보조 전원 장치

Auxiliary power unit
비즈니스 제트기 후미에 장착된 Honeywell GTCP36 APU
에어버스 A380의 테일콘에 있는 APU 배기가스

보조 동력 장치(APU)는 추진 이외의 기능에 에너지를 공급하는 차량의 장치입니다.그것들은 일부 대형 육상 차량뿐만 아니라 대형 항공기와 해군 함정에서 흔히 볼 수 있다.항공기 APU는 일반적으로 항공기의 전기 시스템을 작동시키기 위해 (주 공급 장치의 50/60 Hz가 아닌) 400 Hz에서 115 V AC 전압을 생성하며, 다른 것들은 28 V DC [1]전압을 생성할 수 있다.APU는 단상 또는 3상 시스템을 통해 전력을 공급할 수 있습니다.

수송기

역사

Riedel APU 및 스파크 플러그 액세스 포트용 풀 스타트 핸들이 있는 Jumo 004의 흡기 전환기
APU의 선구적인 예로 사용된 리델 2행정 엔진은 제2차 세계대전 당시 독일 BMW 003Junkers Jumo 004 제트 엔진의 중앙 샤프트를 뒤집는 데 사용됩니다.
리델 APU는 보존된 BMW 003 제트 엔진에 장착되며, 리델 APU의 전기 시동 장치로 보입니다.

제1차 세계대전영국 해군이 운용하는 여러 종류의 비행선 중 하나인 영국 해안급 비행선은 1.30kW의 1.75마력 ABC 보조 엔진을 탑재했다.이들은 비행기의 무선 송신기를 위한 발전기에 전력을 공급하고 비상시에는 보조 [Note 1][2]송풍기에 전력을 공급할 수 있었다.APU를 사용한 최초의 군 고정익 항공기 중 하나는 제플린 나이트호크 전투기로,[3] 제1차 세계대전 당시 영국의 슈퍼마린 나이트호크 전투기는 반제플린 나이트호크 전투기다.

제2차 세계 대전 동안, 많은 미국의 대형 군용기에 APU가 장착되었다.이는 공식 훈련 문서에서도 일반적으로 퍼트라고 알려져 있다.B-29 Superfortress 폭격기의 퍼트 퍼트는 항공기 뒤쪽의 가압되지 않은 부분에 장착되었다.4 스트로크, 플랫 트윈 또는 V-트윈 엔진의 다양한 모델이 사용되었습니다.7마력(5.2kW) 엔진은 정격 28.5V 및 200A의 P2, DC 발전기를 구동했다(주 엔진에 의해 구동되는 동일한 P2 발전기의 몇 개는 비행 중인 B-29의 DC 전원이었다).이 퍼트 퍼트는 주 엔진을 시동하는 동력을 제공했으며 10,000피트(3,000m) 높이까지 이륙한 후에 사용되었습니다.퍼트 퍼트는 B-29가 [4]착륙하기 위해 하강할 때 다시 시작되었습니다.

B-24 리버레이터의 일부 모델은 노즈 휠 [5]컴파트먼트 안쪽에 항공기 전면에 퍼트 퍼트를 장착했다.더글러스 C-47 스카이트레인 수송기의 일부 모델은 조종석 [6]바닥 아래에 퍼트 퍼트를 장착했다.

제트 엔진용 기계적 "시동" APU로서

제2차 세계대전 중 제작된 최초의 독일 제트엔진은 독일 엔지니어 노르베르트 리델이 설계한 기계식 APU 시동 시스템을 사용했다.이 엔진은 10마력(7.5kW)의 2행정 플랫 엔진으로 구성되었으며, Junkers Jumo 004 설계는 흡기 전환기에 숨겨져 제트 엔진 시동을 위한 보조 동력 장치의 선구적인 예로서 기능했습니다.전환기의 끝부분에 있는 구멍에는 수동 풀핸들이 있어 피스톤 엔진을 시동하고 컴프레서를 회전시킵니다.Jumo 004의 흡기 전환기에는 유지보수를 위해 Riedel 유닛의 실린더를 현장에서 수리하기 위한 스파크 플러그 액세스 포트 2개가 있었습니다.리델의 가솔린/오일 연료용 소형 "프리믹스" 탱크 2개가 고리형 흡기구에 장착되었습니다.엔진은 Jumo 004와 같은 제트 엔진의 흡기 전환기(init diverter)에 들어갈 수 있도록 극단적으로 짧은 스트로크(sort stroke/stroke: 70mm / 35mm = 2:1) 설계로 간주되었습니다.감속을 위해 유성 기어가 내장되어 있습니다.그것은 빅토리아에 의해 뉘른베르크에 세 독일의 제트 엔진 디자인을 가진 프로토 타입 단계에 1945년 5월 —은 Junkers Jumo 004, BMW003(고유하게는 리델 때를 위한 전기 시동기를 사용하는 것으로 보인다)[7]. 그리고 더 많은 진보의 프로토 타입(19일 지어진)전에 지키는 기계적APU-style 선발 투수로 근무했다 생산되었다.d엔진 나셀 [8]노즈의 하인켈 가공 판금에서 흡기 통로 바로 위에 장착된 Heinkel HeS 011 엔진.

