در حال بررسی...واحد تولید توان کمکی APU
واحد تولید توان کمکی (APU)، توان الکتریکی را برای سامانه‌های هواپیما فراهم کرده و هوا را برای راه‌اندازی موتورهای اصلی تامین می‌کند.
سامانه APU– موتور توربینی کوچک
همه هواپیماهای بزرگ تجاری دارای یک واحد تولید توان کمکی در داخل هواپیما هستند که معمولا در قسمت دم هواپیما قرار دارد. این واحد، یک موتور توربینی کوچک بوده که اساسا طراحی و عملکرد آن مشابه موتورهای اصلی هواپیما، اما در مقیاس کوچکتر است. با این حال، برخلاف موتورهای اصلی، واحد APU نیروی پیشران را تامین نمی‌کند، به همین دلیل نمی‌توان آن را موتور توربوفن نامید. در عوض، این واحد تامین‌کننده نیروی یک ژنراتور الکتریکی و فشار هوا است.
تامین توان روی زمین
اولین و ساده‌ترین کاربرد APU، تامین توان زمینی است. این واحد را می‌توان هم هنگام خاموش‌شدن موتورها و هم هنگام سوار شدن قبل از روشن‌شدن موتورها راه‌اندازی کرد. واحد APU با راه‌اندازی یک ژنراتور، توان الکتریکی را برای سامانه‌های کابین خلبان و کابین مسافران تامین می‌کند. علاوه بر آن، این واحد تامین توان برای راه‌اندازی سامانه‌های تهویه مطبوع کابین، فشار نیوماتیک تولید می‌کند.
این توان را می‌توان با راه‌اندازی موتورهای اصلی، اما با هزینه و فرسودگی بیشتر برای موتورها نیز به دست آورد. همچنین می‌تواند توسط یک منبع خارجی تامین شود، اما داشتن منبع تغذیه خود بسیار راحت‌تر است. راه‌اندازی APU یک روش ساده است. توان باتری، موتور را به چرخش در‌می‌آورد، سوخت اضافه شده و موتور به سرعت روشن می‌شود.
راه‌اندازی موتورهای اصلی
کاربرد اصلی دیگر APU، راه‌اندازی موتورهای اصلی است. همانند توان زمینی، این خواسته نیز می‌تواند با استفاده از منبع تغذیه زمینی به دست آید. همانطور که APU از طریق باتری برای چرخاندن پره‌ها راه‌اندازی می‌شود، پره‌های موتورهای اصلی نیز قبل از راه‌اندازی باید بچرخند. این امر با استفاده از هوای زیرکش‌شده، اساسا خروجی پرفشار، از توربین APU بدست می‌آید. این عمل، جریان هوای کافی را از طریق موتور اصلی ایجاد کرده تا ترکیب سوخت و هوا مشتعل شده و موتور روشن شود. اگر موتور بدون جریان هوا راه‌اندازی شود، ممکن است در اثر گرم‌شدن بیش از حد آسیب ببیند.
” بخوانید: مراحل راه اندازی موتور توربوفن “
سپس فشار برای چرخش بیشتر موتور افزایش می‌یابد و هنگامی که موتور به سرعت قدرت وضعیت درجا خود برسد، منبع تغذیه APU از مدار خارج می‌شود. سپس سایر موتورها با استفاده از APU یا هوای پرفشار موتور از قبل راه‌اندازی‌شده، استارت می‌زنند. این به‌عنوان استارت زیرکش جانبی شناخته می‌شود. این نوع استارت، تکنیکی است که برای راه‌اندازی مجدد موتور از کارافتاده مورداستفاده قرار می‌گیرد.
عملکرد استارت واحد تولید توان کمکی برای بوئینگ ۷۸۷
عملکردهای استارت موتور B787 و استارت APU با توسعه روشی انجام شده که با موفقیت برای APU در خانواده هواپیماهای نسل بعدی ۷۳۷ مورد استفاده قرار گرفته‌است. در این روش، ژنراتورها به صورت موتورهای استارتر سنکرون راه‌اندازی می‌شوند که این فرآیند، توسط مبدل‌های استارت کنترل می‌شود. مبدل‌های استارت برای عملکرد بهینه استارت، توان الکتریکی مشروط یعنی ولتاژ و فرکانس قابل تنظیم را در طول استارت برای ژنراتورها تامین می‌کنند.
برخلاف استارتر‌های موتور توربینی هوا، مبدل‌های استارت پس از راه‌اندازی موتور مربوطه استفاده می‌شوند. مبدل‌های استارت موتور و APU به عنوان کنترل‌کننده موتور برای موتورهای کمپرسور تحت فشار کابین عمل می‌کنند.
استفاده از واحد تولید توان کمکی در پرواز
واحد تولید توان کمکی را می‌توان در طول پرواز نیز استفاده کرد، اگرچه معمولا در طول مدت پرواز غیرفعال است. در صورت از کار افتادن موتور، می‌توان از آن برای تامین توان یا تخلیه هوا جهت راه‌اندازی مجدد موتورها استفاده کرد. فرود هواپیمای پرواز شماره ۱۵۴۹ خطوط هوایی آمریکا در رودخانه هادسون یکی از این نمونه‌ها است. اگرچه موتورها مجددا راه‌اندازی نشدند، اما APU برای تامین توان الکتریکی مورد استفاده قرار گرفت.
دلیل قرارگیری APU در دم هواپیما
شاید عجیب به نظر برسد که APU در دم هواپیما، دور از موتورهای اصلی قرار دارد. اما منطقی است که آن را باید از خدمه و عملیات زمینی دور نگه داشت. فضای کافی برای بارگیری و سوخت در سایر قسمت‌های هواپیما را باید درنظر گرفت. هوای تامین‌شده از APU به موتورها در فشار بسیار بالایی است، بنابراین پیمودن این مسافت تا موتورها حداقل تاثیر را دارد.
واحدهای تولید توان کمکی چندین دهه است که وجود داشته‌اند، اگرچه استفاده از آنها با هواپیماهای مسافربری روزآمد به طور قابل‌توجهی افزایش یافته‌است. با این وجود، برخی از اولین هواپیماهای مسافربری دارای APU نبودند. به‌عنوان مثال، بوئینگ ۷۰۷ که به طور گسترده به عنوان اولین هواپیمای بسیار موفق عصر جت در نظر گرفته می‌شود، در ابتدا APU نداشت، اگرچه بعدها برخی از آنها به آن مجهز شدند. بوئینگ ۷۲۷ به دنبال آن، با APU ساخته شد که بجای دم هواپیما، در قسمت اصلی ارابه فرود قرار داشت. جت مسافربری مافوق صوت کنکورد، فاقد APU بود.
منبع:
