11辅助动力装置解析

滑油系统的工作是，辅助动力装置起动后，滑油 泵将滑油箱内的滑油抽出，经过滑油滤，分成两路进 入发动机内，一路流到附件齿轮箱，润滑齿轮箱内的 所有齿轮和轴承，另一路到压气机和涡轮的轴承，润 滑后的滑油由回油泵抽回，经滑油冷却器回到滑油箱。
图11-2 APU的滑油系统
11.2.2 燃油系统 APU 燃油来自飞机油箱，由燃油控制组件调节。 该组件负责起动、加速和稳态的燃油流量供给，并保 证发动机稳定工作在要求的转速下。燃油系统有燃油 泵、燃油加热器、燃油滤以及用于燃油通 /断的电磁活 门等。参见11-1。 所需燃油流量由感受发动机转速、压气机出口压 力、涡轮排气温度和燃油压力的自动装置 — 燃油控制 组件调节。
11.2.4 控制和指示 APU起动、停车和正常工作所必需的电门、警告 灯和指示仪表在驾驶舱的控制面板上以及轮舱 APU地 面控制面板上。通常只采用驾驶舱控制面板起动 APU， 但APU停车从这两个面板均可完成。 APU工作监视有排气温度表，电流表。使用时间 指示器（小时表）记录已连续使用的小时数。
图 辅 助 动 力 装 置
11-1
二、附件齿轮箱
附件齿轮箱安装在发动机压气机机匣前部的安装 座上。
在它的附件传动齿轮箱上装有交流发电机、起动 机、燃油泵、滑油泵、转速表发电机、电子转速电门、 冷却风扇等。
电子转速电门的功用是控制 APU 的起动和点火， 控制工作程序和超转保护电路。 APU 发动机仅在一个 稳定状态下工作，即恒定的工作转速，由 APU 驱动的 发电机没有恒速传动装置，因此，它是个变频系统。
图11-5 伊尔62的辅助动力装置（TA6）
辅助动力装置一般安装在飞机机身尾部非增压舱 内，位于方向舵的下面。由防火墙将 APU 短舱与机体 和水平尾翼分隔开。
辅助动力装置发动机的起动和控制系统是完全自 动的，控制电门和指示仪表分别装在驾驶舱和轮舱 APU 地面控制面板上。 APU 起动只能在驾驶舱内进行， 但停车可以在驾驶舱和轮舱 APU 地面控制面板上进行。
GTCP85主要用来提供发动机起动及飞机座舱空 调系统所需的压缩空气。当发动机的发电机或地面电 源未向飞机电网供电时，它还可作为辅助电源供给飞 机交流电。当飞机爬升到 122 米高度以后再过 38 秒， 它即自动停车；飞机下降时，当高度降到3000米以下、 空速低于500公里/小时时，可以再次起动工作。
图 11-4 所 示 为 波 音 747 飞机的辅助动 力 装 置 GTCP660-4 ， 它属于大型的 辅助动力装置 ， 为单转子燃气 涡轮喷气发动 机。
图11-4 B747的辅助动力装置（GTCP660-4）
图 11-5 所示为伊尔 62 的辅助动力装置 TA6 ，它的 压气机的第一级采用了一般很少采用的斜流式，它是 介于轴流式与离心式压气机之间的一种压气机，其单 级增压比较轴流式的要大，级效率比离心式的要高； 燃烧室采用了具有蒸发管的回流形式；三级涡轮均带 冠，以提高涡轮的效率。
11.2.5 保护系统 如果 APU 控制转速达到第三特征转速（ 110 ％） 时，电子转速电门触发超转感应电路，自动切断向燃 烧室的供油，使APU停车，此即超转停车；如果滑油 压力低于最小允许值，由滑油压力电门使 APU自动停 车；如果滑油温度高于允许值，由滑油温度电门使 APU自动停车；APU有火警探测系统和灭火瓶，着火 情况下，探测系统除了作动警告灯和警铃外还可以自 动使APU停车。
第 11 章 辅助动力装置
第11.1节 概述 第11.2节 主要工作系统
第11.3节 典型的辅助动力装置
第11.1节 概述
11.1.1 辅助动力装置的功用
辅助动力装置（Auxiliary Power Unit，简称APU）是装在 飞机上的一套不依赖于机外任何能源、自成独立体系的小型动 力装置。其功用是在地面为飞机提供电源和气源，用于向飞机 电网供电、起动主发动机以及向飞机空调系统提供压缩空气。 在空中提供备用电源和气源，即，飞机爬升到一定高度后，辅 助动力装置即自动停车，但是当飞机在飞行过程中遇到发动机 停车故障时，辅助动力装置可重新起动作为应急动力源，为飞 机提供电源和气源（超过一定高度后，仅能提供电源）。
三、供气系统（空气负荷控制系统） 供气系统用来向飞机供应所需的空气，并控制向 飞机输出的气动功率，使排气温度不致超过正常安全 数值。
