apu是什么
这是昨天的文章中有一个粉丝在问君用APU和民用APU的区别。如果单独回复那么篇幅估计是不够的,不如咱们单独来写一篇文章。
APU(Auxiliary Power Unit)本身并不是一个需要太多神话的装置,相反,这是一个相当简单的装置。
最简单的APU是这样的结构:
看起来很像是咱们日常玩航空动力模型的模型喷气发动机,其实这个东西不光是结构像,外观也很像模型玩具产品
但是要注意的是APU和模型喷气发动机有不同的地方,就是它的气流输出结构不同。从结构图上大家可以看出来除了APU的喷气口之外,在图片最左边还有两个气流出口。这个出口会释放出经过APU进气涡轮压缩的压缩空气。
整体上感觉是不是又成了汽车的涡轮增压装置?
这两种不同的东西基本原理相同,只不过APU更激进的利用了自己的燃烧室燃气让自身高速旋转。
那么飞机要压缩空气做什么?其实就是为了启动涡轮发动机。
昨天告诉大家涡轮发动机最早是需要通过压缩空气吹动涡轮叶片启动的,这就需要一个外接的空气压缩机提供压缩空气。
很多涡轮发动机本身就带有了压缩空气管道,在启动前接入外界的压缩空气供应就可以通过外界的压缩空气吹动叶轮。当涡轮转速到一定程度的时候,注入燃料点火涡轮发动机就可以工作了。
如果一架飞机设计需要不依靠外界的压缩空气让涡轮冷启动,就需要在内部有产生压缩空气的装置。这个装置也就是APU了,APU通过压缩空气管道向涡轮发动机提供压缩空气气流。
这里面有意思的是APU会向飞机的发动机提供压缩空气,一旦飞机的发动机工作起来,发动机本身也会通过压气机向飞机内的压缩空气管道压入压缩空气,这时候APU就可以关闭了。
由一个发动机的压缩空气供应另外一台发动机启动。
这个切换过程很快,同时这些最终由发动机所产生的压缩空气还负责为驾驶舱升温、为机内提供氧气(这也是为什么我们在飞机上可以闻到煤油味道的原因)、为飞机外部提供除冰……
说回APU,现在大部分飞机上的APU就是霍尼韦尔产的一系列产品。
例如上面的36系APU不仅仅在波音飞机上用,还在空客上使用,甚至在C-130和C-17上使用,更在F-22、F-35上使用。
基本上是军民通用的一套设备。
只不过,怎么让驱动飞机上发动机做初始旋转的APU做初始旋转的动作有一些设计区别。
通常民用的APU在前部会有一个小的电动机
这个电动机依靠飞机机内电池供电,可以带动APU涡轮旋转,当APU的涡轮旋转到一定转速后,这台小电动机就转化为一台小行的发电机,供应飞机在使用APU阶段的基础电力。等到飞机主发动机启动后,这个小电动机也就退出工作了。
同时,很多APU还保留了自己的吹气启动方式,为的就是在机内电源耗尽的时候可以在紧急情况下为飞机供应一定的基础点力。
再有就是很多喜闻乐见的考夫曼启动器的启动方式了,其实现代的很多军用飞机都有这个启动方式。
不过要说明的一点是考夫曼启动器并不是依靠霰弹的气流来驱动发动机的涡轮旋转的,而是依靠霰弹的火药气体驱动气缸旋转带动气缸外接的离合器再驱动发动机旋转的。
这个结构就比较复杂了,大家有兴趣的话回头展开来讲。
或者干脆就在飞机内部放一个气瓶在飞机发动机工作的时候压入一些压缩空气,在下次启动的时候使用即可。
所以说,甭管一架飞机启动的时候是冒烟还是喷火,其实APU本身都是差不多的,唯一不同的是适配了多少种不同的启动方式。
注意右侧发动机之间