Pomocná energetická jednotka (APU)

Aircraft systems Aviation technology APU Ground operations

Pomocná energetická jednotka (APU) – Letecký slovník

Definice a hlavní účel

Pomocná energetická jednotka (APU) je kompaktní, samostatný plynový turbínový motor instalovaný na většině moderních letadel, který zajišťuje elektrickou energii a pneumatický (odběrový) vzduch nezávisle na hlavních pohonných jednotkách. Jejím hlavním účelem je umožnit provoz systémů letadla – jako je avionika, osvětlení, klimatizace a startéry motorů – během pozemních operací, předletové přípravy a vybraných letových situací bez potřeby externí podpůrné techniky.

APU jsou klíčovou součástí pro provozní autonomii, podporují funkčnost systémů během předletové přípravy, nástupu cestujících, údržby a procedur startování motorů. Plynový turbínový princip přináší vysokou spolehlivost, rychlé dodání energie a vynikající poměr výkonu a hmotnosti.

Klíčové vlastnosti:

  • Nezávislost: Pracuje samostatně a snižuje závislost na letištním pozemním napájení nebo vzduchových vozících.
  • Redundance: Poskytuje záložní energii a vzduch pro kritické systémy při selhání hlavních motorů nebo generátorů.
  • Bezpečnost: Je vybaveno detekcí požáru, hasiči a automatickým vypnutím při abnormálních stavech.
  • Soulad s předpisy: Navrženo dle standardů ICAO, FAA a EASA pro ekologii, bezpečnost a provozní výkon.

Hlavní funkce a technické principy

Generování elektrické energie

Integrovaný generátor APU dodává střídavý proud (AC) – obvykle 115 V při 400 Hz – pro napájení:

  • Avioniky a letových přístrojů
  • Osvětlení kabiny a exteriéru
  • Systémů komfortu cestujících (kuchyňka, zábava)
  • Zařízení pro údržbu a pozemní obsluhu letadla

Některá APU také poskytují stejnosměrný proud (DC) (28 V) pro vybrané systémy, buď přímo, nebo přes usměrňovače (TRU).

Technické poznámky:

  • Generátor je poháněn hlavní hřídelí APU.
  • Výstup je automaticky regulován pro stabilitu napětí a frekvence.
  • Energie může být distribuována na všechny nebo vybrané elektrické sběrnice dle potřeby.

Pneumatický (odběrový) vzduch

Kompresor APU dodává vysokotlaký, vysokoprůtokový odběrový vzduch pro:

  • Klimatizační systém (ECS): Pro klimatizaci a přetlakování kabiny.
  • Systém startování motorů: Pohání vzduchový startér pro roztočení hlavních motorů před zapálením.
  • Příležitostně, systémy proti námraze: Dodává odběrový vzduch pro odmrazování křídel nebo motorů u některých letadel.

Parametry:

  • Typický výkon odběrového vzduchu: 250–500 lb/min při 30–45 psi
  • Systém zahrnuje regulaci tlaku, řízení teploty a zpětné ventily pro bezpečnost

Hydraulická energie (u vybraných letadel)

Některá APU, zejména u velkých dopravních nebo vojenských letadel, pohání hydraulická čerpadla pro pozemní provoz:

  • Ovládacích ploch
  • Podvozku
  • Nákladových dveří

Instalace v letadle a provozní nasazení

Fyzické umístění

APU je obvykle umístěno v ocasním kuželu nebo zadní části trupu, což umožňuje:

  • Snížení hluku a vibrací v prostoru pro cestující
  • Izolaci jednotky od palivových nádrží a kritických systémů
  • Jednodušší přístup pro údržbu

U menších letadel může být APU umístěno v gondole motoru, kořeni křídla nebo v šachtě podvozku.

Typické provozní scénáře

Pozemní provoz:

  • Předletová příprava: Spouští se před nástupem cestujících pro přípravu systémů a kabiny.
  • Údržba: Napájí elektrické a pneumatické systémy pro kontroly a opravy.
  • Startování motorů: Zajišťuje odběrový vzduch pro roztočení hlavních motorů.

