หน่วยกำลังเสริม ( APU ) คืออุปกรณ์บนยานพาหนะที่ให้พลังงานสำหรับฟังก์ชันอื่นนอกเหนือจากการขับเคลื่อนโดยทั่วไปจะพบได้ในเครื่องบิน ขนาดใหญ่ เรือรบ และยานพาหนะบนบกขนาดใหญ่บางประเภท APU ของเครื่องบินโดยทั่วไปจะผลิต  ไฟฟ้า กระแสสลับ 115 V ที่ความถี่ 400  Hz (แทนที่จะเป็น 50 หรือ 60 Hz ที่พบได้ทั่วไปในแหล่งจ่ายไฟหลัก) เพื่อใช้งานระบบไฟฟ้าของเครื่องบิน บางรุ่นอาจผลิต ไฟฟ้า กระแสตรง 28 V ^{[ 1 ]} APU สามารถจ่ายพลังงานผ่านระบบ เฟสเดียวหรือ สามเฟส ได้ เครื่องสตาร์ทเชื้อเพลิงเจ็ท ( JFS ) เป็นอุปกรณ์ที่คล้ายกับ APU แต่เชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องยนต์หลักและสตาร์ทโดยใช้ถังอากาศอัดบนเครื่อง^{[ 2 ]}

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 เรือเหาะชั้น Coastalของอังกฤษซึ่งเป็นหนึ่งในเรือเหาะหลายประเภทที่กองทัพเรืออังกฤษ ใช้ มีเครื่องยนต์เสริม ABCขนาด 1.75 แรงม้า (1.30 กิโลวัตต์) เครื่องยนต์เหล่านี้ใช้ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับ เครื่องส่งสัญญาณวิทยุของเรือและในกรณีฉุกเฉิน สามารถใช้ขับเคลื่อนเครื่องเป่าลมเสริมได้^{[หมายเหตุ 1 ] [ 3 ]} หนึ่งในเครื่องบินปีกตรึงทางทหารลำแรกที่ใช้ APU คือ เครื่องบิน Supermarine Nighthawkของอังกฤษในสงครามโลกครั้งที่ 1 ซึ่งเป็น เครื่องบินขับไล่กลางคืนต่อต้านเรือเหาะเซปเปลิน^{[ 4 ]}

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเครื่องบินทหารขนาดใหญ่ของอเมริกาจำนวนหนึ่งได้รับการติดตั้ง APU ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า " พัตต์พัตต์"แม้แต่ในเอกสารการฝึกอบรมอย่างเป็นทางการ พัตต์พัตต์บน เครื่องบินทิ้งระเบิด B-29 Superfortressติดตั้งอยู่ในส่วนที่ไม่ได้รับแรงดันที่ด้านหลังของเครื่องบิน มีการใช้เครื่องยนต์แบบสี่จังหวะสองสูบเรียงหรือ แบบ ตัววีสองสูบ หลายรุ่น เครื่องยนต์ขนาด 7 แรงม้า (5.2 กิโลวัตต์) ขับเคลื่อน เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง P2ที่มีพิกัด 28.5  โวลต์และ 200 แอมป์ (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า P2 หลายเครื่องที่ขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์หลักเป็นแหล่งพลังงานกระแสตรงของ B-29 ในระหว่างการบิน) พัตต์พัตต์ให้พลังงานสำหรับสตาร์ทเครื่องยนต์หลักและใช้หลังจากขึ้นบินจนถึงระดับความสูง 10,000 ฟุต (3,000 เมตร) พัตต์พัตต์จะถูกสตาร์ทใหม่เมื่อ B -29กำลังลดระดับลงเพื่อลงจอด^{[ 5 ]}

เครื่องบินB-24 Liberator บางรุ่น มีเครื่องยนต์สำรองติดตั้งอยู่ที่ด้านหน้าของเครื่องบิน ภายในช่องล้อหน้า^{[ 6 ]} เครื่องบินขนส่ง Douglas C-47 Skytrainบางรุ่นมีเครื่องยนต์สำรองติดตั้งอยู่ใต้พื้นห้องนักบิน^{[ 7 ]}

