وحدة الطاقة المساعدة على الطائرة APU

تُعد وحدة الطاقة المساعدة (APU) عبارة عن محرك توربيني غازي صغير مركب في مخروط الذيل للطائرة لتوفير طاقة كهربائية وميكانيكية مستقلة لبدء تشغيل الطاقة للمحركات الرئيسية والطاقة الهوائية لأنظمة تكييف الهواء في المقصورة وقوة المحور للأنظمة الهوائية والهيدروليكية الأخرى والطاقة الكهربائية والهوائية الاحتياطية لعمليات الطيران وحالات الطوارئ، والطاقة الكهربائية والهوائية للعمليات الأرضية مع إيقاف تشغيل المحركات.

ما هي وحدة الطاقة المساعدة APU

وحدة الطاقة المساعدة (APU): هو محرك نفاث صغير يقع عادة في مخروط الذيل للطائرة ولكن في بعض الحالات، يقع في هيكل المحرك أو في عجلات الطائرة (wheel well)، حيث يمكن بدء تشغيل (APU) باستخدام بطارية أو (بطاريات) الطائرة فقط، وبمجرد تشغيلها ستتوفر الطاقة الكهربائية لأنظمة الطائرة بالإضافة إلى هواء التسييل لتكييف الهواء داخلها وبدء تشغيل المحرك.

استخدامات وحدة الطاقة المساعدة وعملها

تسمح وحدة الطاقة الإضافية (APU) للطائرة بالعمل بشكل مستقل دون الاعتماد على معدات الدعم الأرضي، مثل وحدة الطاقة الأرضية (GPU) أو وحدة تكييف الهواء الخارجية أو عربة بدء الهواء ذات الضغط العالي، وعندما يتم اعتماد (APU) للاستخدام في الرحلة يمكن استخدام (APU) كما هو مطلوب لتوفير مصدر إضافي للطاقة الكهربائية في حالة فقدان أحد مولد المحرك.

كما يمكن استخدامه أيضاً كمصدر لتدفق الهواء للمساعدة في بدء تشغيل محرك الرحلة أو لتشغيل مجموعات تكييف الهواء في ظروف الموجودة، أو ما تفرضه سياسة الشركة أن يتم الإقلاع مع إيقاف ضغط المحرك، والأهم من ذلك فإن تشغيل وحدة (APU) يلغي الحاجة إلى بدء تشغيل أحد المحركات الرئيسية للطائرة أثناء انتظار وصول الركاب، وبالتالي توفير الوقود والصيانة لمحطة طاقة أكثر تكلفة.

في معظم الحالات، يتم إغلاق (APU) قبل الإقلاع وإعادة إشعالها عندما تزيل الطائرة المدرج بعد الهبوط، بينما تحدث معظم فترة الخدمة النشطة لوحدة (APU) أثناء جلوس الطائرة على الأرض، في بعض الحالات يتم استخدام (APU) كمصدر للطاقة الكهربائية في حالات الطوارئ أثناء تحليق الطائرة.

يمكن العثور على أقدم وحدات APU في طائرة (B-29 Superfortress)، والتي تبدو في الأساس مثل محرك دراجة نارية مثبت داخل جسم الطائر، كما استخدمت طائرة (Convair XP5Y-19) وحدة APU في وقت مبكر، بينما تم تسليم أول طائرة ركاب أمريكية نوع (Boeing 707) بدون واحدة وكانت طائرة (727 Boeing) أول طائرة بوينج مجهزة بوحدة (APU).

اليوم يمكن العثور على (APU) في طائرات مدنية وعسكرية متوسطة وكبيرة الحجم، وبعض الطائرات ذات المحركات التوربينية وعدد قليل من المقاتلات العسكرية، كما لا تحمل الطائرات المدنية الأصغر مثل طائرة (Cessna Citation CJ) أو طائرة (Eclipse) الخاصة وحدة (APU)، وذلك لأنّ الوزن الزائد حتى لمحرك توربيني إضافي صغير يمكن أن يؤثر بشكل كبير على الحمل القائم (useful load) للطائرة، وهو وزن الركاب والبضائع إضافة إلى وزن الوقود والزيت والطاقم ونظام الملاحة ووحدة الطاقة المساعدة وأيضًا وزن الطائرة نفسها.

تحدد الشركة المصنعة للطائرة متطلبات (APU) بعد النظر في حجم المقصورة وكمية الهواء المطلوب لتشغيل العبوات البيئية وحجم المولد اللازم لتشغيل قمرة القيادة والمقصورة وتشغيل المحرك، ومن ثم فإنّ مهمة الشركة المصنعة لوحدة (APU)، والتي عادة ما تكون مقاولًا من الباطن لمصنِّع الطائرات هي تسليم وحدة تفي بهذه المواصفات.