该系统使辅助动力装置发动机转速在 95% 以下时 不供气，超过 95%时能自动供气，当排气温度过高时， 自动减少供气量，使排气温度不超过规定值。
第11.百度文库节 主要工作系统
第11.3节 典型的辅助动力装置
B737飞机的辅助动力装置是GTCP85，它的特点 是采用了双级离心式压气机（第一级为双面叶轮，第 二级为单面叶轮），单级径向式涡轮，一个单罐燃烧 室垂直于转子轴线安装，如图11-3所示。可以同时输 出压缩空气和交流电。
A- 输出轴； B- 进气室； C- 第一级压气机； D- 输气弯 管；E-第二级压气机； F-叶片式扩压器； G-涡轮外 集气室；H-引气活门；J-喷嘴；K-电嘴；L-燃烧罐； M-蜗形集气环；N-涡轮导向器；O-涡轮
电子转速电门有三个特征控制转速，所以也称为三速电门。 第一个特征转速为电动起动机脱开转速（一般数值为 35％～50 ％）， APU起动过程中，当发动机加速达到该转速时，电子转 速电门使电动起动机自动脱开；第二个特征转速为 APU 工作控 制转速（一般数值为 95％），当APU达到该转速时，电子转速 电门自动断开点火电路， APU达到由燃油控制器控制的稳定工 作状态（100％），可进行引气和供电；第三个特征转速为超转 控制转速（一般数值为110％），在正常情况下，APU的转速只 有 100%，不可能达到 110%，因此，该电子电门通常是不工作 的。只有在燃油控制组件失效，或进行110%电门试验，即超转 试验时，APU的转速才有可能达到110%，使电路断开，APU停 车。
图11-3 B737的辅助动力装置（GTCP85）
空气由进气室B经第一级双面离心式压气机C增压 后，由 7 个输气弯管 D 流至第二级离心式压气机 E ，然 后经叶片式扩压器 F流入涡轮外集气室 G内，此后，大 部分空气流入燃烧罐L内燃烧，少部分由带有负荷控制 活门的放气口H输往飞机。进入燃烧罐的空气与由喷嘴 J喷入的燃油混合后被电嘴 K点燃燃烧，燃烧后的燃气 流入蜗形集气环 M，通过涡轮径向导流器 N流入径向涡 轮O作功，驱动压气机并通过减速器驱动输出轴 A。在 压气机前的附件机匣上除装有供它本身工作所需的燃 油泵与调节器、滑油泵、起动机、转速表、冷却风扇 等附件外，还装有供飞机用的交流发电机。
11.2.3 起动和点火系统 起动时由飞机电瓶供电的电动起动机带动发动机转子旋转。 在有的机型中，由独立的 APU起动机电瓶供电。点火系统为高 能点火，通过电子转速电门控制。 APU 的起动控制系统是完全自动的，如前所述，起动只能 在驾驶舱内进行操纵。起动点火系统的主要附件有：起动机、 电子转速电门、点火器、电嘴和操纵电门和指示器等。 APU 的起动机是电动起动机，其电源为 24 伏直流电，由飞 机电瓶或地面电源车供电。 电子转速电门的功用是在起动时按一定的程序进行电路的 自动控制。
11.1.2 辅助动力装置的组成 辅助动力装置主要由小型燃气涡轮发动机、附件齿轮箱和 供气系统等组成。
为形象说明 APU 的本体结构和工作系统，以下主要依据 B737飞机的APU（GTCP85）进行阐述。
一、燃气涡轮发动机 辅助动力装置的燃气涡轮发动机，多采用离心式压气机、 环形燃烧室和径向式涡轮，如图 11-1 所示。这样虽然使流动损 失较大，但可以缩短发动机的轴向尺寸，构造简单。喷管为固 定面积的简单喷管，其上装有温度控制器和热电偶的安装孔。 当然它还具有必要的工作系统，例如燃油、滑油、空气、控 制、指示等系统。
11.2.1 滑油系统
APU 内部的所有轴承及齿轮的润滑由自已的滑油系统完成。 系统包括滑油箱、滑油滤、滑油泵（进油泵和回油泵）、滑油 冷却器、磁性金属屑探测器、滑油喷嘴和管路等。由指示灯和 仪表进行系统工作的监控，如图11-2所示。 滑油冷却器由齿轮箱传动的风扇进行冷却，所用滑油与主 发动机使用的相同。发动机转子前、后轴承采用压力润滑，齿 轮箱内的轴承和齿轮采用泼溅润滑。
APU起动程序是通过飞机驾驶舱内APU控制面板 上的主控电门进行的。当电门置于起动位时，进气门 打开，直流电动起动机带转发动机到燃油和点火系统 能够投入工作的转速，点火后发动机加速达到第一特 征转速时，起动机被电子转速电门自动断开，起动机 停止工作。发动机继续加速至第二特征转速时，电子 转速电门断开点火电路。当到达稳定工作状态 （100%转速）以后，APU可以进行供电和供气。