Fiche de révision : Systèmes huile et démarrage APU

📋 Plan du Cours

1. Architecture et installation de l’APU
2. Démarrage et arrêt normal
3. Commande électronique ECB
4. Alimentation carburant
5. Contrôle carburant et injection
6. Prélèvement d’air et protection anti-surge
7. Refroidissement et lubrification
8. Lubrification et filtration de l’APU
9. Refroidissement et récupération d’huile
10. Pressurisation et entretien du circuit
11. Démarrage et allumage de l’APU
12. Arrêts normaux et protecteurs
13. Indications RPM et température
14. Diagnostic ECB et protections

📖 1. Architecture et installation de l’APU

🔑 Notions clés & Définitions

• Groupe auxiliaire de puissance : Installé dans le cône arrière du fuselage, derrière la nervure FR95, dans un compartiment coupe-feu.

★ À maîtriser

• Le compartiment de l’APU est délimité par une cloison coupe-feu avant à la nervure FR95 et une cloison arrière à la nervure FR101, cette dernière comportant un joint autour du silencieux d’échappement.

Compléments

• L’APU est suspendu en trois points par des tirants équipés de supports amortisseurs qui réduisent les vibrations transmises à la structure et à l’APU.

• 🔄 Le cheminement de l’air d’admission est:

  1. la prise d’air
  2. le volet d’admission devant FR92
  3. le diffuseur
  4. le coude
  5. le plénum de l’APU

💡 Astuce mémo

Un groupe auxiliaire suspendu dans un caisson coupe-feu du cône arrière.

📖 2. Démarrage et arrêt normal

📝 Points essentiels

• Lors du démarrage, la mise sur ON du MASTER SW et l’appui sur START alimentent l’ECB et la pompe de gavage, ouvrent les vannes d’isolement, puis l’allumeur et le solénoïde carburant sont activés vers 7 % de vitesse.

• À 50 % de vitesse, l’ECB désactive le démarreur ; l’APU continue ensuite son accélération jusqu’à 100 % sous l’action de sa propre puissance.

📌 Lorsque l’APU atteint au moins 95 % de vitesse régulée, les circuits avion deviennent actifs et une charge pneumatique ou électrique peut être appliquée.

• Lors d’un arrêt normal, le MASTER SW placé sur OFF ferme la vanne de prélèvement, retire le signal de 95 %, lance le refroidissement, puis l’arrêt effectif intervient après une phase réglable de 0 à 60 secondes.

💡 Astuce mémo

ON → 7 % → allumage → 50 % → 95 % → charge.

📖 3. Commande électronique ECB

🔑 Notions clés & Définitions

• Electronic Control Box : Contrôleur numérique qui reçoit les signaux des capteurs de l’APU et assure automatiquement le démarrage, la régulation, la surveillance et les protections du moteur.

★ À maîtriser

• L’ECB reçoit deux alimentations de 28 V DC : l’alimentation principale vient du bus essentiel 301PP via le disjoncteur ECB SUPPLY MAIN 1KD et le relais principal APU 4KD, tandis que l’alimentation de secours vient du bus batterie 401PP via le disjoncteur ECB SUPPLY BACK UP 58KD et le relais 7 % 51KD.

Compléments

• L’ECB 59KD est installé dans le compartiment cargo en vrac, à droite de la porte cargo, entre les cadres C69 et C70.

• Le microprocesseur Intel 8086 de l’ECB exécute un programme stocké dans 24 000 mots de ROM et utilise 1 024 mots de RAM, chaque mot ayant une largeur de 16 bits.

💡 Astuce mémo

Défaillance ou surcharge → surveillance ECB → délestage ou arrêt automatique.

📖 4. Alimentation carburant

🔑 Notions clés & Définitions

• Système d’alimentation carburant : Relie le système carburant de l’APU au système d’alimentation des moteurs principaux et comprend une pompe, une vanne d’isolement, une vanne basse pression, une conduite gainée, un pressostat d’entrée et une vanne de ventilation du gainage.

