Вспомогательный блок питания
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из стартера реактивного топлива )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с AMD Accelerated Processing Unit .
См. Также: Источник бесперебойного питания
APU Honeywell GTCP36, установленный под хвостовой частью бизнес-джета
Выхлоп ВСУ в хвостовой части самолета Airbus A380
Выхлоп ВСУ в хвостовой части Боинга 747-200

Вспомогательная силовая установка ( ВСУ ) представляет собой устройство на транспортном средстве , которое обеспечивает энергию для других функций , чем двигательных установок . Они обычно встречаются на больших самолетах и военно-морских кораблях, а также на некоторых крупных наземных транспортных средствах. ВСУ самолета обычно вырабатывают напряжение 115  В переменного тока при 400  Гц (а не 50/60 Гц при питании от сети) для работы электрических систем самолета; другие могут производить напряжение 28 В постоянного тока . [1] APU могут обеспечивать питание через одно- или трехфазные системы.

Транспортный самолет

История

Впускной переключатель Jumo 004, с ручкой запуска для APU Riedel и портами для доступа к свечам зажигания.
Riedel 2-тактный двигатель , используемый в качестве новаторского примера APU, чтобы перевернуть центральную шахту как мировой войны II эпохи немецкий BMW 003 и Junkers Jumo 004 реактивных двигателей.
ВСУ Riedel установлен на сохранившемся реактивном двигателе BMW 003 с электрическим стартером для ВСУ Riedel.

Во время Первой мировой войны дирижабли класса British Coastal , один из нескольких типов дирижаблей, эксплуатируемых Королевским флотом , несли вспомогательный двигатель ABC мощностью 1,75 л.с. (1,30 кВт) . Они приводили в действие генератор для радиопередатчика корабля и, в случае аварии, могли приводить в действие вспомогательный вентилятор. [Примечание 1] [2] Одним из первых военных самолетов, использовавших APU, был британский истребитель Supermarine Nighthawk времен Первой мировой войны, истребитель Anti-Zeppelin Night . [3]

Во время Второй мировой войны некоторые крупные американские военные самолеты были оснащены ВСУ. Они обычно назывались патт-паттами даже в официальных тренировочных документах. Ударно-ударная установка на бомбардировщике B-29 Superfortress была размещена в негерметичной секции в задней части самолета. Использовались различные модели с четырехтактным двигателем, двигателем Flat-twin или V-twin . Двигатель мощностью 7 лошадиных сил (5,2 кВт) приводил в действие генератор постоянного тока P2 с номинальным напряжением 28,5 В и 200 А (несколько таких же генераторов P2 , приводимые в движение главными двигателями)., были источником постоянного тока для В-29 в полете). Патт-патт обеспечивал мощность для запуска главных двигателей и использовался после взлета на высоту 10000 футов (3000 м). Патт-патт был перезапущен, когда B-29 спускался на посадку. [4]

На некоторых моделях B-24 Liberator в передней части салона носового колеса был установлен ударный механизм. [5] Некоторые модели транспортного самолета Douglas C-47 Skytrain несли удар под полом кабины. [6]

В качестве механических «пусковых» ВСУ для реактивных двигателей.

Первые немецкие реактивные двигатели, построенные во время Второй мировой войны, использовали механическую пусковую систему APU, разработанную немецким инженером Норбертом Риделем . Он состоял из двухтактного двухтактного двигателя мощностью 10 лошадиных сил (7,5 кВт) , который для конструкции Junkers Jumo 004 был спрятан во впускном клапане, по сути, функционируя как новаторский пример вспомогательной силовой установки для запуска реактивного двигателя. Отверстие в крайней передней части дивертора содержало ручную ручку, которая запускала поршневой двигатель, который, в свою очередь, вращал компрессор. Два отверстия для доступа к свечам зажигания существовали во впускном переключателе Jumo 004 для обслуживания цилиндров блока Riedel на месте в целях технического обслуживания. Два небольших бака "премикса" для бензина Riedel /В кольцевой заборник помещалось жидкое топливо. Двигатель считался конструктивным с очень коротким ходом (диаметр цилиндра / ход: 70 мм / 35 мм = 2: 1), поэтому он мог поместиться во впускном отводном устройстве реактивных двигателей, таких как Jumo 004. Для редукции он имел встроенную планетарную передачу . Он был произведен Викторией в Нюрнберге и служил в качестве механического стартера в стиле APU для всех трех проектов немецких реактивных двигателей, которые до мая 1945 года добрались хотя бы до стадии прототипа - Junkers Jumo 004 , BMW 003 (который, по-видимому, уникален). использовать электростартер для APU Riedel), [7] и прототипы (построено 19) более совершенного Heinkel HeS 011двигатель, который установлен прямо над впускным каналом в обработанном Хейнкелем листовом металле носовой части гондолы двигателя. [8]

