從三種機(jī)型APU的對(duì)比討論其未來的發(fā)展趨勢(shì)

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

1 引言

APU全稱為“Auxiliary Power Unit”，中文譯為輔助動(dòng)力裝置，其實(shí)質(zhì)是一臺(tái)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

APU雖然不能為飛機(jī)提供推力（少數(shù)早期的APU也可提供少許推力），但作為飛機(jī)一項(xiàng)重要的輔助設(shè)備，它有著不可替代的作用。APU工作時(shí)，能夠?yàn)轱w機(jī)提供電源、氣源和液壓源。在地面，電源可對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)供電，提供正常和勤務(wù)用電；氣源可用于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、空調(diào)系統(tǒng)等。在空中提供備用的電源和氣源，以向飛機(jī)供電和供氣，保證飛行安全。

通過對(duì)MD82型、MD90型和A300型三種機(jī)型所用APU的對(duì)比和論述，得出APU的未來發(fā)展趨勢(shì)。

2 三種機(jī)型APU的型號(hào)

MD82型、MD90型、和A300型三種飛機(jī)使用的都是美國Honey Well公司生產(chǎn)的APU。

MD82型飛機(jī)APU型號(hào)為GTCP85—98DHF；

MD90型飛機(jī)APU型號(hào)為GTCP131—9D；

A300型飛機(jī)APU型號(hào)為GTCP331。

3 三種機(jī)型APU安裝部位與特點(diǎn)

3.1 MD82型飛機(jī)

MD82型飛機(jī)使用的APU，安裝在飛機(jī)機(jī)身尾部的防火艙內(nèi)。

進(jìn)氣道在機(jī)身下部，排氣口在機(jī)身右上部的機(jī)身蒙皮處，右發(fā)動(dòng)機(jī)的上方。因此，在打開發(fā)動(dòng)機(jī)上包皮時(shí)是不允許起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)APU的。否則APU的排氣會(huì)吹到右發(fā)上包皮，發(fā)動(dòng)機(jī)包皮是一種附合材料，高溫排氣會(huì)將其吹壞。

3.2 MD90型飛機(jī)

MD90型飛機(jī)是MD80型的衍生型，在外形上比MD82型飛機(jī)長57英寸，尾翼和發(fā)動(dòng)機(jī)吊架也有較大改動(dòng)。MD90型飛機(jī)使用的是新型電子控制的APU。APU控制系統(tǒng)通過一個(gè)微信息處理機(jī)，對(duì)所有模式的工作進(jìn)行全自動(dòng)電子控制。

MD90型飛機(jī)的APU也裝在機(jī)身尾部的防火艙內(nèi)，進(jìn)氣和排氣方式與MD82型飛機(jī)相同，但排氣口后移，防止損壞上反推包皮。與MD82型飛機(jī)不同的是APU進(jìn)氣門完全自動(dòng)控制。

MD90型飛機(jī)APU增加了一個(gè)遠(yuǎn)程控制組件，其顯示器在后貨艙門內(nèi)的側(cè)壁板上，從顯示器可以查看實(shí)時(shí)的溫度，轉(zhuǎn)速，故障代碼，使用時(shí)間，序號(hào)等信息。它完成了對(duì)APU工作的全程控制。當(dāng)發(fā)生故障自動(dòng)停車時(shí)，會(huì)將故障記錄下來，以便維護(hù)。它還能改變?nèi)加湍Ｊ綇亩_(dá)到省油目的。為 APU的維護(hù)提供極大方便。APU進(jìn)氣門組保持不變。

該APU是一個(gè)單軸燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括一個(gè)單級(jí)離心式壓氣機(jī)，一個(gè)反流環(huán)型燃燒室，一個(gè)兩級(jí)軸流式渦輪和一個(gè)附件驅(qū)動(dòng)器。動(dòng)力部分驅(qū)動(dòng)一個(gè)裝在一個(gè)公共軸上的一個(gè)單級(jí)離心式負(fù)載壓氣機(jī)。

APU的負(fù)載引氣是通過單獨(dú)的壓氣機(jī)，此壓氣機(jī)為防止喘震裝有防喘活門，這種壓氣機(jī)有供氣量大，工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。這就是為什么MD90型比MD82型飛機(jī)地面空調(diào)好的原因了。

3.3 A300型飛機(jī)

A300型飛機(jī)是歐洲空中客車公司生產(chǎn)的寬體形飛機(jī)。由于設(shè)計(jì)思路的不同，該機(jī)型的APU系統(tǒng)更具特點(diǎn)?？湛拖盗械腁PU都裝在飛機(jī)尾部，該系列飛機(jī)的APU也是通過三個(gè)支承點(diǎn)裝在機(jī)身的尾部的防火艙里，但排氣管方向向后。

