Yardımcı Güç Ünitesi (APU - Auxiliary Power Unit), genellikle uçaklar, askeri ve ticari araçlar, lokomotifler ve bazı büyük deniz araçlarında kullanılan küçük bir gaz türbini motorudur. APU'nun temel görevi, ana motor çalıştırılmadan önce veya motor devre dışı kaldığında elektrik, hidrolik ve pnömatik güç sağlamaktır.

APU'nun havacılık sektöründeki önemi büyüktür çünkü uçak yerdeyken kabin içi sistemlerin çalışmasını sürdürmek, motorları çalıştırmak ve acil durumlarda enerji sağlamak gibi kritik görevleri yerine getirir. Ticari uçaklarda genellikle uçağın kuyruk bölümünde bulunur ve jet yakıtı ile çalışır.

APU'lar sadece uçaklarla sınırlı değildir. Askeri araçlarda, dizel lokomotiflerde ve bazı büyük tır ve kamyonlarda da kullanılır. Örneğin, askeri tanklarda APU, ana motorun çalıştırılmasını sağlamak ve uzun süreli operasyonlarda düşük yakıt tüketimiyle enerji üretmek için kullanılır.

^{Yardımcı Güç Ünitesi (Kredi: http://www.blackrockapu.com)}

APU'nun Temel Görevleri

Yardımcı Güç Ünitesi (APU), özellikle uçaklarda, askeri araçlarda, lokomotiflerde ve bazı büyük ticari kara araçlarında önemli görevler üstlenir.

1. Uçağın Ana Motorlarını Çalıştırmak

Uçak motorları, çalıştırılmadan önce yüksek basınçlı havaya ihtiyaç duyar. APU, bu ihtiyacı karşılamak için pnömatik hava (basınçlı hava) üretir ve motorların çalıştırılmasını sağlar.

Nasıl çalışır?
APU, bir hava türbini marş sistemi veya elektrikli marş motoru kullanarak ana motorları döndürmeye yetecek gücü üretir.

Neden önemlidir?
Uçakların yer hizmetlerine bağımlılığını azaltır.
Hızlı motor başlatma sağlar.
Soğuk hava koşullarında motorun daha kolay çalıştırılmasını mümkün kılar.

2. Uçak Yerdeyken Elektrik Sağlamak

Uçak, yerdeyken ana motorlar kapalıdır. Ancak kabin içi sistemler (aydınlatma, iklimlendirme, aviyonik sistemler vb.) enerjiye ihtiyaç duyar. APU, uçaktaki ana jeneratörlere alternatif olarak elektrik üretir.

Örnek Kullanım Alanları:
Kabin ışıkları, ekranlar, uçuş bilgisayarları çalıştırılır.
Hidrolik sistemler desteklenir.
İletişim sistemleri devrede tutulur.

Bu özellik sayesinde havaalanlarında, yer hizmetlerine (Ground Power Unit - GPU) bağımlılık azalır ve yakıt tasarrufu sağlanır.

3. Klimanın Çalışmasını Sağlamak

Uçakların basınçlı kabinleri ve iklimlendirme sistemleri, özellikle yerdeyken APU tarafından desteklenir.

Nasıl çalışır?
APU, hava sıkıştırma sistemlerini çalıştırarak kabin içi sıcaklık ve havalandırmayı düzenler.

Avantajları:
Yolcuların ve mürettebatın konforunu artırır.
Aşırı sıcak veya soğuk havalarda uçağın iç sıcaklığını ideal seviyede tutar.
Ana motorlar çalışmadan yakıt tasarrufu sağlar.

4. Acil Durumlarda Güç Kaynağı Sağlamak

Ana motorlarda bir arıza veya elektrik kesintisi yaşanırsa, APU yedek güç kaynağı olarak devreye girer.

