Hilfstriebwerk

Auxiliary Power International Corporation (APIC) APU APS3200 für dieAirbus-A320-Familie

Hilfstriebwerksauslass und -einlass am Heck einesAirbus A380

EinHilfstriebwerk(englischauxiliary power unit,APU) ist ein Hilfskrafterzeuger, der hauptsächlich inFlugzeugenverwendet wird.

Luftfahrttechnologie

Das Hilfstriebwerk ist nicht für den Antrieb des Fluggeräts konzipiert. Es liefert in der Regelelektrische EnergieundDruckluftzumautarkenBetrieb der Flugzeugausrüstung am Boden, ohne dass dieHaupttriebwerkedafür laufen müssen. Auch um die Haupttriebwerke zu starten, wird das Hilfstriebwerk oft benötigt. Andere Systeme am Flugzeug, die durch das Hilfstriebwerk betrieben werden können, sind die Bordelektrik/-elektronik (Avionik), dieKlimaanlageund dieEnteisungsvorrichtung.Das Hilfstriebwerk selbst wird entweder mitAkku-Batterienoder, wenn die Haupttriebwerke noch laufen, durch die Bordelektrik/Pneumatik gestartet. Das Hilfstriebwerk wird normalerweise nach dem Start der Haupttriebwerke abgeschaltet. Es gibt allerdings Ausnahmen. So ist es bei einigen Situationen vorgesehen, das Hilfstriebwerk während der Startphase zum Betrieb der Klimaanlage zu nutzen, falls eine besonders hohe Triebwerksleistung zum Start benötigt wird, da Klimaanlagen einen nennenswerten Anteil der Triebwerksleistung beanspruchen können. Bei manchen Flugzeugtypen dient es zusätzlich als Notaggregat. Es muss uneingeschränkt verfügbar sein, wenn sich das Flugzeug zu weit entfernt von einem Notlandeplatz oder Ausweichflughafen befindet (ETOPS).

Ein Hilfstriebwerk besteht aus einer Verbrennungskraftmaschine, heute meist einerGasturbine,früher auch einemVerbrennungsmotor,sowie einem elektrischenGeneratorund diversen Hilfsaggregaten zur Regelung. Der Einbauraum des Hilfstriebwerks ist mit einerFeuerlöschanlageausgestattet.

Das Hilfstriebwerk ist meistens imHeckangebracht, erkennbar an einem kleinen Abgasrohr. Wenn ein Flugzeug keine funktionsfähige APU an Bord hat oder zur Emissionsverringerung der Betrieb der APU auf einem Flughafen nicht erlaubt ist, greift man aufBodenstromaggregate(englisch„ground power unit “,GPU),Bodenstartgeräte(englischair starter unit,ASU) und Klimatisierungswagen zurück.

Riedel-Anlasser mit Seilzug zentral im Lufteinlass einesJumo 004Strahltriebwerks, an einerMesserschmitt Me 262

APU in einerCurtiss C-46

Geschichte

Bereits das 1911 gebaute LuftschiffAkronhatte neben den dreiPropellergondelnmit insgesamt 280 PS ein 17 PS-Hilfstriebwerk, mit dem der Druck in denBallonettsaufrechterhalten und ein Generator für die Funkanlage betrieben wurden.

Anlassermotor für Strahltriebwerke

Während des Zweiten Weltkrieges wurdenBoxermotorenals Anlassermotor für die ersten deutschenStrahltriebwerkeeingesetzt, um das Triebwerk auf Anlassdrehzahl hochzufahren. Der vonNorbert Riedelentwickelte Zweizylinder-Zweitakt-Boxermotor „Riedel-Anlasser “hatte einen Hubraum von 270 cm³ und eine Leistung von 8 kW (10,5 PS) bei 7150 min⁻¹.Er war als extremerKurzhuber(Bohrung/Hub:70 mm/35 mm = 2:1) ausgeführt, damit er in die Nabe des Turbinenverdichters passte, und wurde elektrisch oder mit einemSeilzugstartergestartet. Der Motor wurde von denVictoria-Werkenin Nürnberg produziert und diente als Anlasser für die StrahltriebwerkeJunkers Jumo 004undBMW 003.

APUs statt Landstrom

Einige Bomber und Frachtflugzeuge im Zweiten Weltkrieg, z. B. dieB-24,dieB-29und dieC-47,hatten Kolbenmotor-Hilfstriebwerke, die auch „putt–putts “genannt wurden. Zivile Flugzeuge, etwa dieBoeing 707,kamen lange Zeit ohne APU aus, weil deren Versorgung auf großen Flughäfen mitLandstromoderBodenstromaggregatengewährleistet wurde. DieBoeing 727,die auch für den unabhängigen Betrieb von kleineren Flugplätzen konzipiert war, wurde dann erstmals mit einer Hilfsturbine ausgestattet.

Fahrzeugtechnik

Als Hilfstriebwerk werden auch Hilfsaggregate bezeichnet, die in modernenKampfpanzerneingebaut sind. Es kann sich dabei um kleine Gasturbinen, aber auch Kolbenmotoren handeln. Die APU (z. B. beimM1A2 Abrams6,5kWstark) dient zum Betrieb der Aggregate des Panzers im Stand, ohne dass die (im Beispiel 1119 kW starke) Hauptmaschine eingeschaltet werden muss. Dies spart Betriebsstoffe, mindert den Verschleiß und reduziert erheblich die Wärme- und Schallsignatur des Panzers. Ohne APU ist es nicht denkbar, inABC-kontaminierter Umgebung notfalls tagelang einen Überdruck im Kampfraum aufrechtzuerhalten.

Raumfahrt

Die Orbiter derSpace Shuttlewaren mit drei unabhängigen APU ausgerüstet, die bei Start und Landung die nötigeHydraulikzur Ausrichtung derHaupttriebwerke,Betrieb derSteuerflächenundFahrwerkemit Energie versorgten. Die APU, am ehesten vergleichbar mit jener derGeneral Dynamics F-16(dort meistEPU – Emergency Power Unitgenannt), wurde mitHydrazinbetrieben und machte beim Betrieb ein charakteristisches im Sekundentakt hörbaresZischgeräusch,ähnlich einerDampflok.Bei etlichen Videos der letzten Minuten desCountdownswar dieses Geräusch gut zu hören. Die APU neigte bei Flügen häufiger zum Ausfall, am schwerwiegendsten beim FlugSTS-9,bei dem gleich zwei der drei Einheiten ausfielen.

Weblinks

Commons:Hilfstriebwerk– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• STS-129 Countdown und StartYoutube-Film der NASA mit hörbarem APU-Betrieb

Quellen

• Willy J. G. Bräunling:Flugzeugtriebwerke Grundlagen.Springer-Verlag, Berlin 2000, 2004, 2009, 1647 SeitenOnline Seite 61.
• Beschreibung Space Shuttle APU(engl.) beimKennedy Space Centerder NASA (aufgerufen am 23. April 2015)