Auxiliary power unit: differenze tra le versioni

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[[File:APIC-APU-for-A320-family.jpg|thumb|Una APU di un [[Airbus A320]].]]

LaL''''unità di potenza ausiliaria'''<ref>{{Cita web|url=https://iate.europa.eu/entry/result/29331/it|titolo=Auxiliary Power Unit}}</ref> (in inglese '''''Auxiliary Power Unit,''''' abbreviata in ('''APU''') è un'unitàuna di potenza ausiliariamacchina installata a bordo di un veicolo per la produzione di energia non direttamente utilizzata a scopo propulsivo. È in genere presente su [[AeromobileAeroplano|aeromobiliaeroplani]] da trasporto<ref name=Giorgi1>{{Cita|Giorgi}}.</ref>, ma anche su alcuni veicoli terrestri [[Veicolo ibrido#Ibrido serie|ibridi]]<ref name=Widener1>{{Cita|Widener}}.</ref> o di grandi dimensioni <ref>{{Cita web|url=http://www.arb.ca.gov/msprog/truckstop/azregs/azregs.php|titolo=Useful Links for Regulations|sito=The TruckStop|lingua=en|accesso=27 settembre 2011|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20110928193347/http://www.arb.ca.gov/msprog/truckstop/azregs/azregs.php|dataarchivio=28 settembre 2011}}</ref>.

== Aeromobili ==

Una moderna APU impiegata in campo aeronautico è costituita da una [[Gruppo turbogas|turbina a gas]] di dimensioni contenute, che, collegata all'impianto elettrico e pneumatico del velivolo, consente di fornire [[energia]] agli impianti di bordo quando i motori sono spenti Daniel e sarà o in caso di avaria dei sistemi principali.<ref name=Giorgi1/>

=== Storia ===

Una delle prime APU ad essere usata su un aereo è stato un motore bicilindrico a benzina da 5 [[cavallo vapore britannico|hp]], montato sull'aereo da ricognizione Pemberton-Billing [[Supermarine Nighthawk|P.B.31 Nighthawk]], nel 1916.<ref>{{en}}{{Cita libro|autore=Bill Gunston|titolo=World encyclopaedia of aero engines: all major aircraft power plants, from the Wright brothers to the present day|isbn= 1-85260-597-9}}</ref> Il [[Boeing 727]], nel 1963, fu il primo aereo jet di linea ad utilizzare una [[Gruppo turbogas|turbina a gas]] come APU, permettendogli di operare nei piccoli aeroporti regionali senza l'ausilio delle attrezzature di terra. Anche se le APU sono state, in passato, installate in diverse parti di vari aeromobili militari e commerciali, nei moderni aerei di linea sono montate nella coda<ref name=Giorgi5>{{Cita|Giorgi|pagp. 5}}.</ref>. Lo scarico dell'APU, un piccolo tubo che esce dalla coda dell'aereo, può essere notato nella maggior parte dei moderni aeroplani di linea.

Le APU che equipaggiano gli aeromobili [[ETOPS]] (Extended-range Twin-engine Operations, aeromobili bimotori con autonomia estesa) sono dispositivi di sicurezza fondamentali, in quanto forniscono una riserva di elettricità ed aria compressa in caso di un'avaria ad un motore o di un generatore. Mentre alcune APU non possono accendersi mentre l'aereo è in volo ad alta quota, questo tipo di APU devono potersi accendere fino ad altitudini pari alla massima raggiungibile dall'aereo. Applicazioni recenti hanno richiesto l'accensione dell'APU fino a {{converti|43000 piedi (circa 13000 metri)|ft|m}}.

Nel caso di un'avaria all'APU è richiesta un'unità di avviamento esterna ([[ground power unit]]) per alimentare i sistemi dell'aereo ed avviare i motori a terra.

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=== Tecnica ===

[[File:A380 APU P1230093.jpg|thumb|Scarico dell'APU installata su un [[Airbus A380]].]]

Una tipica APU installata su un velivolo da trasporto commerciale è costituita da tre parti principali: il generatore di gas, il sistema di spillamento dell'aria compressa e la scatola ad ingranaggi.<ref name=Giorgi7>{{Cita|Giorgi|pagp. 7}}.</ref>

Il generatore di gas è la [[Gruppo turbogas|turbina a gas]] vera e propria che trasforma l'energia chimica del combustibile rendendola disponibile sotto forma di energia pneumatica o meccanica. L'energia pneumatica (aria compressa) è ottenuta spillando aria dal [[compressore]] del generatore di gas mediante valvole regolatrici.

Un gruppo di riduzione ad ingranaggi collega l'albero motore del generatore di gas a delle [[presa di potenza|prese di potenza]] sulle quali possono essere montati [[generatore elettrico|generatori elettrici]] o [[pompa idraulica|pompe idrauliche]] e agli accessori necessari al funzionamento dell'APU stessa, come la pompa dell'impianto di lubrificazione e dell'iniezione di carburante. Su alcune APU il generatore elettrico può funzionare anche da motorino di avviamento, eliminando così la necessità di collegare un motore aggiuntivo per la sua accensione.