Örnek Senaryolar:
Uçuş sırasında bir motor arızalanırsa, bazı sistemleri çalışır durumda tutar.
Elektrik sistemlerinde bir arıza olursa, APU jeneratörü uçak sistemlerine güç sağlar.
Yakıt sızıntısı veya başka bir acil durumda, pilotların güvenli iniş yapabilmesi için gerekli gücü üretir.

Örneğin, Airbus A320 ve Boeing 737 gibi ticari uçaklarda APU, uçuş esnasında motorlardan bağımsız olarak elektrik üretme kabiliyeti sayesinde kritik bir yedekleme görevi üstlenir.

5. Askeri ve Ticari Araçlarda Destek Sağlamak

APU, yalnızca uçaklarda değil, askeri tanklar, zırhlı araçlar, lokomotifler ve büyük ticari kamyonlarda da kullanılır.

Askeri Araçlarda:
Ana motor kapalıyken iletişim ve radar sistemlerinin çalışmasını sağlar.
Sessiz çalışma gerektiren operasyonlarda yakıt tasarrufu yaparak uzun süre enerji sağlar.
Tanklarda, silah sistemlerini ve hareket mekanizmalarını desteklemek için kullanılır.

Lokomotiflerde ve Kamyonlarda:
Motoru rölantide tutmadan elektrik üretir.
Yakıt tüketimini azaltarak maliyet tasarrufu sağlar.
Soğuk havalarda motorun donmasını önlemek için destekleyici bir güç kaynağı sağlar.

6. Yakıt Verimliliğini Artırmak ve Çevreye Katkı Sağlamak

APU, uçak ve araçların ana motorlarını gereksiz yere çalıştırmadan sistemleri desteklediği için yakıt tüketimini ve karbon emisyonlarını azaltır.

Örneğin:
Uçak yerdeyken motor çalıştırılmadan enerji üretildiğinde yakıt tasarrufu sağlanır.
Havaalanlarındaki gürültü kirliliği azalır.
Daha az karbon salınımı ile çevre dostu bir sistem olarak öne çıkar.

Özellikle yeni nesil APU’lar, daha verimli ve düşük emisyonlu olacak şekilde tasarlanmaktadır.

APU'nun Çalışma Prensibi

Yardımcı Güç Ünitesi (APU), küçük bir gaz türbini veya içten yanmalı motor kullanarak elektrik, pnömatik ve hidrolik enerji üreten bir sistemdir. Uçaklarda ve bazı kara/deniz araçlarında kullanılan APU’nun çalışma prensibi, üç temel aşamada incelenebilir: Başlatma, Çalışma ve Durdurma.

A) Başlatma (Starting Phase)【1】

1- Marş motoru devreye girer.

APU, genellikle elektrik motoru veya pnömatik marş sistemi ile çalıştırılır.
Elektrik motoru akü gücüyle veya ana güç sisteminden destek alarak APU'yu döndürmeye başlar.

2- Yakıt enjeksiyonu başlar.

Başlatma devrine ulaşınca, yakıt otomatik olarak yanma odasına püskürtülür.
Yakıt ve hava karışımı ateşleyici (igniter) ile tutuşturulur.

3- Türbin çalışmaya başlar.

Yanma sonucu açığa çıkan enerji, türbini döndürerek gerekli gücü üretir.
Jeneratör ve hava kompresörü devreye girer.

4- APU sabit devre ulaşır.

Belirlenen devire ulaştığında marş motoru devreden çıkar.
APU artık tam kapasiteyle çalışır ve uçak sistemlerine güç sağlamaya hazırdır.

B) Çalışma (Running Phase)【2】

APU çalışır hale geldikten sonra iki ana sistem için güç sağlar:

1- Elektrik Üretimi:

APU, uçak sistemleri için elektrik jeneratörünü çalıştırır.
Kabin aydınlatması, kokpit ekranları, yerleşik bilgisayar sistemleri ve iletişim sistemleri APU tarafından desteklenir.