1963년 보잉 727가스터빈 APU를 탑재한 최초의 제트 여객기로, 지상 시설로부터 독립하여 소규모 공항에서 운항할 수 있었다.APU는 많은 현대 여객기에서 항공기 [9]꼬리 부분의 배기관으로 식별할 수 있다.

섹션

상용 수송 항공기를 위한 일반적인 가스 터빈 APU는 세 가지 주요 섹션으로 구성됩니다.

전원 섹션

동력 섹션은 엔진의 가스 발생기 부분이며 APU의 [10]모든 축 출력을 생성합니다.엔진의 이 섹션에서는 공기와 연료가 혼합, 압축 및 점화되어 뜨겁고 팽창하는 가스를 생성합니다.이 가스는 매우 에너지적이며 터빈을 회전시키는 데 사용되며, 터빈은 보조 기어박스, 펌프, 전기 발전기, 터보 팬 엔진의 경우 주 팬인

부하 압축기 섹션

부하 압축기는 일반적으로 항공기에 공압 전력을 공급하는 축 장착 압축기이지만, 일부 APU는 동력 섹션 압축기에서 블리딩 공기를 추출합니다.공기 흐름을 제어하는 데 도움이 되는 두 가지 작동 장치가 있습니다. 즉, 로드 컴프레서에 대한 공기 흐름을 조절하는 흡기 가이드 베인과 터보 [10]기계의 안정적 또는 서지 없는 작동을 유지하는 서지 제어 밸브입니다.

기어박스 섹션

변속기는 동력을 엔진의 메인 샤프트에서 오일 냉각 제너레이터로 전달하여 전력을 공급합니다.변속 장치 내에서 동력은 연료 컨트롤 유닛, 윤활 모듈 및 냉각 팬과 같은 엔진 액세서리로도 전달됩니다.또한 기어 트레인을 통해 연결된 스타터 모터가 있어 APU의 시동 기능을 수행합니다. 일부 APU 설계에서는 복잡성을 줄이기 위해 APU 시동 및 전력 생성에 스타터/제너레이터를 조합하여 사용합니다.

전기 시스템에 대한 의존도가 높은 항공기인 보잉 787에서 APU는 항공기에 전기만 공급한다.공압 시스템이 없으면 설계가 단순해지지만 전력 수요가 많으면 더 무거운 [12][13]발전기가 필요합니다.

온보드 고체산화물연료전지(SOFC) APU가 [14]연구되고 있다.

제조원

2018년 6월 4일, 보잉과 사프란은 2018년 [15]하반기에 규제 반독점 허가를 받은 후 APU의 설계, 구축 및 서비스를 위한 50대 50 파트너십을 발표했습니다.보잉은 1960년대 초에 수백 의 소형 터보샤프트와 그 파생 모델을 생산했습니다.사프란은 헬기와 비즈니스 제트기 APU를 생산하고 있지만 라비날사가 1996년 [16]순드스트랜드와의 APIC 합작회사를 탈퇴한 이후 대규모 APU를 중단했다.

허니웰과 유나이티드 [17]테크놀로지의 지배력을 위협할 수 있다.Honeywell은 메인라이너 APU 시장의 65%를 점유하고 있으며, 에어버스 A350, 보잉 777 및 모든 단일 통로(Boeing 737 MAX, 에어버스 A220(구 봄바디어 CSeries), Comac C919, Irkut MC-21에어버스 A320o)의 유일한 공급업체입니다.P&WC는 에어버스 A380, 보잉 787, 보잉 747-8의 나머지 35%[16]를 점유하고 있다.

보잉/사프란 JV가 서비스 수익 1억 달러에 도달하는 데는 적어도 10년이 걸릴 것이다.2017년 생산 시장 규모는 8억 달러(민간 88%, 군사 12%)였으며, MRO 시장은 24억 달러로 민간과 [18]군간 균등하게 분산되었다.

우주선

우주왕복선 APU는 유압공급했다.우주왕복선에는 히드라진 연료로 구동되는 3개의 예비 APU가 있었다.그들은 상승, 재진입, 착륙을 위해 동력을 공급받았을 뿐이다.상승 중에 APU는 셔틀의 3개 엔진의 기모링과 대형 밸브의 제어 및 제어 표면의 이동을 위한 유압 동력을 제공했습니다.착륙하는 동안, 그들은 제어면을 움직이고, 바퀴를 내리고, 브레이크와 노즈 휠 스티어링에 동력을 공급했다.착륙은 1개의 APU만 [19]작동해도 가능합니다.셔틀의 초기 몇 년 동안 APU의 신뢰성에 문제가 있었으며, 처음 9번의 셔틀 미션 [Note 2]중 3번의 오작동이 있었다.