Боинг 727 в 1963 году был первым лайнером , чтобы показать газовую турбину ВС, что позволяет ему работать в небольших аэропортах, независимых от наземных объектов. На многих современных авиалайнерах ВСУ можно определить по выхлопной трубе в хвостовой части самолета. [9]

Разделы

Типовая газотурбинная ВСУ для коммерческого транспортного самолета состоит из трех основных частей:

Силовая секция

Силовая часть является газогенераторной частью двигателя и вырабатывает всю мощность на валу для ВСУ. [10]

Нагрузка компрессорной секции

Нагрузочный компрессор обычно представляет собой установленный на валу компрессор, который обеспечивает пневматическую мощность для самолета, хотя некоторые APU удаляют отбираемый воздух из компрессора силовой части. Есть два приводимых в действие устройства: входные направляющие лопатки, которые регулируют поток воздуха к нагрузочному компрессору, и клапан регулирования помпажа, который поддерживает стабильную или бесперебойную работу турбомашины. [10]

Секция коробки передач

Коробка передач передает мощность от основного вала двигателя к генератору масляного охлаждения для электрической мощности. Внутри коробки передач мощность также передается на вспомогательное оборудование двигателя, такое как блок управления подачей топлива, модуль смазки и охлаждающий вентилятор. Также имеется стартер, подключенный через зубчатую передачу для выполнения пусковой функции ВСУ. Некоторые конструкции APU используют комбинацию стартера / генератора для запуска APU и выработки электроэнергии, чтобы упростить работу.

На более-электрическом самолете Boeing 787 ВСУ подает на самолет только электричество. Отсутствие пневматической системы упрощает конструкцию, но высокий спрос на электроэнергию требует более тяжелых генераторов. [11] [12]

Бортовые ВСУ на твердооксидных топливных элементах ( ТОТЭ ) находятся в стадии исследования. [13]

Производители

4 июня 2018 г. Boeing и Safran объявили о своем партнерстве 50 на 50 для проектирования, производства и обслуживания APU после получения разрешений от регулирующих и антимонопольных органов во второй половине 2018 г. [14] Boeing произвел несколько сотен малых турбовальных валов T50 / T60 и их производных. начало 1960-х гг. Safran производит ВСУ для вертолетов и бизнес-джетов, но прекратил выпуск крупных ВСУ после того, как Labinal вышла из совместного предприятия APIC с Sundstrand в 1996 году [15].

Это может поставить под угрозу доминирование Honeywell и United Technologies . [16] Honeywell имеет 65% долю на mainliner рынка ВС и является единственным поставщиком для А350 , то B777 и все единичные-проходы : B737 MAX , Airbus A220 (ранее Bombardier CSeries), Comac C919 , МС-21 и A320neo, поскольку Airbus отказался от опции P&WC APS3200 . P & WC утверждает , что оставшиеся 35% с A380 , B787 и B747-8 .[15]

Совместному предприятию Boeing / Safran потребуется не менее десяти лет, чтобы выручка от обслуживания достигла 100 миллионов долларов. Объем рынка производства в 2017 году составил 800 миллионов долларов (88% гражданского и 12% военного), в то время как рынок ТОиР стоил 2,4 миллиарда долларов, распределенных поровну между гражданскими и военными. [17]

Космический корабль

Шаттл ВСУ предусмотрено гидравлическое давление. У Space Shuttle было три резервных APU, работающих на гидразиновом топливе. Они были включены только для подъема, входа и посадки. Во время подъема ВСУ обеспечивали гидравлическую мощность для стабилизации трех двигателей Шаттла и управления их большими клапанами, а также для движения рулевых поверхностей . Во время посадки они перемещали рули, опускали колеса, приводили в действие тормоза и рулевое управление носовым колесом. Посадка могла производиться только с одной работающей ВСУ. [18]В первые годы существования «Шаттла» были проблемы с надежностью ВСУ, сбои в работе трех из первых девяти миссий «Шаттла». [Заметка 2]

Бронетехника

На некоторых баках установлены ВСУ, обеспечивающие электроэнергию без большого расхода топлива и большой инфракрасной сигнатуры главного двигателя. Еще во время Второй мировой войны американский M4 Sherman имел небольшую ВСУ с поршневым двигателем для зарядки танковых аккумуляторов, чего не было у танка Т-34 советского производства . [23]

Коммерческие автомобили

Полуприцеп с охлажденными или замороженными продуктами питания или железнодорожный вагон может быть оборудован независимым ВСУ и топливным баком для поддержания низких температур во время перевозки без необходимости использования внешнего источника питания, обеспечиваемого транспортом. [ необходима ссылка ] [24]

На некоторых старых дизельных двигателях для запуска главного двигателя вместо электродвигателя использовалась ВСУ. В основном они использовались на крупногабаритном строительном оборудовании. [25] [26]