2- Pnömatik Güç Üretimi:

Yüksek basınçlı hava üretir.
Uçak motorlarını çalıştırmak için hava marş sistemine hava sağlar.
Kabin iklimlendirme ve basınçlandırma sistemlerini destekler.

APU çalışırken, sıcaklık, basınç ve yakıt tüketimi sürekli olarak izlenir. Herhangi bir anormallik tespit edilirse, güvenlik sistemleri devreye girerek APU’yu kapatabilir.

C) Durdurma (Shutdown Phase)【3】

1- APU yükü azaltılır.

Elektrik ve hava sistemleri, ana motorlardan veya yer destek ünitelerinden güç almaya başlar.

2- Yakıt akışı kesilir.

Yakıt sistemi kapatılır ve yanma süreci durdurulur.

3- Soğuma süreci başlar.

Türbin aşırı ısınmasını önlemek için fanlar ve egzoz sistemi bir süre daha çalışmaya devam eder.

4- APU tamamen kapanır.

Soğuma tamamlandıktan sonra, APU tamamen durdurulur.
Bu aşamadan sonra yeniden çalıştırılması gerektiğinde, başlatma prosedürü tekrar uygulanır.

APU’nun Farklı Çalışma Modları

APU’nun çalışma prensibi, kullanım amacına göre farklı modlara sahiptir:

1- Normal Mod:

Uçak yerdeyken elektrik ve pnömatik güç sağlar.
Motor çalıştırma için kullanılır.

2- Acil Durum Modu:

Uçuş sırasında bir motor arızalanırsa veya elektrik kesilirse, yedek güç kaynağı olarak çalışır.

3- Yakıt Tasarrufu Modu:

Yeni nesil APU'lar, yakıt tüketimini minimuma indirmek için düşük enerji modunda çalışabilir.

4- Soğuk Hava Modu:

Kış koşullarında uçak motorlarının donmasını önlemek için APU aktif tutulur.

APU’nun Bileşenleri

APU, küçük bir gaz türbini motoru temelinde çalışır ve aşağıdaki bileşenlerden oluşur:

1- Hava Girişi (Air Intake System)

APU’nun düzgün çalışabilmesi için atmosferden temiz hava çeker.
Hava girişinde filtreler bulunur, böylece yabancı maddeler motor içine giremez.

2- Yakıt Sistemi (Fuel System)

APU, uçağın ana yakıt deposundan beslenir.
Yanma odasına enjekte edilen yakıt, türbinin döndürülmesi için yanma sürecini başlatır.

3- Marş Sistemi (Starter System)

Elektrik motoru veya pnömatik sistem kullanarak APU'yu başlatır.
Çalışma devrine ulaşana kadar APU’ya güç sağlar.

4- Yanma Odası (Combustion Chamber)

Yakıt ve hava karışımı burada yakılarak sıcak ve yüksek basınçlı gazlar üretilir.
Bu gazlar türbini döndürerek enerji üretir.

5- Türbin ve Jeneratör (Turbine & Generator)

Türbin dönerken, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren jeneratörü çalıştırır.
Aynı zamanda hava sıkıştırıcıları ve diğer sistemleri destekler.

6- Egzoz Sistemi (Exhaust System)

Yanma sonucu oluşan sıcak gazlar, egzoz çıkışı aracılığıyla dışarı atılır.

7- Kontrol ve Koruma Sistemleri

APU’nun güvenli çalışmasını sağlar.
Yüksek sıcaklık veya basınç durumunda otomatik kapanma mekanizmaları devreye girer.

APU'nun Uçaklardaki Konumu

Yardımcı Güç Ünitesi (APU), uçaklarda stratejik bir konuma yerleştirilerek güvenli ve verimli bir şekilde çalışması sağlanır. Uçak tasarımına bağlı olarak APU’nun konumu değişse de, genellikle kuyruk bölgesine veya bazı özel tasarımlarda kanat altına ya da gövde içine yerleştirilir.

