Bei Verkehrsflugzeugen ist die Auxiliary Power Unit (APU) heute in der Regel eine kleine Gasturbine, aber kein verkleinertes Haupttriebwerk. Ihre Aufgabe ist nicht der Vortrieb, sondern die Bereitstellung von Sekundärenergie: vor allem elektrische Leistung und – abhängig von Muster und Systemarchitektur – pneumatische Energie.
Warum eine APU am Boden gebraucht wird
Vor dem Start müssen Avionik, Beleuchtung, Klimatisierung und weitere Systeme funktionieren. Die APU kann Generatoren antreiben und Druckluft für den Start der Haupttriebwerke bereitstellen. Flughäfen versuchen ihren Einsatz durch Bodenstrom und vorkonditionierte Luft zu reduzieren, weil eine laufende APU Kraftstoff verbraucht und Lärm erzeugt.
Bei einigen Mustern kann die APU auch in größerer Höhe gestartet werden und elektrische oder pneumatische Versorgung übernehmen, wenn reguläre Quellen ausfallen. Welche Funktionen dann tatsächlich verfügbar sind, hängt vom Flugzeugtyp ab. Die APU ist daher kein Notantrieb, aber ein wichtiges Element der Energiearchitektur.
Bei Verkehrsflugzeugen ist die APU meist eine Gasturbine
Die bei heutigen Verkehrsflugzeugen übliche Gasturbinen-APU arbeitet nach demselben thermodynamischen Grundprinzip wie ein Gasturbinentriebwerk, ist jedoch auf Energieversorgung statt Vortrieb ausgelegt. Sie treibt Generatoren an; bei vielen Mustern stellt sie zusätzlich pneumatische Energie für Klimatisierung und den Start der Haupttriebwerke bereit. Welche elektrischen und pneumatischen Funktionen tatsächlich zur Verfügung stehen, ist musterabhängig. Je nach Flugzeug kann die APU auch im Flug als zusätzliche Energiequelle genutzt werden.
Warum Airlines die APU am Gate möglichst wenig laufen lassen
Eine laufende APU verbraucht Kraftstoff, erzeugt Lärm und Emissionen und sammelt Betriebsstunden, die später Wartung auslösen. Flughäfen stellen deshalb Bodenstrom und vorkonditionierte Luft bereit. Ob diese Infrastruktur genutzt wird, ist eine wirtschaftliche und operative Abwägung. Bei sehr kurzen Turnarounds oder unzureichender Bodenversorgung kann die APU dennoch sinnvoll sein.
Redundanz entscheidet über die Rolle im Flug
Bei einigen Notfällen kann die APU elektrische oder pneumatische Versorgung übernehmen, wenn andere Quellen ausfallen. Welche Funktion verfügbar ist, hängt von Höhe, Muster und Systemarchitektur ab. Deshalb darf man die APU nicht pauschal als „Nottriebwerk“ bezeichnen: Sie erzeugt normalerweise keinen nennenswerten Vortrieb, kann aber für die Energieversorgung eines beschädigten Systems entscheidend sein.
Einordnung aus Systemsicht
APUs müssen zuverlässig starten, obwohl sie häufig nach langen Bodenphasen, bei großer Kälte oder in großer Höhe gebraucht werden. Gleichzeitig sollen sie leicht, leise und wartungsarm sein. Ihre Betriebszyklen unterscheiden sich deutlich von Haupttriebwerken: viele Starts, relativ kurze Laufzeiten und starke thermische Wechsel prägen die Lebensdauer.
Wie eine APU aufgebaut ist
Konstruktiv ist die APU moderner Verkehrsflugzeuge meist als kleine Gasturbine ausgeführt. Ein Verdichter komprimiert Luft, in der Brennkammer wird Kraftstoff zugemischt, und eine Turbine entzieht dem Heißgas Leistung. Diese Leistung treibt den Verdichter und einen oder mehrere Generatoren. Bei vielen Systemarchitekturen kann zusätzlich verdichtete Luft für Klimatisierung oder zum Starten der Haupttriebwerke bereitgestellt werden; die konkrete Auslegung unterscheidet sich jedoch von Muster zu Muster.
Der Einbau im Heck hat praktische Gründe: Dort lässt sich die Einheit relativ unabhängig von Passagier- und Frachträumen integrieren, Luft kann über einen eigenen Einlass zugeführt und Abgas nach hinten abgeführt werden. Brandschutz, Schallschutz und Zugang für Wartungsarbeiten bleiben dennoch wichtige Konstruktionsaufgaben.
Warum Airports die APU möglichst kurz laufen lassen wollen
Am Boden ist eine laufende APU bequem, aber nicht besonders effizient. Sie verbraucht Flugkraftstoff, erzeugt Lärm und lokale Emissionen. Deshalb bieten Flughäfen externe Bodenstromversorgung und häufig vorkonditionierte Luft an. Wo diese Infrastruktur verfügbar ist, kann die APU ausgeschaltet bleiben.
Im Flug hat sie eine andere Rolle. Je nach Flugzeugmuster kann sie als zusätzliche Quelle für elektrische oder pneumatische Energie dienen und in abnormalen Situationen Redundanz schaffen. Die genauen Betriebsgrenzen unterscheiden sich nach Muster. Ihre Bedeutung liegt damit weniger in permanenter Leistung als darin, Energie dann bereitzustellen, wenn die Hauptsysteme sie nicht oder noch nicht liefern können.
Bilder: Airbus, Pratt & Whitney