เครื่องยนต์เจ็ทของเยอรมนีเครื่องแรกที่สร้างขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองใช้ระบบสตาร์ทแบบ APU (หน่วยกำลังเสริม) เชิงกลที่ออกแบบโดยวิศวกรชาวเยอรมันนอร์เบิร์ต รีเดลระบบนี้ประกอบด้วย เครื่องยนต์ สองจังหวะแบบแบน ขนาด 10 แรงม้า (7.5 กิโลวัตต์) ซึ่งสำหรับ แบบของ Junkers Jumo 004นั้นถูกซ่อนไว้ในกรวยหัวเครื่องยนต์ โดยทำหน้าที่เป็นตัวอย่างบุกเบิกของหน่วยกำลังเสริมสำหรับการสตาร์ทเครื่องยนต์เจ็ท รูที่ปลายสุดของกรวยมีคันโยกสำหรับดึงเพื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ลูกสูบ ซึ่งจะหมุนคอมเพรสเซอร์ต่อไป มีช่องสำหรับหัวเทียนสองช่องในกรวยหัวเครื่องยนต์ของ Jumo 004 เพื่อซ่อมบำรุงกระบอกสูบของหน่วยรีเดลในสถานที่ ถัง "พรีมิกซ์" ขนาดเล็กสองถังสำหรับเชื้อเพลิงเบนซิน/ น้ำมันหล่อลื่น ของรีเดล ถูกติดตั้งไว้ในช่องรับอากาศแบบวงแหวน เครื่องยนต์นี้ถือเป็นเครื่องยนต์แบบช่วงชักสั้นมาก (เส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ / ช่วงชัก: 70 มม. / 35 มม. = 2:1) เพื่อให้สามารถติดตั้งภายในกรวยจมูกของเครื่องยนต์เจ็ท เช่น Jumo 004 ได้ มีเกียร์ดาวเคราะห์ ในตัวสำหรับการลดรอบ ผลิตโดยVictoriaในเมืองนูเรมเบิร์กและทำหน้าที่เป็นตัวสตาร์ทแบบ APU เชิงกลสำหรับเครื่องยนต์เจ็ทของเยอรมันทั้งสามแบบที่พัฒนาไปถึงขั้นต้นแบบก่อนเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2488 ได้แก่Junkers Jumo 004 , BMW 003 (ซึ่งดูเหมือนจะใช้ตัวสตาร์ทไฟฟ้าสำหรับ Riedel APU เป็นพิเศษ) ^{[ 8 ]}และต้นแบบ (สร้าง 19 เครื่อง) ของ เครื่องยนต์ Heinkel HeS 011 ที่ทันสมัยกว่า ซึ่งติดตั้งไว้เหนือช่องรับอากาศในแผ่นโลหะที่ Heinkel สร้างขึ้นสำหรับส่วนจมูกของห้องเครื่องยนต์^{[ 9 ]}

เครื่องบินโบอิ้ง 727ในปี พ.ศ. 2506 เป็นเครื่องบินโดยสารเจ็ทลำแรกที่มี APU แบบกังหันก๊าซทำให้สามารถปฏิบัติการที่สนามบินขนาดเล็กได้ โดยไม่ต้องพึ่งพาสิ่งอำนวยความสะดวกภาคพื้นดิน APU สามารถระบุได้ในเครื่องบินโดยสารสมัยใหม่หลายลำโดยท่อไอเสียที่ส่วนท้ายของเครื่องบิน^{[ 10 ]}

โดยทั่วไปแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสริมแบบกังหันแก๊สสำหรับเครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ประกอบด้วยสามส่วนหลัก:

ส่วนกำลังคือส่วนเครื่องกำเนิดก๊าซของเครื่องยนต์และผลิตกำลังเพลาทั้งหมดสำหรับ APU ^{[ 11 ]}ในส่วนนี้ของเครื่องยนต์ อากาศและเชื้อเพลิงจะถูกผสม อัด และจุดไฟเพื่อสร้างก๊าซร้อนและขยายตัว ก๊าซนี้มีพลังงานสูงและใช้ในการหมุนกังหัน ซึ่งจะขับเคลื่อนส่วนอื่นๆ ของเครื่องยนต์ เช่น เกียร์เสริม ปั๊ม เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และในกรณีของเครื่องยนต์เทอร์โบแฟน พัดลมหลัก^{[ 12 ]}