Топливные элементы

Основная статья: Вспомогательная силовая установка на топливных элементах

В последние годы производители грузовиков и топливных элементов объединились для создания, тестирования и демонстрации ВСУ топливных элементов, которая устраняет почти все выбросы [27] и более эффективно использует дизельное топливо. [28] В 2008 году партнерство, спонсируемое Министерством энергетики США, между Delphi Electronics и Peterbilt продемонстрировало, что топливный элемент может обеспечивать питание электроники и кондиционирования воздуха Peterbilt Model 386 в имитированных условиях «холостого хода» в течение десяти часов. [29] Delphi заявила, что система мощностью 5 кВт для грузовиков класса 8 будет выпущена в 2012 году [ нуждается в обновлении ] по цене от 8000 до 9000 долларов, которая будет конкурировать с другими двухцилиндровыми дизельными ВСУ «среднего класса», если они смогут для соблюдения этих сроков и сметы затрат.[28]

Смотрите также

  • Система воздушного запуска
  • Вспомогательная гидравлическая система
  • Стартер двигателя Коффмана - аналогичная система, использующая взрывной патрон для подачи давления газа.
  • Мощность головного узла
  • Электроэнергия гостиницы
  • HVAC
  • Пневматическая турбина

Примечания

  1. ^ Постоянная подача сжатого воздуха была необходима, чтобы поддерживать баллонеты дирижабля в надутом состоянии и, таким образом, поддерживать структуру газового мешка . В нормальном полете он собирался из воздушной струи воздушного винта.
  2. ^ Неисправности APU Early Shuttle:
    • STS-2 (ноябрь 1981 г.): Во время удержания на стартовой площадке высокое давление масла было обнаружено в двух из трех ВСУ. Необходимо было промыть коробки передач и заменить фильтры, что вынудило перенести запуск. [19]
    • STS-3 (март 1982 г.): одна ВСУ перегрелась во время всплытия, и ее пришлось отключить, хотя позже она работала нормально при входе в атмосферу и приземлении. [20] [21]
    • STS-9 (ноябрь – декабрь 1983 г.): во время приземления загорелись две из трех ВСУ. [22]