Provoz na odloučených letištích:

  • Kritické na letištích bez pozemního napájení nebo vzduchových vozíků

Provoz za letu:

  • U APU certifikovaných pro let slouží jako nouzová záloha pro elektrické a pneumatické systémy

Přechodové situace:

  • Přemosťuje výpadky napájení při změně stání nebo odtlačení od brány

Údržba a spolehlivost

Rutinní údržba

  • Plánované kontroly: Pravidelná kontrola oleje, paliva, vzduchových a elektrických systémů
  • Výměna dílů: Ložiska, startéry, čidla a filtry dle harmonogramu výrobce
  • Výkonnostní testy: Kontrola elektrického a pneumatického výkonu, monitoring emisí
  • Dokumentace: Všechny úkony evidovány pro splnění předpisů

Spolehlivost

  • Moderní APU dosahují střední doby mezi poruchami (MTBF) 5 000–10 000+ hodin
  • Vybaveno redundantním řízením, hasiči a bezpečnostním vypínáním
  • Intervaly a postupy údržby jsou určovány předpisy FAA, EASA a výrobcem

Ekologické a efektivnostní aspekty

Emise a hluk

  • APU produkuje CO₂, NOₓ, uhlovodíky a částice
  • Typická hlučnost: 85–95 dB(A) v blízkosti jednotky
  • Podléhá omezením ICAO Annex 16 a místním pravidlům letišť

Efektivita a udržitelnost

  • Moderní APU využívají nízkoemisní spalovací komory a digitální řízení
  • Pozemní napájecí jednotky (GPU) a předkondicionovaný vzduch (PCA) na stání snižují dobu běhu APU
  • Letecké společnosti zavádějí politiku omezení používání APU pro snížení nákladů a emisí

Běžné letecké a průmyslové aplikace

Dopravní letadla:
Standard u letadel jako Boeing 737/787, Airbus A320/A350 – umožňuje plnou provozní autonomii kdekoliv na světě.

Business jety:
Podpora soukromých a odloučených operací s omezenými službami na zemi.

Vojenská letadla:
Pro terénní provoz, redundanci, napájení pozemních systémů; některá pohánějí hydraulická čerpadla.

Vrtulníky:
Střední/velké modely využívají APU pro napájení na zemi a klimatizaci.

Další sektory:
Vojenská vozidla, lodě, kosmické lodě (např. raketoplán), chladírenské přepravní prostředky a pozemní obslužná technika.

Typické příklady použití: APU v praxi

  • Turnaround operace: Udržuje systémy a komfort při nástupu/výstupu cestujících, zajišťuje start motorů.
  • Odloučená letiště: Zajišťuje autonomii bez pozemního napájení.
  • Záloha za letu: Obnovuje kritické systémy při selhání hlavního generátoru (certifikovaná APU).
  • Vojenské nasazení: Umožňuje rychlou připravenost a údržbu v terénu.
  • Pozemní údržba: Napájí kontroly systémů bez nutnosti běhu hlavních motorů.

Technické parametry a specifikace

ParametrTypická hodnota (dopravní letadlo)Popis
Elektrický výkon40–120 kVA, 115 V AC, 400 HzNapájení všech elektrických systémů
Odběrový vzduch250–500 lb/min při 30–45 psiPro ECS, startování motorů, odmrazování
Spotřeba paliva100–400 litrů/hod (26–106 US gal/h)Závisí na zatížení systému a okolních podmínkách
Doba spuštění60–120 sekundOd spuštění do provozní připravenosti
Provozní výškaAž 30 000 ft (pokud je certifikováno)Možnost provozu za letu
Hmotnost150–350 kg (330–770 lb)Liší se dle modelu a typu letadla
UmístěníOcasní kužel/zadní trup (typicky)Kvůli hlučnosti, bezpečnosti a přístupu

APU vs. pozemní obslužná technika

FunkceAPUPozemní obslužná technika
NezávislostPlně autonomníVyžaduje infrastrukturu letiště
Zdroj energiePalivo z letadlaExterní elektřina nebo nafta
Oblast použitíOdloučená místa, redundanceVelká letiště, snížení emisí
Provozní nákladyVyšší (palivo, údržba)Nižší (síťová elektřina)
Ekologický dopadVyšší (emise, hluk)Nižší (pokud je elektrická/ze sítě)
FlexibilitaOkamžitá dostupnostZávislá na pozemních zdrojích

Nejlepší praxe údržby

  • Dodržování harmonogramů: Přesně dle postupů výrobce a předpisů
  • Kompletní evidence: Záznam všech úkonů a výměn dílů
  • Prediktivní monitoring: Analýza vibrací, oleje pro včasné odhalení závad
  • Certifikovaní technici: Práce na APU pouze s kvalifikací v letectví
  • Kontroly po údržbě: Kompletní testy provozu po větších zásazích