โดยทั่วไปคอมเพรสเซอร์โหลดจะเป็นคอมเพรสเซอร์แบบติดตั้งบนเพลาซึ่งให้พลังงานลมสำหรับเครื่องบิน แม้ว่า APU บางตัวจะดึงอากาศอัดจากคอมเพรสเซอร์ส่วนกำลังก็ตาม มีอุปกรณ์ขับเคลื่อนสองตัวเพื่อช่วยควบคุมการไหลของอากาศ ได้แก่ ใบพัดนำทางขาเข้าที่ควบคุมการไหลของอากาศไปยังคอมเพรสเซอร์โหลด และวาล์วควบคุมการกระชากที่รักษาการทำงานที่เสถียรหรือปราศจากการกระชากของเครื่องเทอร์โบ^{[ 11 ]}

ชุดเกียร์จะส่งกำลังจากเพลาหลักของเครื่องยนต์ไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบระบายความร้อนด้วยน้ำมันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ภายในชุดเกียร์ ยังมีการส่งกำลังไปยังอุปกรณ์เสริมของเครื่องยนต์ เช่น หน่วยควบคุมเชื้อเพลิง โมดูลหล่อลื่น และพัดลมระบายความร้อน นอกจากนี้ยังมีมอเตอร์สตาร์ทที่เชื่อมต่อผ่านชุดเกียร์เพื่อทำหน้าที่สตาร์ทเครื่องยนต์ APU บางแบบของ APU ใช้มอเตอร์สตาร์ท/เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบรวมกันเพื่อสตาร์ทและผลิตกระแสไฟฟ้าไปพร้อมกันเพื่อลดความซับซ้อน

ในเครื่องบินโบอิ้ง 787ซึ่งเป็นเครื่องบินที่ต้องพึ่งพาระบบไฟฟ้ามากขึ้น APU จะจ่ายไฟฟ้าให้กับเครื่องบินเท่านั้น การไม่มีระบบนิวแมติกทำให้การออกแบบง่ายขึ้น แต่ความต้องการไฟฟ้าสูงทำให้ต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีน้ำหนักมากขึ้น^{[ 13 ] [ 14 ]}

กำลังมีการวิจัยเกี่ยวกับ APU เซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์แข็ง ( SOFC ) บนเครื่องบิน ^{[ 15 ]}

ตลาดหน่วยจ่ายไฟเสริมถูกครอบงำโดยHoneywellตามด้วยPratt & Whitney (บริษัทในเครือของRTX Corporation ) Motorsichและผู้ผลิตรายอื่น ๆ เช่นPBS Velká Bíteš , Safran Power Units , AerosilaและKlimovส่วนแบ่งการตลาดในปี 2018 แตกต่างกันไปตามแพลตฟอร์มการใช้งาน: ^{[ 16 ]}

• เครื่องบินพาณิชย์ขนาดใหญ่: ฮันนี่เวลล์ 70–80%, แพรตต์แอนด์วิทนีย์ 20–30%, อื่นๆ 0–5%
• เครื่องบินระดับภูมิภาค: Pratt & Whitney 50–60%, Honeywell 40–50%, อื่นๆ 0–5%
• เครื่องบินเจ็ตส่วนตัว: ฮันนี่เวลล์ 90–100%, อื่นๆ 0–5%
• เฮลิคอปเตอร์: Pratt & Whitney 40–50%, Motorsich 40–50%, Honeywell 5–10%, Safran Power Units 5–10%, อื่นๆ 0–5%