Sono allo studio anche APU costituite da [[pile ad ossido solido]] in grado di fornire l'energia elettrica necessaria.<ref>{{Cita web|url=http://www.boeing.com/news/frontiers/archive/2004/july/ts_sf7a.html 2004 |titolo=Fuel cells in the air|sito=Boeing|lingua=en|accesso=21 settembre 2011}}</ref>

=== Funzioni dell'APU ===

La funzione principale dell'APU di un aeromobileaeroplano è quella di fornire l'energia necessaria all'avviamento dei motori principali. Per avviare un motore a turbina è necessario portare la sua velocità di rotazione ad un valore tale (tipicamente tra il 20 ed il 30% della velocità massima) che permetta una compressione sufficiente ad assicurare l'accensione del combustibile in [[camera di combustione]] e garantire l'autosostentamento. Da quella velocità di rotazione in su il motore è in grado di accelerare autonomamente al regime di funzionamento desiderato senza apporto esterno di energia. I motori a turbina più piccoli sono in genere avviati da un motore elettrico che, attraverso una scatola ad ingranaggi, mette in rotazione l'albero motore. I motori più grandi impiegano, al posto del motore elettrico, una turbina mossa da aria compressa fornita dall'impianto pneumatico. Dal momento che l'energia necessaria per raggiungere la velocità di rotazione minima per l'autosostentamento di un motore di grandi dimensioni è superiore a quella immagazzinabile in una batteria o serbatoio d'aria compressa di dimensioni e peso ragionevoli, è necessario provvedere ad un impianto di potenza in grado di fornire l'energia necessaria all'avviamento dei motori principali del velivolo.

L'APU risolve questo problema in due stadi: dapprima l'APU viene accesa da un motore elettrico, con l'energia proveniente da una batteria, o una sorgente esterna (''ground power unit''), poi accelera alla velocità massima, fornendo un quantitativo di energia molto più grande, sufficiente a mettere in moto i motori principali dell'aereo.

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== Veicoli ibridi ==

L'unità di potenza ausiliaria è anche montata su veicoli ibridi [[Veicolo ibrido#Ibrido serie|"in serie"]], nei quali il motore (elettrico) che muove il veicolo è meccanicamente scollegato dal motore che genera l'energia elettrica necessaria al suo funzionamento. Su questi veicoli le unità ausiliarie sono in genere costituite da [[Motore a movimento alternativo|motori a pistoni]] o [[Motore Wankel|Wankel]] collegati ad un generatore elettrico per ricaricare la batteria o per alimentare direttamente (o anche solo parzialmente) il motore elettrico.<ref name=Widener1/><ref>{{Cita web|url=https://www.media.volvocars.com/media/articles/html/13824_7_8.aspx|titolo=Volvo ReCharge Concept|data=11 gennaio 2008|sito=Volvo Auto Italia|accesso=2722 settembredicembre 20112020|urlarchivio=https://archive.is/20121217192449/https://www.media.volvocars.com/media/articles/html/13824_7_8.aspx|dataarchivio=17 dicembre 2012}}</ref>

L'efficienza dei motori a combustione interna cambia al variare del numero di giri; nei sistemi ibrido serie i giri del motore ausiliario termico vengono impostati per ottenere sempre la massima efficienza (alla loro potenza nominale) non dovendo subire né accelerazioni né decelerazioni. L'APU viene quindi attivata solo quando è necessario ricaricare la batteria o fornire la massima potenza al motore elettrico.<ref name=Widener2>{{Cita|Widener|pag.2}}.</ref>

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== Space Shuttle ==

Anche la navetta spaziale [[Space Shuttle]] era provvista di APU che rappresentavano uno dei componenti più critici. Data la loro importanza, a bordo ne erano presenti tre [[Ridondanza (ingegneria)|ridondanti]] per aumentare la sicurezza (una sarebbe stata sufficiente). A differenza degli aerei, le APU installate sullo Space Shuttle, provvedevano a fornire esclusivamente pressione idraulica e non energia elettrica. Erano utilizzate soltanto durante il lancio e durante la fase di rientrodecollo e atterraggio ed erano alimentate ad [[idrazina]], lo stesso [[propellente ipergolico]] utilizzato nei sistemi [[Reaction control system|R.C.S.]] della navetta.<ref>{{Cita web|url=http://science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/sts-apu.html |titolo=AUXILIARY POWER UNITS|sito=www.ksc.nasa.gov|lingua=en|accesso=27 settembre 2011|dataarchivio=19 ottobre 2011|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20111019021337/http://science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/sts-apu.html|urlmorto=sì}}</ref>

Durante la missione [[STS-9]], due delle tre APU dello [[Space Shuttle Columbia]] presero fuoco, ma nonostante ciò la navetta atterrò alla base aerea di [[Edwards AFB|EdwardEdwards]].

== Note ==

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== Bibliografia ==

* {{cita pubblicazione|url=http://dma.ing.uniroma1.it/users/impbordo_c1/1300%20APU%202007ppf.pdf|titolo=IMPIANTO A.P.U.|autore=Giorgio Giorgi - Universita'Università degli Studi di Roma "La Sapienza" - Impianti di Bordo|cid=Giorgi}}

* {{cita pubblicazione|url=http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf&AD=ADA300457|titolo=A SURVEY OF TECHNOLOGY FOR HYBRID VEHICLE AUXILIARY POWER UNITS|autore=S.K. Widener - Southwest Research Institute - San Antonio, Texas|id= Contract No. DAAK70-92-C-0059|cid=Widener|lingua=en|accesso=28 settembre 2011|dataarchivio=8 aprile 2013|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20130408133410/http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf&AD=ADA300457|urlmorto=sì}}

== Altri progetti ==

{{interprogetto|commons=Category:Auxiliary power units (aircraft)}}

{{Componenti aeronautici}}

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[[Categoria:Componenti aeronautici]]