Ekologické a regulační trendy

  • Omezování hluku: Letiště mohou omezit použití APU u bran a vyžadovat připojení na GPU nebo PCA během několika minut po příletu
  • Emisní limity: Nové modely APU jsou certifikovány dle přísných norem; letecké společnosti omezují dobu provozu kvůli udržitelnosti
  • Provozní politika: Výcvik posádek a provozní postupy kladou stále větší důraz na minimalizaci používání APU kvůli ekologii

Shrnutí: použití a možnosti APU

Oblast použitíPoskytovaná funkcePříklad scénáře
Elektrické systémy115 V AC/28 V DC pro avioniku, atd.Noční předletová příprava na odloučeném letišti
Startování motorůOdběrový vzduch pro startéryStart hlavního motoru bez pozemního vozíku
Klimatizace kabinyOdběrový vzduch pro ECSNástup při extrémním počasí
Nouzové napájeníZáložní elektřina a vzduchSelhání generátoru za letu
ÚdržbaTestování systémůHangárové kontroly bez hlavních motorů
Vojenské/průmyslovéNapájení systémů, mobilitaTichá hlídka obrněného vozidla, chladírenský vůz

Slovníček: klíčové pojmy k APU

TermínDefinice
APUPomocná energetická jednotka – malá plynová turbína dodávající elektrickou a pneumatickou energii.
Odběrový vzduchStlačený vzduch z kompresoru turbíny, využívaný pro ECS, startování motorů a odmrazování.
ECSEnvironmental Control System – systém řízení klimatu, vlhkosti a přetlaku v kabině.
GPUPozemní napájecí jednotka – externí zařízení dodávající elektrickou energii letadlu na zemi.
PCAPředkondicionovaný vzduch – externí systém ohřívání/chlazení kabiny na stání.
ETOPS/EDTOExtended-range Twin-engine Operations/Extended Diversion Time Operations – pravidla pro dálkové lety.

Související zdroje:

Často kladené otázky

Jaký je hlavní účel APU v letadle?

Hlavním účelem APU je poskytovat elektrickou energii a pneumatický (odběrový) vzduch pro palubní systémy, když hlavní motory neběží. To umožňuje nezávislý provoz systémů letadla – jako jsou avionika, osvětlení kabiny, klimatizace a startéry motorů – během pozemních operací a v některých případech i za letu.

Kde je APU obvykle umístěno v letadle?

APU je nejčastěji instalováno v ocasním kuželu nebo zadní části trupu dopravních letadel. Toto umístění minimalizuje hluk a vibrace v prostoru pro cestující, izoluje jednotku z hlediska bezpečnosti a umožňuje snadný přístup pro údržbu.

Lze APU používat během letu?

Některé APU jsou certifikovány pro provoz za letu, zejména u dvoumotorových letadel vyžadujících redundanci pro dálkové lety (ETOPS/EDTO). Použití za letu slouží především jako záloha pro elektrickou energii a pneumatické systémy při selhání hlavních systémů.

Jak se APU spouští a vypíná?

APU se spouští pomocí palubních baterií nebo externího zdroje, kdy je turbína roztočena startérem do stabilizace spalování. Vypnutí zahrnuje chladicí cyklus před uzavřením paliva a zapalování, což je automaticky řízeno řídicím systémem.

Jaké jsou environmentální dopady provozu APU?

APU produkuje emise oxidu uhličitého (CO₂), oxidů dusíku (NOₓ) a hluku, což přispívá k emisím na stojánce a hlukovému znečištění letišť. Provoz APU je na mnoha letištích regulován a novější jednotky jsou navrhovány tak, aby byly efektivnější a ekologičtější.

Optimalizujte provoz svého letadla

Zjistěte, jak pokročilé APU zvyšují efektivitu, bezpečnost a provozní nezávislost vaší flotily.

Zjistit více

Trup letadla

Trup letadla

Trup letadla je hlavní těleso letounu, sloužící jako konstrukční páteř a prostor pro posádku, cestující, náklad a klíčové systémy. Tento slovníkový heslo zkoumá...

6 min čtení
Aircraft structure Aviation +2
GSE (Pozemní podpůrné zařízení)

GSE (Pozemní podpůrné zařízení)

Pozemní podpůrné zařízení (GSE) označuje vozidla a zařízení používaná k obsluze a manipulaci s letadly na zemi. GSE je zásadní pro rychlý obrat letadel, bezpečn...

6 min čtení
Airport Operations Aviation Safety +3