輔助動力系統(tǒng)（APU, Auxiliary 功率 UNI-T）主要用途是讓主發(fā)動機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)下，不依靠地面器材供應(yīng)電力。不同形態(tài)的輔助動力系統(tǒng)可在不同的飛機(jī)、船只和一些大型的地面交通工具上找到。
系統(tǒng)介紹
通常在飛機(jī)爬升到一定高度（5000米以下）輔助動力裝置關(guān)閉。但在飛行中當(dāng)主發(fā)動機(jī)空中停車時， APU可在一定高度（一般為10000米）以下的高空中及時啟動，為發(fā)動機(jī)重新啟動提供動力。
輔助動力裝置的核心部分是一個小型的渦輪發(fā)動機(jī)，大部分是專門設(shè)計的，也有一部分由渦槳發(fā)動機(jī)改裝而成，一般裝在機(jī)身最后段的尾錐之內(nèi)，在機(jī)身上方垂尾附近開有進(jìn)氣口，排氣直接由尾錐后端的排氣口排出。發(fā)動機(jī)前端除正常壓氣級外裝有一個工作壓氣級，它向機(jī)身前部的空調(diào)組件輸送高溫的壓縮空氣，以保證機(jī)艙的空調(diào)系統(tǒng)工根同時還帶動一個發(fā)電機(jī)，可以向飛機(jī)電網(wǎng)送出115V的三相電流。APU有自己單獨啟動電動機(jī)，由單獨的電池供電，有獨立的附加齒輪箱、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和防火裝置。它的燃油來自飛機(jī)上總的燃油系統(tǒng)。
APU是動力裝置中一個完整的獨立系統(tǒng)，但是在控制上它和整架飛機(jī)是一體的。它的控制板裝在駕駛員上方儀表板上，它的啟動程序、操縱、監(jiān)控及空氣輸出都由電子控制組件協(xié)調(diào)，并顯示到駕駛艙相關(guān)位置，如EICAS的屏幕上。
現(xiàn)代化的大、中型客機(jī)上，APU是保證發(fā)動機(jī)空中停車后再啟動的主要裝備，它直接影響飛行安全。APU又是保證飛機(jī)停在地面時，客艙舒適的必要條件，這會影響旅客對乘機(jī)機(jī)型的選擇。因此APU成為飛機(jī)上一個重要的不可或缺的系統(tǒng)。
作用
APU的作用是 向飛機(jī)獨立地提供電力和壓縮空氣 ，也有少量的APU可以向飛機(jī)提供附加推力。飛機(jī)在地面上起飛前，由APU供電來啟動主發(fā)動機(jī)，從而不需依靠地面電、氣源車來發(fā)動飛機(jī)。在地面時APU提供電力和壓縮空氣，保證客艙和駕駛艙內(nèi)的照明和空調(diào)，在飛機(jī)起飛時使發(fā)動機(jī)功率全部用于地面加速和爬升，改善了起飛性能。降落后，仍由APU供應(yīng)電力照明和空調(diào)，使主發(fā)動機(jī)提早關(guān)閉，從而節(jié)省了燃油，降低機(jī)場噪聲。
裝置啟動原理
啟動
航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和循環(huán)過程，決定了它不能象汽車發(fā)動機(jī)那樣自主的點火起動。因為，在靜止的發(fā)動機(jī)中直接噴油點火，因為壓氣機(jī)沒有旋轉(zhuǎn)，前面空氣沒有壓力，就不能使燃?xì)庀蚝罅鲃樱簿蜔o法使渦輪轉(zhuǎn)動起來，這樣會燒毀燃燒室和渦輪導(dǎo)向葉片。
所以，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的起動特點就是：先要氣流流動，再點火燃燒，也即是發(fā)動機(jī)必須要先旋轉(zhuǎn)，再起動。這就是矛盾，發(fā)動機(jī)還沒起動，還沒點火，卻要它先轉(zhuǎn)動。
根據(jù)這個起動特點，就必須在點火燃燒前先由其他能源來帶動發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)。
在以前的小功率發(fā)動機(jī)上，帶動發(fā)動機(jī)到達(dá)一定轉(zhuǎn)速所需的功率小，就采用了起動電機(jī)來帶動發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)。
但是隨著大推力發(fā)動機(jī)的出現(xiàn)，用電動機(jī)已無法提供如此大的能量來帶動發(fā)動機(jī)，達(dá)到點火燃燒時的轉(zhuǎn)速了，因此需要更大的能源來帶動發(fā)動機(jī)，這時，采用APU產(chǎn)生壓縮空氣，用氣源代替電源來起動發(fā)動機(jī)成為了現(xiàn)在所有高涵道比發(fā)動機(jī)的起動方式。
壓縮空氣來源
毫無疑問，壓氣機(jī)是壓縮空氣最好的來源。采用渦輪帶動壓氣機(jī)就可以連續(xù)不斷的提供飛機(jī)所需要的壓縮氣源。而由于這個燃?xì)鉁u輪裝置提供的氣源只要能滿足發(fā)動機(jī)起動的需要就可以了，所以功率，體積相比發(fā)動機(jī)要小得多，這就使這套燃?xì)鉁u輪裝置可以采用電動機(jī)來起動，然后再由這套燃?xì)鉁u輪裝置產(chǎn)生壓縮空氣來起動發(fā)動機(jī)，這樣就解決了發(fā)動機(jī)起動時需要大的能量的問題。
