Hilfstriebwerk

Ein Hilfstriebwerk (englisch auxiliary power unit, APU) ist ein Hilfskrafterzeuger, der hauptsächlich in Flugzeugen verwendet wird.

Das Hilfstriebwerk ist nicht für den Antrieb des Fluggeräts konzipiert. Es liefert in der Regel elektrische Energie und Druckluft zum autarken Betrieb der Flugzeugausrüstung am Boden, ohne dass die Haupttriebwerke dafür laufen müssen. Um diese zu starten wird das Hilfstriebwerk ebenfalls benötigt. Andere Systeme am Flugzeug, die durch das Hilfstriebwerk betrieben werden können, sind die Bordelektrik/-elektronik (Avionik), die Klimaanlage und die Enteisungsvorrichtung. Das Hilfstriebwerk selbst wird entweder mit Batterien oder, wenn die Haupttriebwerke noch laufen, durch die Bordelektrik/Pneumatik gestartet. Das Hilfstriebwerk wird normalerweise nach dem Start der Haupttriebwerke abgeschaltet. Es gibt allerdings Ausnahmen. So ist es bei einigen Situationen vorgesehen, das Hilfstriebwerk während der Startphase zum Betrieb der Klimaanlage zu nutzen, falls eine besonders hohe Triebwerksleistung zum Start benötigt wird, da Klimaanlagen einen erheblichen Anteil der Triebwerksleistung verschlingen. Bei manchen Flugzeugtypen dient es zusätzlich als Notaggregat. Es muss angelassen werden, sobald sich das Flugzeug zu weit entfernt von einem Notlandeplatz oder Ausweichflughafen befindet (ETOPS) oder in großer Höhe, das heißt bei niedrigen Temperaturen und dünner Luft.

Ein Hilfstriebwerk besteht aus einer Verbrennungskraftmaschine, heute meist einer Gasturbine, früher auch einem Verbrennungsmotor, sowie einem Generator und diversen Hilfsaggregaten zur Regelung. Durch ihre kompakte Bauweise erreicht man Drehzahlen – je nach Turbinenmodell – von 22.000 bis zu über 70.000 Umdrehungen pro Minute. Der Einbauraum des Hilfstriebwerks ist mit einer Feuerlöschanlage ausgestattet.

Das Hilfstriebwerk ist meistens im Heck angebracht, erkennbar an einem kleinen Abgasrohr. Wenn ein Flugzeug keine funktionsfähige APU an Bord hat oder zur Emissionsverringerung der Betrieb der APU auf einem Flughafen nicht erlaubt ist, greift man auf Bodenstromaggregate (englisch „ground power unit", GPU), Bodenstartgeräte (englisch air starter unit, ASU) und Klimatisierungswagen zurück.

Während des Zweiten Weltkrieges wurden Boxermotoren als Anlassermotor für die ersten deutschen Strahltriebwerke eingesetzt, um das Triebwerk auf Anlassdrehzahl hochzufahren. Der von Norbert Riedel entwickelte Zweizylinder-Zweitakt-Boxermotor „Riedel-Anlasser" hatte einen Hubraum von 270 cm3 und eine Leistung von 8 kW (10,5 PS) bei 7150 min⁻¹. Er war als extremer Kurzhuber (Bohrung/Hub: 70 mm/35 mm = 2:1) ausgeführt, damit er in die Nabe des Turbinenverdichters passte und wurde elektrisch oder mit einem Seilzugstarter gestartet. Der Motor wurde von den Victoria-Werken in Nürnberg produziert und diente als Anlasser für die Strahltriebwerke Junkers Jumo 004 und BMW 003.

Als Hilfstriebwerk werden auch Hilfsaggregate bezeichnet, die in modernen Kampfpanzern eingebaut sind. Es kann sich dabei um kleine Gasturbinen, aber auch Kolbenmotoren handeln. Die APU (z. B. beim M1A2 Abrams 6,5 kW stark) dient zum Betrieb der Aggregate des Panzers im Stand, ohne dass die (im Beispiel 1119 kW starke) Hauptmaschine eingeschaltet werden muss. Dies spart zum einen Betriebsstoffe und Verschleiß, zum anderen reduziert es die Wärme- und Schallsignatur des Panzers erheblich. Das notfalls tagelange Aufrechterhalten eines Überdrucks im Kampfraum bei ABC-kontaminierter Umgebung ist ohne APU ebenfalls nicht denkbar.

Die Orbiter der Space Shuttle waren mit drei unabhängigen APU ausgerüstet, die bei Start und Landung die nötige Hydraulik zur Ausrichtung der Haupttriebwerke und der Klappen und Leitwerke mit Energie versorgten. Die APU, am ehesten vergleichbar mit jener der General Dynamics F-16 (dort meist EPU - Emergency Power Unit genannt), wurde mit Hydrazin betrieben und machte beim Betrieb ein charateristisches im Sekundentakt hörbares Zischgeräusch, ähnlich einer Dampflok. Bei etlichen Videos der letzten Minuten des Countdowns war dieses Geräusch gut zu hören. Die APU neigte bei Flügen häufiger zum Ausfall, am schwerwiegensten beim Flug [STS-9], bei dem gleich zwei der drei Einheiten ausfielen.

• Willy J. G. Bräunling: Flugzeugtriebwerke Grundlagen. Springer-Verlag, Berlin 2000, 2004, 2009, 1647 Seiten Online Seite 61.

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