胡伟
【摘 要】目前，在民航业内拥有飞机的企业中有许多的 APU 面临着即将淘汰、性能衰退而无法满足航空器安全适航的现象。而这些不能服务于飞机的 APU 只要是经过适当的改造并加以利用，可以在民用的诸多领域发挥其残余价值，真正的做到“变废为宝”。
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2013(000)003柿子削皮机
【总页数】2页(P49-49,50)
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【关键词】多功能;电源气源;除雪;除冰;高温高速【作 者】胡伟
【作者单位】中国民用航空飞行校验中心，北京 100621
【正文语种】中 文
1 项目立项依据与研究内容及成果
1.1 项目的立项依据
在大、中型飞机上和大型直升机上，为了减少对地面（机场）供电设备的依赖，都装有独立的小型动力装置独立输出压缩空气或电力，称为辅助动力装置或APU。民航飞行校验中心从两架空中国王350飞机拆除的两台型号为GTCP36-150W辅助动力单元，因无其它飞机使用此型号APU,所以长期放置于库房之中闲置不用，现拟应用这两台APU的动力特点组装成可以提供电源和气源的地面动力源设备，同时通过升级改造该设备使其还具有清除停机坪上的积雪和飞机机身的冰雪功能，这样该设备就具有电源车，气源车，飞机除冰车和地面除雪车多项功能，充分发挥这两台设备的功能特点满足生产中遇到的实际需要。 近几年以来，随着全球气候变暖，全球气候变得异常多变，我国北方雨雪天气频繁，这对于航空运输业影响巨大。对于大型机场来说，有专门的除雪队伍使用大型除雪车来清除跑道和停机坪上的积雪。这些大型除雪车一方面体积庞大，另一方面价格昂贵，不适用于我
们单位。还有些航空公司，使用发动机排气吹除积雪，这类方法一方面不易操作，存在安全隐患；另一方面结合我中心机坪较小，飞机较多且都是小型飞机的实际情况，这类方法对飞机的损伤大。
民航飞行校验中心从两架空中国王350飞机拆除的两台型号为GTCP36-150W辅助动力单元，因无其它飞机使用此型号APU,所以长期放置于库房之中闲置不用，为了解决这一难题，解放人力，提高工作效率，本项目旨在开发一台多功能动力源。这里所用的动力源来自于几年前从国王350飞机拆下的两台辅助动力装置（APU），型号为GTCP36-150W。所谓辅助动力装置，实际为一台小型航空燃气涡轮发动机，具有独立的燃油、滑油、起动、冷却等系统和相应的安全装置。其功用包括：飞机在地面时可以为飞机提供空调和电源，可以减少对机场地面气源车和地面电源车的依赖；为主发动机启动提供启动压缩空气或者启动电源；在起飞过程中，为飞机客舱提供空调以及为电网提供电源以减少对主发动机的功率消耗,从而改善飞机的起飞性能。一台应用于中型飞机上的典型辅助动力装置，全套装置重约130公斤，可提供3.5×105帕(约3.5大气压)、190°C的压缩空气。其中，供气量在不供电时达到1.0公斤/秒；在输出45千瓦电力时达到0.88公斤/秒。由于其型号限制，不能安装在其他机型的飞机上，长期以来，这两台APU一直闲置于航材库房里，无形中，这是对
资源的一种极大浪费。本项目开发的多功能动力源装置将最大限度的发掘其价值，为中心节约成本，同时服务于实际工作。
这台多功能动力源装置，集多项功能于一体，包括：为飞机提供地面电源；为飞机提供地面气源；清除机坪上的积雪；为飞机除冰。这些功能可以解决目前中心面临的设备不足的难题，下面逐一进行说明。
目前，我中心现有飞机14架，飞机在机坪进行工作时，时常需要给飞机通电，另外，国王300型飞机需要使用地面电源来启动起动机。为满足这些多飞机的通电要求，仅靠中心现有的一台地面电源车是远远不够的。有了这台多功能动力源，可以作为备用地面电源车使用，这样可以不用另外采购新的专用地面电源车，为中心节省一大笔资金。
母线夹1.2 研究意义