起動過程
發(fā)動機(jī)的起動過程是一個能量逐級放大的過程。
先由蓄電池提供電源給APU起動電機(jī)，帶動APU定子和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；
APU達(dá)到起動轉(zhuǎn)速后噴油燃燒，把燃料提供的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪的機(jī)械能，并通過壓氣機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能。由于燃料的加入，APU產(chǎn)生的壓縮空氣的能量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蓄電池的能量了
最后，發(fā)動機(jī)上的空氣渦輪起動機(jī)把APU空氣的壓力轉(zhuǎn)化為帶動發(fā)動機(jī)核心機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，在達(dá)到發(fā)動機(jī)起動轉(zhuǎn)速時噴油點火，最終靠燃料的化學(xué)能使發(fā)動機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)。
所以，在整個起動過程中，帶動發(fā)動機(jī)核心機(jī)旋轉(zhuǎn)的大能量，從很低的蓄電池能量，通過燃料的加入，一步步升了起來，就象三峽大壩的梯級船閘。
這就是APU的好處：飛機(jī)本身只需要攜帶一個能量很低的，充足了電的蓄電池，通過APU就能夠自主的完成發(fā)動機(jī)的起動，而不再依賴于地面設(shè)備來起動發(fā)動機(jī)。
APU特點
APU和發(fā)動機(jī)一樣，都是燃?xì)鉁u輪裝置，但它們的目的不同，這是個很大的區(qū)別，發(fā)動機(jī)用于產(chǎn)生推力，而APU不需要產(chǎn)生推力，它主要用來提供氣源，還有電源。氣源除用于發(fā)動機(jī)起動，還為飛機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)供應(yīng)連續(xù)不斷的空氣。
這個特點使APU不同于發(fā)動機(jī)。它要求APU在設(shè)計時，使渦輪產(chǎn)生的機(jī)械能主要通過壓氣機(jī)轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，還有一部分機(jī)械能通過齒輪傳遞給發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電能，而不是向后噴出產(chǎn)生推力。
所以，能量分配的不同，是APU和發(fā)動機(jī)的主要區(qū)別。
應(yīng)用情況
飛機(jī)
飛機(jī)上的輔助動力系統(tǒng)可用來啟動噴射發(fā)動機(jī)。通常用來當(dāng)飛機(jī)在地面時制造電力來供給液壓系統(tǒng)和冷氣。輔助動力系統(tǒng)也可在空中提供電力。第一架使用活塞引擎輔助動力系統(tǒng)的飛機(jī)是英國超級馬林（Supermarine Nighthawk），而第一架使用燃?xì)鉁u輪引擎輔助動力系統(tǒng)的飛機(jī)是波音727，可讓它在沒有提供外部供電的較小機(jī)場起降。通常輔助動力系統(tǒng)被安裝在機(jī)尾的部分，輔助動力系統(tǒng)的排氣管可在大多數(shù)的機(jī)尾上看到。APU電壓基于飛機(jī)本身的電力系統(tǒng)而定，常見的有115－120 V、400 Hz AC、28 V DC、14 V DC幾種。有些飛機(jī)，如ATR-72，并沒有獨立的APU，而是通過右邊的二號發(fā)動機(jī)上的螺旋槳煞車裝置，讓2號發(fā)動機(jī)可以在啟動的狀態(tài)下，不讓螺旋槳旋轉(zhuǎn)，僅擔(dān)任電力和空氣的供應(yīng)。
太空船
輔助動力系統(tǒng)對航天飛機(jī)更重要。不像飛機(jī)的輔助動力系統(tǒng)，它只提供液壓，并無提供電力。太空船還有另外三個以聯(lián)氨來當(dāng)燃料的輔助動力系統(tǒng)，只有在返回大氣層和降落時使用。返回大氣層時，輔助動力系統(tǒng)提供液壓和飛行操縱裝置。降落時，輔助動力系統(tǒng)提供剎車。太空船也可以只使用一個輔助動力系統(tǒng)來降落。哥倫比亞號航天飛機(jī)STS-9下降前，兩個輔助動力系統(tǒng)著火了，但太空船最后還是成功降落。
陸軍
有些坦克里也有輔助動力系統(tǒng)，當(dāng)坦克不移動的時候提供電力。輔助動力系統(tǒng)可以免除坦克車引擎在運轉(zhuǎn)時的噪音、高油耗和高溫，以免被敵軍以紅外線偵測到行蹤。
參考資料 >