul în care a unei defecțiuni a sistemului. [1]

Istorie

Unul dintre primele APU-uri care a fost utilizat pe o aeronavă a fost un motor pe benzină cu cinci cilindri, de 5 CP , montat pe avionul de recunoaștere Pemberton-Billing PB31 Nighthawk , în 1916. [4] Boeing 727 , în 1963, a fost primul avion de zbor să utilizeze o turbină cu gaz ca APU, permițându-i să funcționeze în aeroporturi regionale mici, fără ajutorul echipamentelor de la sol. Deși în trecut APU-urile au fost instalate în diferite părți ale diferitelor avioane militare și comerciale, în avioanele moderne sunt montate pe coadă [5] . Eșapamentul de la APU, un tub mic care iese din coada avionului, poate fi văzut în majoritatea avioanelor moderne.

APU-urile care echipează aeronavele cu motor bilateral extins ( ETOPS) sunt dispozitive de siguranță esențiale, deoarece oferă o rezervă de energie electrică și aer comprimat în cazul unei defecțiuni a motorului sau a motorului. În timp ce unele APU-uri nu se pot aprinde în timp ce aeronava zboară la altitudine mare, acest tip de APU trebuie să poată aprinde până la altitudini egale cu maximul realizabil de aeronavă. Cererile recente au impus ca APU să fie lansat până la 43.000 de picioare (13.000 m).

În cazul unei defecțiuni a APU, este necesară o unitate externă de alimentare la sol pentru a alimenta sistemele aeronavei și a porni motoarele la sol.

Tehnică

Eșapamentul APU instalat pe un Airbus A380 .

Un APU tipic instalat pe o aeronavă de transport comercial constă din trei părți principale: generatorul de gaz, sistemul de purjare a aerului comprimat și cutia de viteze. [6]

Generatorul de gaz este turbina cu gaz care transformă energia chimică a combustibilului, făcându-l disponibil sub formă de energie pneumatică sau mecanică. Energia pneumatică (aer comprimat) se obține prin extragerea aerului din compresorul generatorului de gaz prin intermediul supapelor de reglare.

O unitate de reducere a angrenajului conectează arborele de acționare al generatorului de gaz la priza de putere pe care pot fi montate generatoare electrice sau pompe hidraulice și la accesoriile necesare funcționării APU-ului în sine, cum ar fi pompa sistemului de lubrifiere și injecția de combustibil. Pe unele APU-uri, generatorul electric poate funcționa și ca un motor de pornire, eliminând astfel necesitatea conectării unui motor suplimentar pentru aprinderea acestuia.

APU-urile constând din celule de oxid solid capabile să furnizeze energia electrică necesară sunt de asemenea studiate. [7]

Funcțiile APU

Funcția principală a APU-ului unui avion este de a furniza energia necesară pornirii motoarelor principale. Pentru a porni un motor cu turbină este necesar să se aducă viteza de rotație la o astfel de valoare (de obicei între 20 și 30% din viteza maximă) care permite o compresie suficientă pentru a asigura aprinderea combustibilului în camera de ardere și pentru a garanta autosuficiența. De la acea viteză de rotație în sus, motorul este capabil să accelereze în mod autonom până la viteza de funcționare dorită, fără aport de energie externă. Motoarele cu turbină mai mici sunt de obicei pornite de un motor electric care, printr-o cutie de viteze, rotește arborele cotit. Motoarele mai mari folosesc, în locul motorului electric, o turbină acționată de aer comprimat furnizat de sistemul pneumatic. Deoarece energia necesară pentru a atinge viteza minimă de rotație pentru un motor mare autosuficient este mai mare decât cea care poate fi stocată într-o baterie sau rezervor de aer comprimat de dimensiuni și greutate rezonabile, este necesar să se furnizeze o putere de sistem capabilă să furnizeze energia necesară pornirii motoarelor principale ale aeronavei.

APU rezolvă această problemă în două etape: mai întâi APU este pornit de un motor electric, cu energia provenită de la o baterie sau de la o sursă externă ( unitate de alimentare la sol ), apoi accelerează la viteza maximă, oferind o cantitate de energie mult mai mare, suficientă pentru a porni principalele motoare ale avionului.

