Le unità di potenza ausiliaria, conosciute come APU (Auxiliary Power Unit), sono componenti cruciali per il funzionamento degli aerei moderni. Esse forniscono energia elettrica e aria compressa agli aeromobili quando i motori principali non sono in funzione. Questo sistema garantisce l’efficienza operativa dell’aereo a terra e durante particolari fasi del volo, contribuendo a migliorare la sicurezza e il comfort dei passeggeri. Questo testo esplorerà in dettaglio i principi di funzionamento, le componenti chiave, i vantaggi, le sfide e le innovazioni relative alle APU degli aerei.
Componenti principali di un’APU aereo
Un’APU è essenzialmente un piccolo motore a turbina progettato per fornire energia ausiliaria. Le componenti principali di un’APU includono il compressore, la camera di combustione, la turbina e il generatore. Il compressore aspira aria dall’esterno e la comprime, aumentandone la pressione. Questa aria compressa viene poi immessa nella camera di combustione, dove viene miscelata con il carburante e incendiata per generare un flusso di gas caldi. I gas caldi espandendosi attraversano la turbina, che è collegata meccanicamente al compressore e al generatore. La turbina fornisce l’energia necessaria per azionare il compressore e il generatore, quest’ultimo converte l’energia meccanica in energia elettrica.
Funzioni e utilizzo delle APU
Le APU svolgono diverse funzioni essenziali a bordo degli aerei. La funzione principale è fornire energia elettrica e aria compressa quando i motori principali sono spenti, come durante le operazioni a terra o in situazioni di emergenza in volo. Le APU alimentano i sistemi elettrici dell’aereo, compresi l’illuminazione, l’avionica, i sistemi di comunicazione e di intrattenimento. Inoltre, forniscono aria compressa per avviare i motori principali e per i sistemi di condizionamento dell’aria, mantenendo un ambiente confortevole per i passeggeri e l’equipaggio. Durante il volo, le APU possono essere utilizzate come fonte di energia di backup in caso di guasto dei generatori dei motori principali.
L’adozione delle APU offre numerosi vantaggi operativi e di sicurezza per gli aerei. Innanzitutto, le APU permettono agli aerei di operare in modo indipendente dagli impianti di terra, facilitando le operazioni negli aeroporti privi di infrastrutture adeguate. Questo aumenta la flessibilità e l’efficienza delle operazioni aeree. Le APU contribuiscono anche alla sicurezza, fornendo una fonte di energia di riserva in caso di guasti ai sistemi principali durante il volo. Inoltre, le APU riducono il consumo di carburante e l’usura dei motori principali, che altrimenti dovrebbero essere mantenuti in funzione durante le operazioni a terra per fornire energia e aria compressa.
Le APU devono essere altamente affidabili e in grado di operare in condizioni estreme, come le basse temperature in alta quota e le alte temperature durante il decollo e l’atterraggio. La manutenzione delle APU può essere complessa e costosa, richiedendo personale specializzato e attrezzature specifiche. La manutenzione delle APU è fondamentale per garantire la sicurezza e l’efficienza operativa degli aerei. Le APU richiedono ispezioni regolari, pulizia, lubrificazione e sostituzione delle parti usurate per prevenire guasti e malfunzionamenti. La gestione della manutenzione delle APU può essere facilitata dall’uso di sistemi di monitoraggio avanzati che forniscono dati in tempo reale sulle condizioni operative e sulle prestazioni delle APU.
Le unità di potenza ausiliaria sono poste nella parte posteriore degli aerei, si può notare il condotto di scarico che può essere scambiato per una terza uscita di turbofan, anche perché – in effetti – esistono aeromobili con 3 motori turbofan, due installati sulle ali o sulla fusoliera ed uno sul piano dell’impennaggio di coda dell’aereo. Alcuni esempi di aeromobili con 3 motori turbo-ventola sono il McDonnell Douglas MD-11 ed il Boeing 727
La presenza delle unità di potenza ausiliaria è particolarmente importante in alcune situazioni quali ad esempio il decollo su piste corte, dove i piloti hanno necessità di poter disporre di tutta la potenza dei motori ed è quindi preferibile che non venga sottratta energia per produzione di energia elettrica, compressione dell’aria e climatizzazione della fusoliera. Altra condizione nella quale vi sono esigenze simili e nella fase di atterraggio in piste ad alta quota dove in caso di go-around (o riattaccata – l’interruzione della manovra di atterraggio di un aeroplano, che riprende quota poco prima di toccare terra) può essere necessario disporre di tutta la potenza dei motori principali per poter risalire con alti gradi di inclinazione. Ovviamente, in caso di guasto di uno dei motori principali, la presenza delle unità di potenza ausiliaria è ancora più determinante per contare su tutta la spinta del solo motore funzionante.
Durante la normale fase di volo, i due motori (o 4 o 3 motori) sono in grado di produrre energia elettrica attraverso generatori di corrente, produrre aria compressa e fornire pressione idraulica per alcuni sistemi necessari al funzionamento dell’aereo.