بينما يعد تجهيز إلكترونيات الطيران عنصرًا مهمًا في إعداد الطائرة للمغادرة، فإنّ إنشاء بيئة مقصورة مريحة قبل وصول الركاب يكاد يكون أكثر أهمية بالنسبة لمعظم المشغلين خلال أشهر الصيف الحارة، وقد تتطلب (APU) التي تقود العبوات البيئية نصف ساعة لتبريد مقصورة الطائرة الموجودة، وبنفس الوقت لتسخين واحدة في الشتاء على المنحدر.

أثناء بعض الرحلات طويلة المدى ذات المحركين (ETOPS)، والتي تسمح للطائرات ذات المحركين بالعمل على مسارات تبعد أكثر من 60 دقيقة طيران عن مطار طوارئ مناسب، يجب اختبار نظام (APU) باستخدام إجراء البدء البارد من أجل تحقق من موثوقية البدء في حالة الحاجة إليه، في حالة فشل أحد المحركات الرئيسية للطائرة أثناء الرحلة.

عيب واحد لوحدات APU هو الضوضاء التي تنتجها غالبًا أثناء التشغيل على الأرض في بعض الطائرات القديمة، يمكن أن يصبح ضجيج المحرك التوربيني لوحدة (APU) أسوأ بمجرد تشغيل الهواء المضغوط لتدفئة أو تبريد المقصورة لا يزال عدد من المطارات في الولايات المتحدة يقيد تشغيل وحدات (APU) خاصة في الليل لتجنب إزعاج الناس في المجتمعات المجاورة.

مثل جميع المحركات التوربينية الحديثة تم تجهيز (APU) بنظام إطفاء حريق، وغالباً ما يتم تشغيله تلقائيًا في الطائرات الأحدث، ولكن أولئك الذين يقومون بتشغيل (APU) بدون أنظمة إطفاء أوتوماتيكية يحتاجون عادةً إلى طيار واحد على الأقل للبقاء بالقرب من الطائرة من أجل القفز على متنها، وتفريغ زجاجة حريق (APU) يدويًا في حالة اندلاع حريق، وعلى عكس المحركات الرئيسية للطائرة، والتي تتطلب عمليات تفكيك منتظمة في نقاط زمنية محددة جدًا للصيانة.

خصائص وحدة الطاقة المساعدة APU

تحتوي معظم الطائرات ذات المحركات التوربينية التجارية والطائرات ذات المحركات النفاثة على وحدات (APU) توفر الطاقة الكهربائية والهواء المضغوط والضغط الهيدروليكي لأنظمة الطائرات، وهذه مطلوبة لتوفير الموارد الأساسية خلال الفترات التي تخضع فيها الطائرة للصيانة، أو يتم تحضيرها للرحلة قبل بدء تشغيل المحركات الرئيسية.

يأتي المصدر الأساسي للطاقة الكهربائية والضغط الهوائي والهيدروليكي وتكييف الهواء على متن الطائرات التجارية من المولدات والمضخات التي تمر عبر علب التروس المساعدة في المحركات الرئيسية، وأثناء العمليات الأرضية نادراً ما يتم تشغيل المحركات الرئيسية، على الرغم من أن الطاقة في أنظمة الطائرات، غالبًا ما تكون ضرورية للاختبار والصيانة وإعداد مقصورة ما قبل الرحلة وتكييف سطح الطائرة.

عادةً ما تكون وحدة الطاقة المساعدة للطائرة عبارة عن محرك نفاث صغير يقع في الجزء الخلفي من جسم الطائرة خلف حاجز المقصورة الخلفي، بحيث يقوم هذا المحرك بتشغيل مولد كهربائي بالإضافة إلى المضخات الهوائية والهيدروليكية، والتي تزود الطائرة بما يكفي من الطاقة وضغط الهواء والزيت لتشغيل جميع الأنظمة الأساسية، كما تستمد هذه المحركات وقودها عادةً من خزانات الوقود الرئيسية للطائرة ولها نظام تشغيل كهربائي مستقل.

صيانة وحدة الطاقة المساعدة APU

الصيانة هي أحد محركات التكلفة الرئيسية لتشغيل (APU) للطائرات يؤدي فشل وحدة (APU) في الجو أو الأرض إلى إلغاء أو تأخير مغادرة الرحلة، ممّا يعيق عمليات الطيران تتطلب وحدة (APU) للطائرة الصيانة بعد 7000 ساعة طيران، كما ترتبط التكاليف بإزالته وتفكيكه وإصلاحه واستبداله وفقًا لقاعدة بيانات الإبلاغ عن صعوبة الخدمة التابعة لـ (FAA).

• “APU” هي اختصار لـ “Auxiliary Power Unit”

• “FAA” هي اختصار لـ “Federal Aviation Administration”