APU'nun uçaklardaki konumu (Kredi: ucaklar.org)

APU’nun Tipik Konumu

Çoğu ticari ve askeri uçakta APU’nun konumu şu şekildedir:

1- Uçağın Kuyruk Bölgesinde (Tail Cone / Rear Fuselage)

En yaygın APU yerleşim noktasıdır.
Kuyruk konisi içinde, motorlara ve kabin sistemlerine kolay erişim sağlar.

Avantajları:
Egzoz gazlarının doğrudan atmosfere yönlendirilmesini sağlar.
APU’nun sıcak hava çıkışı, uçak gövdesine zarar vermez.
Yakıt tanklarına yakın olduğu için yakıt besleme sistemi daha verimli çalışır.

2- Uçağın Gövde Altında veya Kanat İçinde

Daha çok askeri uçaklar ve bazı özel tasarımlar için tercih edilir.
Örneğin, Boeing B-52 Stratofortress gibi bazı büyük bombardıman uçaklarında APU kanat altı bölmelerinde yer alır.

Avantajları:
Aerodinamik dengeyi koruyabilir.
Kuyrukta yer olmadığında alternatif bir çözüm sunar.
Bakım için erişim kolaylığı sağlar.

3- Helikopterlerde Gövde İçinde veya Kanat Kökünde

Helikopterler, sabit kanatlı uçaklardan farklı olarak gövde içinde veya motor bölgesine yakın bir noktada APU bulundurabilir.
Örneğin, Sikorsky UH-60 Black Hawk helikopterinde, APU ana motorların arkasında konumlandırılmıştır.

Avantajları:
Pnömatik sistemlere daha kısa boru hattı ile güç sağlar.
Motor çalıştırma sırasında hızlı yanıt verir.

APU Konumunun Seçilmesinde Etkili Faktörler

APU’nun uçaktaki konumu belirlenirken şu mühendislik kriterleri göz önünde bulundurulur:

1- Egzoz Gazlarının Yönlendirilmesi

APU çalışırken sıcak egzoz gazı yayar.
Bu gazların uçağın diğer bileşenlerine zarar vermemesi için kuyruk bölgesine yerleştirilir.

2- Aerodinamik Denge

APU’nun uçağın ağırlık merkezini etkilemeyecek bir konuma yerleştirilmesi gerekir.
Uçuş sırasında hava direncini artırmaması için gövde içine entegre edilir.

3- Bakım ve Erişim Kolaylığı

APU sistemlerinin düzenli bakımı için erişimin kolay olması gerekir.
Kuyruk konumunda bulunması, teknisyenlerin bakım kapağını açarak kolayca erişmesini sağlar.

4- Yakıt ve Pnömatik Bağlantılar

APU, uçaktaki ana yakıt tanklarına bağlanarak beslenir.
Yakıt hatlarının kısa olması için gövdeye yakın bir noktada bulunur.
Ayrıca, motorlara hava sağlamak için pnömatik boru bağlantıları en az sürtünme kaybı olacak şekilde düzenlenir.

Uçak Modellerine Göre APU Konumu

APU Egzoz Çıkışının Konumu ve Önemi

APU çalışırken egzoz gazları çıkarır.
Ticari uçaklarda egzoz çıkışı genellikle kuyruğun en arka noktasında bulunur.
Askeri uçaklarda ve helikopterlerde, motor bölmesine entegre edilebilir.
APU egzoz çıkışının doğru konumlandırılması şu avantajları sağlar:
Sıcak hava kabini etkilemez.
Uçuş sırasında aerodinamik performansı bozmaz.
Yakıt hatları ve elektrik bağlantıları zarar görmez.

APU'nun Avantajları

Yardımcı Güç Ünitesinin çalışma mantığını anlatan simülasyonu izlemek için tıklayınız.

Yardımcı Güç Ünitesi (APU)