เมื่อวันที่ 4 มิถุนายน 2018 โบอิ้งและซาฟรานประกาศความร่วมมือแบบ 50-50 ในการออกแบบ สร้าง และให้บริการ APU หลังจากได้รับการอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแลและ หน่วย งานต่อต้านการผูกขาดในช่วงครึ่งหลังของปี 2018 ^{[ 17 ]} โบอิ้งผลิต เครื่องยนต์เทอร์โบชาฟต์ขนาดเล็กT50 / T60 และรุ่นดัดแปลง หลายร้อยเครื่องในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ซาฟรานผลิต APU สำหรับเฮลิคอปเตอร์และเครื่องบินเจ็ตธุรกิจแต่ได้หยุดการผลิต APU ขนาดใหญ่ตั้งแต่Labinalออกจากการร่วมทุนAPIC กับ Sundstrandในปี 1996 ^{[ 18 ]}

Stephen Trimble นักข่าวจากเว็บไซต์ข่าวออนไลน์FlightGlobalระบุว่า ความก้าวหน้าของ Boeing และ Safran ในตลาด APU ก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อการผูกขาดของHoneywellและ Pratt & Whitney ^{[ 19 ]} Honeywell มีส่วนแบ่ง 65% ใน ตลาด APU สำหรับเครื่องบิน โดยสารหลักและเป็นผู้จัดจำหน่ายเพียงรายเดียวสำหรับAirbus A350 , Boeing 777และเครื่องบินลำตัวแคบ ทั้งหมด ได้แก่Boeing 737 MAX , Airbus A220 (เดิมคือ Bombardier CSeries), Comac C919 , Irkut MC-21และAirbus A320neo เนื่องจาก Airbus ได้ยกเลิก ตัวเลือกP&WC APS3200 P&WCอ้างสิทธิ์ในส่วนแบ่งที่เหลือ 35% สำหรับAirbus A380 , Boeing 787และBoeing 747-8 ^{[ 18 ]}

คาดว่าบริษัทร่วมทุนโบอิ้ง/ซาฟรานจะต้องใช้เวลาอย่างน้อยหนึ่งทศวรรษจึงจะบรรลุรายได้จากการให้บริการ 100 ล้านดอลลาร์ ตลาดการผลิตในปี 2017 มีมูลค่า 800 ล้านดอลลาร์ (88% เป็นพลเรือนและ 12% เป็นทหาร) ในขณะที่ ตลาด MROมีมูลค่า 2.4 พันล้านดอลลาร์ โดยกระจายอย่างเท่าเทียมกันระหว่างพลเรือนและทหาร^{[ 20 ]}

APU ของกระสวยอวกาศให้ แรงดัน ไฮดรอ ลิก กระสวยอวกาศมี APU สำรอง 3 เครื่อง ซึ่งใช้ เชื้อเพลิง ไฮดราซีนโดยจะทำงานเฉพาะในช่วงการขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ การกลับเข้าสู่ชั้น บรรยากาศ และการลงจอดเท่านั้น ในระหว่างการขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ APU จะให้พลังงานไฮดรอลิกสำหรับการหมุน ของ เครื่องยนต์ทั้งสามของกระสวยอวกาศและการควบคุมวาล์วขนาดใหญ่ รวมถึงการเคลื่อนที่ของพื้นผิวควบคุมในระหว่างการลงจอด APU จะเคลื่อนที่พื้นผิวควบคุม ลดล้อลง และให้พลังงานแก่เบรกและการบังคับเลี้ยวล้อหน้า การลงจอดสามารถทำได้แม้จะมี APU เพียงเครื่องเดียวทำงาน^{[ 21 ]}ในช่วงปีแรก ๆ ของกระสวยอวกาศ มีปัญหาเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือของ APU โดยมีการทำงานผิดพลาดในภารกิจกระสวยอวกาศ 3 ใน 9 ภารกิจแรก^{[หมายเหตุ 2 ]}