位于后客艙左側(cè)的電子控制盒（ECB）是一個(gè)數(shù)字式微處理機(jī)裝置，它控制和監(jiān)視APU的工作情況。系統(tǒng)的控制是由電子控制盒來完成的，但是APU的起動(dòng)和人工關(guān)斷是通過駕駛艙內(nèi)的APU控制面板控制完成的。在前起落架的內(nèi)話盒上和加油/抽油面板上設(shè)有 APU緊急關(guān)斷控制電門，作為 APU緊急關(guān)斷控制。APU艙內(nèi)設(shè)有火警警告和滅火系統(tǒng)，火警警告的駕駛艙指示有ECAM和APU滅火手柄指示。

4 三種機(jī)型APU對(duì)比

（APU） 型號(hào) 重量(kg)機(jī)型油耗(kg/h)初裝時(shí)間平均拆換間隔(h)采購成本(萬元)維修成本（萬元）MD82 GTCP85-98DHF 1561 150 1985 2300 40 約為7 MD90 GTCP131—9D 1552 190 1996 4000 40 約為25 A300 GTCP331 2227 200 1993 4000 60 約為25

機(jī)型（APU） 型號(hào) 壓氣機(jī) 渦輪 燃燒室 負(fù)載壓氣機(jī)控制系統(tǒng)MD82 GTCP85-98DHF 兩級(jí)離心式單級(jí)徑向內(nèi)流式 桶型 機(jī)械MD90 GTCP131—9D 單級(jí)離心式 兩級(jí)軸流式 反流環(huán)形單級(jí)離心式 電子盒A300 GTCP331 兩級(jí)離心式 三級(jí)軸流式 環(huán)形 單級(jí)離心式 電子盒

通過上面三種機(jī)型APU的對(duì)比，可以看出MD90型飛機(jī)和A300型飛機(jī)所采用的APU比MD82型飛機(jī)采用的APU多一套單獨(dú)為負(fù)載提供氣源的壓氣機(jī)，這種構(gòu)造的好處是既不會(huì)因?yàn)樨?fù)載引氣的使用而使APU排氣溫度升高，又可以使負(fù)載氣源得到充足的保證。這一優(yōu)點(diǎn)從使用APU給空調(diào)供氣時(shí)，通過飛機(jī)空調(diào)的高效性充分地體現(xiàn)出來。同時(shí)，軸流式渦輪、環(huán)形燃燒室、控制系統(tǒng)電子化也都是技術(shù)進(jìn)步的表現(xiàn)。雖然APU不必象發(fā)動(dòng)機(jī)那樣保持技術(shù)的飛速進(jìn)步，而且一些航空公司有意使用一些地面設(shè)備來替代 APU，滿足飛機(jī)在地面時(shí)的使用需要，降低經(jīng)濟(jì)成本，最大限度延長其使用壽命，但APU作為主發(fā)動(dòng)機(jī)的重要輔助裝置的地位是不可動(dòng)搖的。

5 APU未來發(fā)展趨勢(shì)

APU的發(fā)展趨勢(shì)是具有更高的可靠性，更低的經(jīng)濟(jì)成本，包括燃油成本和維修成本?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步使這種發(fā)展成為可能。

5.1 使用新材料

使用新型材料制造的渦輪葉片，能承受更高的渦輪葉片前溫度。而更高的渦輪葉片前溫度意味著更高的效率，燃油燃燒得更充分，排氣更潔凈，更能滿足環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的要求。

5.2 采用新技術(shù)

新型材料制造的渦輪葉片，采用新技術(shù)提高單級(jí)壓氣機(jī)增壓比，不僅提高APU的效率，滿足飛機(jī)對(duì)APU大功率的要求，而且延長了葉片的使用壽命，降低了維修成本。

5.3 多電系統(tǒng)APU

多電系統(tǒng)APU的結(jié)構(gòu)要比現(xiàn)在的簡(jiǎn)單很多，它取消了引氣的要求，去掉了相關(guān)的引氣部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。取消了引氣系統(tǒng)，即降低了重量，同時(shí)也降低了飛機(jī)維護(hù)費(fèi)用，并且提高了飛機(jī)的可靠性。APU只需提供電能，在設(shè)計(jì)中只需設(shè)計(jì)安裝發(fā)電機(jī)。飛機(jī)多電系統(tǒng)具有可變頻率的特征，使APU可以在可變速度下運(yùn)行，從而改變其性能。

6 結(jié)束語

近年來，較高的燃油成本和嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，促使航空公司要考慮運(yùn)營策略。這些因素將促使新型APU的誕生。全電型APU部件少、尺寸小，噪聲低，壽命長，易于維修，維修成本甚至可減少20%，將是未來的一個(gè)發(fā)展方向。

隨著新技術(shù)的發(fā)展，新材料的使用和新系統(tǒng)的形成，未來的APU會(huì)更可靠，更經(jīng)濟(jì)，更安全，更易于維護(hù)。新技術(shù)條件下生產(chǎn)的APU也將越來越有活力，繼續(xù)為飛機(jī)提供安全舒適的乘坐環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

[1]唐力.多電技術(shù)趨勢(shì)下 APU 的發(fā)展[J].民航飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究,2009(3):13-17.

[2]孫立.APU 技術(shù)進(jìn)展和維修現(xiàn)狀[J].航空維修與工程,2009(2):22-24.