Honeywell推出高效模式升级通过软件提升了APU可靠性和燃油效率

辅助动力装置安装在商用、商务和军用飞机的尾锥内，使客舱环境控制系统无需依赖地面电源即可运行。它们对于飞行操作的安全也至关重要，例如延长双引擎操作许可、主引擎重启和飞行控制系统的紧急备份。为了更可靠地实现这些功能，辅助动力装置 (APU) 技术正在不断进步。

最近的一个例子是霍尼韦尔航空航天技术公司的高效模式 (HEM) APU 升级。霍尼韦尔 APU 供应管理高级总监 Roy Boyd 表示：“高效模式升级是首个通过软件实现的可靠性和燃油效率升级。”

Boyd 表示，此次升级可节省 2% 的燃油，减少 22 公吨的二氧化碳排放，每年可延长 1,500 小时的在机时间。升级需要购买一个软件密钥，该密钥将上传到飞机上，适用于 131-9A APU（25 系列及以上）和 131-9B APU（49 系列及以上）。对于之前的 131-9A 和 131-9B 系列，可以在下次大修时修改 APU，以节省燃油并延长在机时间。修改 25 系列（9A）或 49 系列（9B）之前的产品需要安装新的压缩机扩散器以及软件密钥，该密钥通过其软件加载器直接加载到数据内存模块中。

HEM 升级于 2020 年 11 月首次在配备 131-9A APU 的空客 A319、A320 和 A321 飞机上获得认证。2023 年 4 月，波音公司在配备 131-9B APU 的 737-600、-800 和 -900 以及 737 MAX 上获得了 HEM 认证。

Boyd 表示：“自 HEM 发布以来，霍尼韦尔已改造了 1,334 台 APU，节省了 [约 180 万] 加仑燃油和 17,341 公吨二氧化碳。”他补充说，随着改造的进行，HEM 技术现已被纳入波音 737 MAX 以及空客 A319、A320 和 A321 的新生产 APU 中。

博伊德进一步表示，霍尼韦尔计划于 9 月通过服务公告为 A320 系列的 131-9A APU 发布负载压缩机密封升级。他解释说，负载压缩机为飞机的空气循环机器提供所有压缩空气，从而实现主舱空调，并为主发动机启动等辅助系统提供额外的气动空气。

“这种升级的密封设计和系统将消除压缩机密封件的漏油现象，进一步减少客舱异味 (OIC) 事件，”他说。“OIC 事件在 A320 系列的 131-9A 应用中最为常见，这就是为什么负载压缩机密封升级将专门针对该 APU 的原因。”

Boyd 表示，霍尼韦尔还处于为新型波音 777X 开发的 331-500B2 APU 的最后开发阶段。331-500B2 采用了新的更新，使其符合业内最新的耐火和防火认证。他说，其他技术重点是改进软件，以改进循环冷却和除油功能，以及改进启动器和点火系统。

APU 趋势

标准航空发动机公司田纳西州玛丽维尔工厂的 APU 项目总监罗杰威利斯 (Roger Willis) 表示，APU 在翼趋势监测在过去几年中已经开始起步。

“这可以更好地排除故障并减少飞机停机时间，同时降低与备用 APU 线路更换单元 (LRU) 和用于弥补故障或拆卸的备用 APU 相关的运输成本，”Willis 表示，并指出 LRU 和寿命有限部件 (LLC) 是 APU 拆卸的主要原因。“通过趋势监测，可以更好地规划有关 LLC 的计划内和计划外拆卸。对于 LRU，已经制定了新的服务公告以增加在翼时间。”

Willis 表示，APU 趋势监测显示，过去 3 年，APU 在翼可靠性提高了 8-10%，具体提高幅度取决于机型。他表示，这在很大程度上也得益于利用材料改进的新维修方法，以及对 APU 和/或其 LRU 的服务公告修改。  

“服务公告定期发布，推动现有 APU 装置的改进，但 APU 上越来越多的部件（如外部管道）采用碳纤维等更轻的材料制成，有助于减轻重量，”威利斯说。  

当被问及 APU 尺寸是否越来越小时，威利斯表示，他没有看到新一代 APU 设计在尺寸方面有明显变化。“新一代 APU 和现有 APU 的升级往往侧重于降低燃油消耗和排放，”他说。

APU MRO 专家 Tag Aero 的全球销售副总裁 Chap Berrier 报告称，目前 APU 热部件上已采用不同的金属和 OEM 专有涂层。“除了热部件，涡轮叶轮和压缩机以及其他寿命有限的部件也采用了新的金属和涂层升级，”他说。  

Berrier 还将更长的机翼使用寿命归功于这些涂层和金属的抗腐蚀性能，因为它们能够抵抗高温气体的侵蚀。“飞机技术在监测 APU 健康状况方面越来越好，其中一个关键指标是废气温度，”他说。“这是衡量 APU 性能的一个很好的指标。”  

新技术机遇

汉莎技术公司 APU 服务主管 Ole Gosau 表示，近年来，APU OEM 更加注重持续的产品改进，而不是颠覆性的解决方案，例如新颖的架构或新的技术或工程方法。

“总体而言，业界坚持使用成熟的径向燃气轮机架构，以稳定可靠性并延长在翼时间，”他说。“此外，执行服务公告和消除已知缺陷也是优先事项之一。”  

因此，戈索表示 APU 的创新规模较小，主要集中在零件涂层技术、转子系统和更先进的材料上。

“例如，我们看到大型 APU 的叶轮和三级涡轮叶片中钛合金部件的比例有所增加，”他说。“一方面，新型 APU 型号相较于传统型号取得了显著进步，例如，在延长机翼停留时间或减少油味事件发生方面。另一方面，取得的效益通常伴随着材料价格的大幅上涨。”

当被问及 APU OEM 是否会引入任何全新的技术时，Gosau 表示他预计近期不会出现当前一代 APU 系统架构的替代品。“随着新飞机推进架构的出现，情况可能会发生变化，但在我看来，这至少还需要十五年的时间，”他说。“其中一种——但不是唯一一种——可能是氢气。与此同时，作为一种权宜之计，APU 可以使用与主涡扇发动机相同的可持续航空燃料。”  

APU 动力源自氢燃料电池并非不可能。英国 Cranfield Aerospace Solutions 首席战略官 Jenny Kavanagh 解释说，减少排放、噪音、燃料和维护是其优势。  

“据报道，传统动力辅助动力装置占地面飞机排放量的 20%，占机场飞机排放量的 10%。氢燃料电池只排放水，提供了一种完全清洁的解决方案，”卡瓦纳说。“虽然氢气比煤油更贵（至少目前如此），但由于燃料电池比燃气轮机效率更高，而且氢气的能量密度更高，因此对氢气的需求要少得多。

“此外，氢燃料电池的大修间隔时间更长，这意味着可靠性更高，维护成本更低，”卡瓦诺说。她补充说，氢燃料电池相对安静，并指出辅助动力装置是机场停机坪和登机口噪音最大的来源之一。  

卡瓦诺表示，克兰菲尔德已经确定了在传统动力飞机上安装氢动力 APU 的具体挑战。“目前的燃料电池技术占用大量空间，因此任何用作 APU 的氢燃料电池系统都需要以某种方式进行封装，以便能够装入飞机尾部的 APU 舱，”她说。“[克兰菲尔德] 已经解决了这一挑战。重量也将是一个挑战，但我们的初步评估表明这是可以控制的。”