APU ถูกติดตั้งในรถถัง บางคัน เพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงจำนวนมากและปล่อยรังสีอินฟราเรด ในปริมาณมาก เหมือนเครื่องยนต์หลัก ในช่วงต้นสงครามโลกครั้งที่สองรถถัง M4 Sherman ของอเมริกา มี APU ขนาดเล็กที่ใช้เครื่องยนต์ลูกสูบในการชาร์จแบตเตอรี่ของรถถัง ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่รถถัง T-34 ที่ผลิตโดยโซเวียต ไม่มี^{[ 26 ]}ศูนย์วิจัย พัฒนา และวิศวกรรมยานยนต์และรถถังของกองทัพบกสหรัฐฯ (TARDEC) ได้พัฒนาหน่วยพลังงานเสริม (APU) ขนาด 100 กก. สำหรับ รถถัง M1 Abramsเพื่อทดแทนแบตเตอรี่ขนาด 230 กก. APU ใหม่นี้จะมีประสิทธิภาพในการใช้เชื้อเพลิงมากกว่าเครื่องยนต์หลักของรถถังด้วย^{[ 27 ]}

รถพ่วงกึ่งพ่วงหรือรถไฟบรรทุกอาหารแช่เย็นหรือแช่แข็งอาจติดตั้ง APU และถังเชื้อเพลิงอิสระเพื่อรักษาอุณหภูมิต่ำขณะขนส่ง โดยไม่จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานภายนอกที่จัดหาโดยการขนส่ง^{[ 28 ] [ 29 ]}

ในอุปกรณ์เครื่องยนต์ดีเซลรุ่นเก่าบางรุ่น จะใช้เครื่องยนต์เบนซินขนาดเล็ก (มักเรียกว่า "เครื่องยนต์ม้า") แทนมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อสตาร์ทเครื่องยนต์หลัก โดยทั่วไปแล้ว ท่อไอเสียของเครื่องยนต์ม้าจะถูกจัดเรียงเพื่อให้ความร้อนแก่ท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์ดีเซล เพื่อช่วยให้สตาร์ทได้ง่ายขึ้นในสภาพอากาศที่หนาวเย็น โดยส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์ก่อสร้างขนาดใหญ่^{[ 30 ] [ 31 ]}

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตรถบรรทุกและเซลล์เชื้อเพลิงได้ร่วมมือกันสร้าง ทดสอบ และสาธิต APU เซลล์เชื้อเพลิงที่กำจัดมลพิษได้เกือบทั้งหมด^{[ 32 ]}และใช้เชื้อเพลิงดีเซลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น^{[ 33 ]}ในปี 2551 ความร่วมมือที่ได้รับการสนับสนุนจาก DOE ระหว่าง Delphi Electronics และ Peterbilt ได้แสดงให้เห็นว่าเซลล์เชื้อเพลิงสามารถให้พลังงานแก่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องปรับอากาศของ Peterbilt รุ่น 386 ภายใต้สภาวะ "เดินเครื่องเปล่า" จำลองเป็นเวลาสิบชั่วโมง^{[ 34 ]} Delphi กล่าวว่าระบบ 5 กิโลวัตต์สำหรับรถบรรทุก Class 8 จะวางจำหน่ายในปี 2555 ในราคา 8,000-9,000 ดอลลาร์ ซึ่งจะสามารถแข่งขันได้กับ APU ดีเซลสองสูบ "ระดับกลาง" อื่นๆ หากพวกเขาสามารถทำตามกำหนดเวลาและประมาณการต้นทุนได้^{[ 33 ]}

• ระบบสตาร์ทด้วยลม
• ระบบไฮดรอลิกเสริม
• เครื่องสตาร์ทเครื่องยนต์คอฟฟ์แมน
• กังหันอากาศแบบแรม
• เครื่องสำรองไฟ (UPS)
• เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับหน่วยจ่ายไฟเสริม

• "APU ของกระสวยอวกาศ"
• "เสียงของ APU จากภายในห้องโดยสารของเครื่องบินโบอิ้ง 737"
• มอเตอร์สตาร์ท Riedelใน: รายละเอียดเครื่องบิน Messerschmitt Me 262B; โครงเครื่องบิน เครื่องยนต์ และห้องนักบิน
• วิดีโอ YouTube แสดงเครื่องยนต์เจ็ท Junkers Jumo 004 ที่ได้รับการบูรณะใหม่ กำลังสตาร์ทด้วย APU (หน่วยจ่ายไฟเสริม) Riedel แบบ "ติดตั้งในตัว" จากเดือนกันยายน 2019