Unter Druck
Sich in einer großen fliegenden Blechdose um die Welt zu bewegen, ist für Mensch und Material eine große Herausforderung. Unter …
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Der Betrieb eines großen Verkehrsflugzeuges benötigt eine schier endlose Ansammlung verschiedenster Systeme um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Eine der elementarsten Bausteine eines Flugzeuges, neben den Triebwerken und der Flugsteuerung, stellt zweifelsohne die Auxiliary Power Unit, kurz APU, dar.
Ein Auto in Betrieb zu nehmen ist einfach. Man nimmt den Zündschlüssel und startet den Motor. Komplexe Elektronik übernimmt danach den Startvorgang, um über Batterie, Glüh- oder Zündkerzen und einen elektrischen Startmotor das Aggregat zum Leben zu erwecken. Sprit wird über eine Pumpe hinzugefügt.
Bei Oldtimern – in heutiger Zeit nahezu vergessen – benötigt man sogar noch Standgas, einen sogenannten Choke, oder muss gegebenenfalls Treibstoff in die Brennräume einpumpen. Gehen wir noch etwas weiter zurück, benötigt man vielleicht sogar noch eine Kurbel, um die danach benannte (Kurbel-)Welle in Gang setzen zu können.
Betrachtet man vor diesem Hintergrund ein modernes Verkehrsflugzeug, so ist es im „Cold-and-Dark“-Zustand – also komplett ausgeschaltet und eben „kalt“ – ein ziemlich hilfloser Haufen Metall. Es gibt es keinen Zündschlüssel, keine direkte Startautomatik, um Elektrik, Hydraulik, Klimaanlage und nicht zuletzt die Triebwerke erwachen zu lassen. Doch wie kann solch ein hochkomplexes Gerät überhaupt in Schwung gebracht werden?
Zunächst kann man das Flugzeug auch am Boden mit dem „lokalen“ Stromnetz verbinden, oder an eine „Ground Power Unit“ anschließen. Dies ist lediglich ein Dieselgenerator. Verfügt die Position, an welcher der Flieger abgestellt wurde, jedoch nicht über solche Features, ist es dennoch nicht ganz so hilflos wie man denken mag. Denn auch ein Jet verfügt über eine fest installierte Batterie. Diese fungiert grundsätzlich als Backup, um selbst bei einem kompletten Ausfall die wichtigsten Systeme im Cockpit über einen begrenzten Zeitraum mit Strom zu versorgen. Nachdem man über die Tür den „kalten“ Flieger, und auch das Cockpit betreten hat, kann man über diese Batterie auch die nötigsten Systeme aktivieren.
Eines der wichtigsten Systeme im Flieger ist die APU. Sie besteht aus einer kleinen Turbine mit einem meist rein elektrischen Starter. Die Auxiliary Power Unit zapft aus den Kerosintanks des Flugzeuges Treibstoff an, und kann somit direkt über die Batterie oder externen Strom gestartet werden. Die APU ist ein kleine „Allround-Helferin“. Als solche baut sie nicht nur ein komplettes Stromnetz im Flugzeug auf, sondern kann es ebenso mit Druckluft versorgen. Diese Druckluft wird neben der Hydraulik auch den „Air-Conditioning Packs“ zugeführt, welche die Druckregelung und Klimatisierung der Kabine übernehmen.
Nachdem sowohl Batterie als auch APU gestartet wurden, wird die Maschine über jenen kleinen Generator (meist im Heck der Flugzeuge) versorgt. Das Cockpit ist hell erleuchtet, alle weiteren Systeme können hochgefahren werden. Licht, Wasserpumpen für die Toiletten, Infotainment und Klimatisierung, im Sommer wie im Winter, sind gegeben. Jetzt fehlt nur noch das Anlassen der Triebwerke und das Abheben des Fliegers.
Wie wir bereits in unserem Artikel über Jet-Triebwerke erläutert haben, benötigt ein Triebwerk zum Starten Druckluft. Diese Druckluft, auch Zapfluft genannt, treibt die Turbine bis zu einer gewissen Drehzahl an, ab der sie von selbst zünden und weiterlaufen kann. Die Druckluft kann ebenso wie der Strom extern zugeführt werden.
Fehlt auch an dieser Stelle Hilfe von außen, kann die APU aushelfen. Zum Starten wird die Klimatisierung der Kabine kurz ausgesetzt, um die Zapfluft der APU direkt in das zu startende Triebwerk umzuleiten. Hat es die benötigte Drehzahl erreicht und konnte erfolgreich gezündet werden, schaltet sich das System zurück. Die Druckluft strömt wieder in die Klimatisierung, bis das zweite oder weitere Triebwerke mithilfe der Druckluft des ersten Triebwerks angelassen wurde.
Nachdem die Triebwerke erfolgreich laufen, ändert sich die Versorgung. Die Elektronik schaltet nun sämtliche Zuleitungen auf die Triebwerke. Druckluft und Strom können von eben jenen entnommen werden. Die APU ist also ab diesem Zeitpunkt „theoretisch“ überflüssig, und wird in den meisten Fällen abgeschaltet.
Da die Entnahme von Zapfluft dem Triebwerk allerdings einen gewissen Prozentsatz an Leistung entzieht, kann es an besonders heißen Tagen oder hoch gelegenen Flugplätzen nötig sein, den Triebwerken die volle Leistung abzufordern. Hierfür lässt man die APU bis kurz nach dem Abheben weiterlaufen. Die Packs können für den Start also weiterhin von der APU versorgt werden und entziehen dem Triebwerk keine weitere Energie. Erst in der Luft stellt der Pilot auf eine reine Versorgung durch die Triebwerke um.
Der Job der APU ist damit allerdings immer noch nicht „ganz“ getan. Sie bildet stets die benötigte Redundanz für den Fall eines größeren Problems. Fällt in der Luft ein oder mehrere Triebwerke aus, wird sofort die APU „zu Hilfe“ gerufen. In modernen Jets springt sie in solchen Fällen sogar komplett automatisch an und entlastet das noch laufende Triebwerk. Sollte sogar kein Triebwerk mehr zur Verfügung stehen, leistet die APU den wohl wichtigsten Job: Sie übernimmt die weitere Versorgung von Strom und Druckluft für die Hydraulik zur Steuerung der Ruder, der Klappen und des Fahrwerks. Der Flieger kann in diesem Zustand sogar im Gleitflug gelandet werden.
Sollte sogar die APU mal einen schlechten Tag haben, könnte letztlich noch die bordeigene Batterie das Cockpit für mindestens 30 Minuten mit Strom versorgen. Außerdem klappt in diesem Fall ein kleiner Propeller aus dem Rumpf aus. Diese sogenannte „Ram-Air-Turbine“, kurz RAT beschrieben und von Piloten liebevoll „Ratte“ genannt, fungiert als letzte Instanz. Doch mehr zu diesem elementaren Tierchen bald in einem weiteren Artikel.
Die APU ist also ein komplexes und unheimlich wichtiges Element des Systems „Flugzeug“. Auch nach der Landung wird sie direkt wieder zugeschaltet, um nach dem Abstellen der Triebwerke nicht „im Dunkeln“ zu stehen.
Wenn ihr demnächst wieder vom Bus zum Flieger laufen dürft, könnt ihr im Hintergrund fast immer die kleine Turbine laut fauchen hören.
Hier erklärt euch „Captain“ Joe auf seinem YouTube-Kanal noch einmal was eine APU ist (Englisch):
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