장갑차

APU는 일부 탱크에 장착되어 주 엔진의 높은 연료 소비와 큰 적외선 신호 없이 전력을 공급합니다.제2차 세계대전 초기, 미국의 M4 셔먼은 탱크의 배터리를 충전하기 위한 피스톤 엔진으로 구동되는 소형 APU를 가지고 있었지만, 이 기능은 소련이 생산한 T-34 전차에는 [24]없었다.

상용차

냉장 또는 냉동식품 세미 트레일러 또는 열차 객차는 외부 운송 공급 전원 [citation needed][25]없이 운송 중 저온 상태를 유지하기 위해 독립된 APU 및 연료 탱크를 장착할 수 있다.

일부 구형 디젤 엔진 장비에서는 주 엔진을 시동하기 위해 전기 모터 대신 소형 가솔린 엔진(종종 "포니 엔진"이라고 함)이 사용되었습니다.포니 엔진의 배기 경로는 일반적으로 디젤의 흡기 매니폴드를 따뜻하게 하여 추운 날씨에 쉽게 시동할 수 있도록 배치되었습니다.이것들은 주로 대형 건설 [26][27]장비에 사용되었습니다.

연료 전지

최근 몇 년 동안 트럭과 연료 전지 제조업체들은 거의 모든[28] 배기가스를 제거하고 디젤 연료를 [29]보다 효율적으로 사용하는 연료 전지 APU를 제작, 테스트 및 시연하기 위해 협력해 왔습니다.2008년, DOE가 후원한 델파이 전자와 피터빌트 간의 파트너십은 연료 전지가 시뮬레이션된 "유휴" 조건에서 피터빌트 모델 386의 전자 장치와 에어컨에 10시간 [30]동안 전력을 공급할 수 있다는 것을 입증했다.델파이는 클래스 8 트럭용 5kW 시스템이 다른 "[needs update]미드레인지" 2기통 디젤 APU와 경쟁할 수 있는 가격으로 2012년에 출시될 것이라고 말했습니다.[29]

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 비행선의 발로네를 팽창시켜 가스봉투의 구조를 유지하기 위해 지속적인 가압 공기가 필요했다.일반 비행에서는 에어 스쿱을 통해 프로펠러 슬립스트림에서 수집되었습니다.
  2. ^ 초기 셔틀 APU 오작동:
    • STS-2(1981년 11월):발사대 홀드 중 3개의 APU 중 2개에서 고압의 오일 압력이 발견되었습니다.기어 박스를 세척하고 필터를 교체해야 했기 때문에 발사 [20]일정을 변경해야 했습니다.
    • STS-3(1982년 3월):한 APU는 상승 중에 과열되어 정지해야 했지만, 나중에 재진입 및 착륙 [21][22]시 정상적으로 작동했다.
    • STS-9(1983년 11월~12월):착륙 도중 APU 3대 중 2대에 불이 [23]붙었다.

레퍼런스

  1. ^ "400 Hz Electrical Systems". Ask a Rocket Scientist. Aerospaceweb.org.
  2. ^ Abbott, Patrick (1989). The British Airship at War, 1914–1918. Terence Dalton. p. 57. ISBN 0861380738.
  3. ^ 앤드류스와 모건 1987, 페이지 21
  4. ^ Wolf, William (2005). Boeing B-29 Superfortress: the ultimate look: from drawing board to VJ-Day. Schiffer. p. 205. ISBN 0764322575.
  5. ^ Livingstone, Bob (1998). Under the Southern Cross: The B-24 Liberator in the South Pacific. Turner Publishing Company. p. 162. ISBN 1563114321.
  6. ^ Ethell, Jeffrey; Downie, Don (2004). Flying the Hump: In Original World War II Color. Zenith Imprint. p. 84. ISBN 0760319154.
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  8. ^ 건스턴 1997, 페이지 141
  9. ^ Vanhoenacker, Mark (5 February 2015). "What Is That Hole in the Tail of an Airplane?". Slate. Retrieved 20 October 2016.
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  25. ^ "Vehicle weight exemptions for APUs".
  26. ^ Orlemann, Eric. Caterpillar Chronicle: History of the Greatest Earthmovers. p. 35. ISBN 9781610605779.
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  29. ^ a b Weissler, Paul (2010-05-12). "Delphi truck fuel-cell APU to hit road in 2012". Vehicle Electrification. Retrieved 2011-09-27. and Delphi says it will have a 5-kW APU on the market in 2012.
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외부 링크