использованная литература

  1. ^ "Электрические системы 400 Гц" . Спросите ученого-ракетолога . Aerospaceweb.org.
  2. Перейти ↑ Abbott, Patrick (1989). Британский дирижабль на войне, 1914–1918 гг . Теренс Далтон. п. 57. ISBN 0861380738.
  3. ^ Эндрюс и Морган 1987, стр. 21.
  4. ^ Вольф, Уильям (2005). Boeing B-29 Superfortress: окончательный вид: от чертежной доски до VJ-Day . Шиффер. п. 205. ISBN 0764322575.
  5. ^ Ливингстон, Боб (1998). Под Южным крестом: B-24 Liberator в южной части Тихого океана . Издательская компания "Тернер". п. 162. ISBN. 1563114321.
  6. ^ Этель, Джеффри; Дауни, Дон (2004). Flying the Hump: в оригинальных цветах времен Второй мировой войны . Зенит Отпечаток. п. 84. ISBN 0760319154.
  7. ^ Шульте, Рудольф С. (1946). «Анализ конструкции турбореактивного двигателя BMW 003 -« Запуск двигателя » » . legendsintheirowntime.com . ВВС армии США - Turbojet и Gus Turbine Developments, HQ, AAF . Проверено 3 сентября 2016 года . Начальная процедура выглядит следующим образом : При запуске двигателя залит путем закрытия переключателя электрического праймера, то зажигание турбореактивного двигателя и зажигания и электрический запуск двигателя от двигателя Riedelвключены (этот двигатель также можно запустить вручную, потянув за трос). После того, как установка Riedel достигает скорости около 300 об / мин, она автоматически включает вал компрессора турбореактивного двигателя. Примерно при 800 об / мин пускового двигателя включается пусковой топливный насос, а при 1200 об / мин включается основное (J-2) топливо. Стартер остается включенным до тех пор, пока турбореактивный двигатель не достигнет 2000 об / мин, после чего стартерный двигатель и пусковое топливо отключаются, турбореактивный двигатель быстро разгоняется до номинальной скорости 9500 об / мин на топливе J-2.
  8. ^ Gunston 1997, стр. 141.
  9. ^ Vanhoenacker, Марк (5 февраля 2015). "Что это за отверстие в хвосте самолета?" . Шифер . Проверено 20 октября 2016 года .
  10. ^ a b «APU и его преимущества | Решения AERTEC» . www.aertecsolutions.com . Проверено 20 июня 2018 .
  11. ^ Синнет, Майк (2007). «Экономия топлива и повышение операционной эффективности» (PDF) . Боинг . Проверено 17 января 2013 года .
  12. ^ Огандо, Джозеф, изд. (4 июня 2007 г.). «Более электрический» 787 Dreamliner от Boeing стимулирует эволюцию двигателей: на 787 Boeing устранил стравливание воздуха и в значительной степени полагался на электрические стартер-генераторы » . Новости дизайна . Архивировано из оригинала на 6 апреля 2012 года . Проверено 9 сентября 2011 года .
  13. ^ Spenser, Джей (июль 2004). «Топливные элементы в воздухе» . Boeing Frontiers . 3 (3).
  14. ↑ Safran , Boeing (4 июня 2018 г.). «Boeing и Safran соглашаются на проектирование, строительство и обслуживание вспомогательных энергоблоков» (пресс-релиз).
  15. ^ a b Стивен Тримбл (5 июня 2018 г.). "Как предприятие Boeing-Safran встряхнет ВСУ?" . Flightglobal .
  16. ↑ Стивен Тримбл (4 июня 2018 г.). «Боинг и Safran объединились, чтобы подорвать рынок ВСУ» . Flightglobal .
  17. ↑ Кевин Майклс (27 июня 2018 г.). «Мнение: Почему Boeing погружается в производство ВСУ?» . Авиационная неделя и космические технологии .
  18. ^ «Гидравлическая система» . spaceflight.nasa.gov . НАСА. Архивировано из оригинала 2 июня 2001 года . Проверено 8 февраля +2016 .
  19. ^ "Архив миссии космического челнока STS-2" . www.nasa.gov . НАСА . Проверено 18 февраля +2016 .
  20. ^ "Архив миссии космического челнока STS-3" . www.nasa.gov . НАСА . Проверено 18 февраля +2016 .
  21. ^ Лусма, Джек Р. (15 марта 2010). "Джек Р. Лоусма отредактировал стенограмму устной истории" . Проект устной истории космического центра имени Джонсона НАСА (интервью). Беседовала Росс-Наззал, Дженнифер . Проверено 18 февраля +2016 .
  22. ^ "Архив миссии космического челнока STS-9" . www.nasa.gov . НАСА . Проверено 18 февраля +2016 .
  23. ↑ Лоза, Дмитрий (21 сентября 2010 г.). "IRemember.ru Воспоминания о Второй мировой войне" . iremember.ru . Iemember . Проверено 13 июня 2017 года . Еще одним большим плюсом Шермана была зарядка его аккумуляторов. На нашем Т-34 нужно было запустить двигатель, все 500 лошадиных сил, чтобы зарядить аккумуляторы. В боевом отделении «Шермана» находился вспомогательный бензиновый двигатель, небольшой, как у мотоцикла. Запустите его, и он зарядит батареи. Для нас это было большим делом!
  24. ^ "Освобождение от веса транспортного средства для APU" .
  25. ^ Орлеманн, Эрик. Caterpillar Chronicle: История величайших землекопов . п. 35. ISBN 9781610605779.
  26. ^ "Уиллард против Caterpillar, Inc. (1995)" . Закон справедливости . Проверено 13 декабря +2016 .
  27. ^ Бродерик, Кристи-Джой; Тимоти Липман; Мохаммад Фарши; Николас Лютси; Гарри Двайер; Дэниел Сперлинг; Уильям Гаус; Брюс Харрис; Фой Кинг (2002). «Оценка вспомогательных силовых установок на топливных элементах для большегрузных дизельных грузовиков» (PDF) . Транспорт Исследования Часть D . Elsevier Sciences Ltd., стр. 303–315. Архивировано из оригинального (PDF) на 2012-04-03 . Проверено 27 сентября 2011 .
  28. ^ a b Вайслер, Пол (12 мая 2010 г.). «Грузовик Delphi с ВСУ на топливных элементах отправится в путь в 2012 году» . Электрификация автомобилей . Проверено 27 сентября 2011 . и Delphi заявляет, что в 2012 году на рынке появится APU мощностью 5 кВт.
  29. ^ Джейкобс, Майк (2009-03-19). «Твердооксидный топливный элемент успешно используется в кабине и спальном месте грузовика в ходе испытаний, спонсируемых Министерством энергетики США» . NETL: выпуск новостей . Национальная лаборатория энергетических технологий . Проверено 27 сентября 2011 .

внешние ссылки

  • "ВСУ космического корабля" Орбитальный шаттл "
  • «Звук ВСУ из салона Боинг 737»
  • Стартер Riedel In: Messerschmitt Me 262B в деталях; Планер, двигатели и фонарь
  • Видео на YouTube отреставрированного реактивного двигателя Junkers Jumo 004, запускаемого с «интегральной» ВСУ Riedel, с сентября 2019 года.
Источник « https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Auxiliary_power_unit&oldid=1041132883#Military_aircraft »
Contribute a better translation