飞机上应用的辅助动力单元移植到地面使用，除可以提供电源和气源供应以外，还可以用来清除地面积雪和飞机机身冰雪的能力，充分发挥闲置不用设备的实用价值。飞机上应用的辅助动力单元移植到地面使用，除可以提供电源和气源供应以外，还可以用来清除地面积雪和飞机机身冰雪的能力，充分发挥闲置不用设备的实用价值。
1.3 国内外研究现状及分析
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目前，国内外的大型航空企业，为了满足飞机大功率用电设备和气源需求，已有将飞机的辅助动力单元移植到地面作为电源和气源供应设备，为飞机设备用电和发动机启动供应电能和气源，但具有地面除雪和飞机机身除冰功能设备还没有，如果利用APU的高速高温气能源，使其具有地面除雪和飞机除冰的功能，这将是APU应用的新尝试。
2 项目的研究目标、具体研究内容，以及拟解决的关键问题。
怎么自制纳米胶带2.1 研究目标
将飞机用APU实现地面多功能应用，可以为地面设备提供28V，220V电源，45PSI压力气源以及100℃ 以上的除冰气源和清除地面积雪。
2.2 研究内容
本项目研究内容如下：a.多功能动力源的自行走功能。b.为蓄电池充电的功能部分。c.除冰雪功能的实现方法。d.APU的地面远端监控和控制。
2.3 拟解决的关键问题
如何利用APU尾喷高温高速排气实现对地面积雪的清扫（文氏管原理）。
文丘里管 Venturi tube测量流体压差而确定流量的装置。由意大利物理学家G.B.文丘里发明而得名。其构造如图，由等直径入口段、收缩段、等直径喉道和扩散段等组成，串联于管路中。设入口段和喉道处流体平均流速、静压和管道截面面积分别为 v1、p1、S1和 v2、p2、S2，密度 ρ 不变，根据连续性方程 S1v1＝S2v2＝Q 和伯努利方程（假定管轴线水平），可导出流量
除压差（p1－p2）外均为已知数，故测量此压差即可求得流量。对于液体，于入口段和喉道处分别安装测压管即可测出此压差；对于气体，应敷设测压孔，通过导管将压力传输至压力计。为避免出现流动分离，收缩段型线应光滑，扩散段的扩散角不能过大，如不超过7°～8°。文丘里管具有装置简单、测量可靠、压强损失小等优点，已广为应用。
3 拟采取的研究方案及可行性分析
本项目开发的多功能地面动力源装置，动力来源于APU，关键技术在于如何实现对APU输
出动力的利用。紧密结合生产实际，所用设备和材料多来自于中心现有资源。这次项目所使用的APU，其工作原理和应用价值了然于胸，长期以来一直在思考如何充分利用。这套系统主要围绕两台闲置的APU展开，主要工作是如何开发其功能。APU本身自带发电机，高压引气也是其主要功能。我们通过合理设计方案，将机载的辅助动力装置应用于地面上，这些方案是切实可行的。
在此基础上，我们进一步发掘其潜能，结合生产实际遇到的问题，开发了自动除雪和飞机除冰功能。这两项功能巧妙利用APU燃烧后排放的高温高速燃气，鉴于APU功率的限制，在实现除雪功能时，我们没有参照别人采用过的直喷吹除的方法，而是另辟蹊径，巧妙运用文氏管原理，设计一套除雪、除冰引气管路。经过文氏管的加速作用，引气速度大幅提升，由此产生的压差将满足除雪的功率需求。这里的文氏管原理在飞机的供油系统里广泛应用，经过了大量的工程验证，因此，把它应用在这里也是可行的。
方案里的遥控控制原理在现实中已经相当成熟，不存在技术上的问题。电动车的设计更是有大量的方案可供参考。
3.1 项目研究方案
主要以实验测试验证为主。
为了验证设计方案的可行性，需要试制简易装置对关键技术进行验证。（1）试制除雪管道，主要是文氏管收缩段、喉道、扩散段的尺寸。另外，试制除冰引气口。（2）试制遥控器，测试发射装置和接收装置是否可靠。（3）试制APU高压引气管接口，测试其与飞机的接口是否搭配。（4）制作成品装置。根据设计方案和计算参数，以及试制的简易装置，确定最终的制作方案，并制作成品装置，测试并验收。
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