APU-urile au și alte funcții auxiliare. Energia electrică și pneumatică este utilizată pentru funcționarea sistemelor de încălzire, aer condiționat și ventilație, înainte de pornirea motoarelor. Acest lucru permite cabinei să fie confortabilă pe măsură ce pasagerii urcă, fără cheltuieli, zgomot și pericolul de funcționare a unuia dintre motoarele aeronavei. Electricitatea este, de asemenea, utilizată pentru a opera sistemele pentru verificări înainte de zbor sau în cazul unei defecțiuni a unuia dintre generatoarele conectate la motoarele principale. Unele APU sunt, de asemenea, conectate la sistemele hidraulice, permițând lucrătorilor de întreținere și echipajului să acționeze asupra comenzilor de zbor și a sistemelor electrice fără ajutorul principalelor motoare. Aceeași funcție este utilizată și în zbor, în cazul unei defecțiuni a motorului sau a pompei hidraulice.

Vehicule hibride

Unitatea de alimentare auxiliară este montată și pe vehicule hibride „de serie” , în care motorul (electric) care conduce vehiculul este deconectat mecanic de la motorul care generează energia electrică necesară funcționării sale. Pe aceste vehicule, unitățile auxiliare sunt în general formate din motoare cu piston sau Wankel conectate la un generator electric pentru a reîncărca bateria sau pentru a alimenta motorul electric direct (sau chiar parțial). [2] [8]

Eficiența motoarelor cu ardere internă se modifică pe măsură ce numărul de rotații variază; în sistemele hibride în serie, rotațiile motorului auxiliar termic sunt setate să obțină întotdeauna eficiență maximă (la puterea lor nominală), nefiind nevoit să fie supus nici accelerației, nici decelerării. APU este apoi activat numai atunci când este necesar să reîncărcați bateria sau să furnizați putere maximă motorului electric. [9]

Recent, chiar și în domeniul auto, au fost testate vehicule hibride în care bateria principală este reîncărcată de pilele de combustibil . [10]

Alte vehicule terestre

O unitate de alimentare auxiliară diesel montată pe un camion .

APU-urile pot fi instalate și pe camioane convenționale pentru a alimenta sistemul de aer condiționat și / sau frigider și toate celelalte utilități electrice ale vehiculului atunci când vehiculul este staționar. [11]

Pe mai multe rezervoare sunt instalate unități de alimentare auxiliare care furnizează energia electrică necesară fără consumul ridicat și amprenta în infraroșu a motorului principal. M1 Abrams , de exemplu, are un APU format dintr-un motor Wankel montat în partea din spate a vehiculului.

Naveta spatiala

Naveta spațială a fost, de asemenea, echipată cu APU-uri care au fost una dintre cele mai critice componente. Având în vedere importanța lor, au fost trei redundante la bord pentru a spori siguranța (una ar fi fost suficientă). Spre deosebire de avioane, APU-urile instalate pe naveta spațială furnizau doar presiune hidraulică și nu electricitate. Acestea au fost utilizate numai în timpul lansării și în timpul fazei de reintrare și aterizare și au fost alimentate cu hidrazină , același propulsor hipergolic utilizat în sistemele RCS ale navetei. [12]

În timpul misiunii STS-9 , două dintre cele trei APU ale Navetei Spațiale Columbia au luat foc, dar în ciuda acestui fapt, naveta a aterizat la baza aeriană Edwards .

Notă

  1. ^ a b Giorgi .
  2. ^ a b Lărgitor .
  3. ^ (RO) Link-uri utile pentru regulamentele de pe Truckstop. Adus la 27 septembrie 2011 (arhivat din original la 28 septembrie 2011) .
  4. ^(EN) Bill Gunston, Enciclopedia mondială a motoarelor aeronautice: toate centralele electrice majore ale aeronavelor, de la frații Wright până în prezent, ISBN 1-85260-597-9 .
  5. ^ Giorgi , p. 5 .
  6. ^ Giorgi , p. 7 .
  7. ^ (RO) Pilele de combustibil din aer , pe Boeing. Adus pe 21 septembrie 2011 .
  8. ^ Volvo ReCharge Concept , în Volvo Auto Italia , 11 ianuarie 2008. Adus la 22 decembrie 2020 (arhivat din original la 17 decembrie 2012) .
  9. ^ Lărgitor , p . 2
  10. ^ Un motor hibrid cu pilă de combustibil cu metanol la preț redus din Danemarca , pe pinobruno.it , 8 decembrie 2009. Accesat la 28 septembrie 2011 .
  11. ^ eco-wind , pe eco-wind.it . Adus la 28 septembrie 2011 .
  12. ^ (RO) UNITĂȚI DE PUTERE AUXILIARE , pe www.ksc.nasa.gov. Adus pe 27 septembrie 2011 .

Bibliografie

Alte proiecte

Aviaţie Portalul aviației : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă de aviație
Adus din „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Auxiliary_power_unit&oldid=117441635 ”