★ À maîtriser

📌 La pompe APU est automatiquement mise en marche lorsque la pression à son entrée descend sous 1,4 bar, soit 20,3 psi.

📌 Avec le MASTER SW sur ON et le bouton FUEL PUMP sur AUTO, la pompe fonctionne seulement lorsque le pressostat d’entrée détecte une pression insuffisante ; sur OVRD, elle fonctionne en continu indépendamment de la pression.

Compléments

• La conduite carburant gainée évacue le carburant vers l’extérieur en cas de fuite et reste à une pression proche de la pression ambiante grâce à une ventilation avec clapet antiretour.

💡 Astuce mémo

AUTO adapte la pompe à la pression ; OVRD la fait fonctionner en continu.

📖 5. Contrôle carburant et injection

📝 Points essentiels

• À 7 % de vitesse, le solénoïde carburant s’ouvre, le carburant est dirigé vers les injecteurs primaires par le diviseur de débit et l’allumage déclenche la combustion.

📌 Pendant l’accélération, l’ECB commande la vanne de dosage du moteur couple du Fuel Control Unit afin de régler le débit carburant mesuré.

📌 À 50 % de vitesse régulée, le démarreur se désengage et les régulateurs de vitesse fine et proportionnel de l’ECB maintiennent ensuite la vitesse à 100 % en ajustant le débit carburant selon la charge.

💡 Astuce mémo

Solénoïde → injecteurs primaires → accélération → injecteurs et débit régulés.

📖 6. Prélèvement d’air et protection anti-surge

🔑 Notions clés & Définitions

• Système d’air de l’APU : Fournit l’air pneumatique nécessaire au démarrage des moteurs principaux, au système de conditionnement d’air et au dégivrage.

📝 Points essentiels

• Le débit du compresseur de charge est contrôlé par les aubes directrices d’entrée (IGV), dont la position est commandée par l’ECB selon les modes Idle, ECS, MES et De-Ice.

• Le système anti-surge évacue vers l’échappement l’air du compresseur de charge qui n’est pas utilisé par le circuit pneumatique, au moyen de la Surge Control Valve commandée par l’ECB.

📌 Une hausse rapide de la température d’entrée du compresseur détectée par le capteur LCIT indique une condition de surge ou de stall et provoque un arrêt automatique REVERSE FLOW.

📌 Une augmentation de la température LCIT de 33 °C pendant 5 secondes provoque l’arrêt de l’APU pour le protéger contre un reverse flow.

💡 Astuce mémo

Hausse rapide de LCIT → détection de reverse flow → arrêt automatique.

📖 7. Refroidissement et lubrification

🔑 Notions clés & Définitions

• Système de lubrification : Carter humide intégré qui lubrifie et refroidit le moteur, le générateur et la boîte d’accessoires.

📝 Points essentiels

• La pompe de pression aspire l’huile du réservoir de la boîte d’engrenages, l’envoie à travers le refroidisseur et le filtre, puis l’huile lubrifie le générateur ainsi que les organes du moteur et de la boîte d’engrenages avant d’être récupérée vers le carter.

📖 8. Lubrification et filtration de l’APU

🔑 Notions clés & Définitions

• Système de lubrification : Circuit à carter humide qui lubrifie et refroidit le générateur et la boîte d’accessoires au moyen de circuits externe et interne.

★ À maîtriser

• La pompe de pression aspire l’huile du réservoir de la boîte d’accessoires, l’envoie à travers le refroidisseur et le filtre, puis la distribue au générateur et aux jets et orifices du moteur et de la boîte d’accessoires.

Compléments

• Le système comprend notamment:
  • La pompe à huile
  • Les éléments filtrants
  • Le bouchon de vidange magnétique
  • La pompe de récupération du générateur
  • L’électrovanne normalement fermée de déshuilage
  • La pompe de récupération du palier de turbine
  • Les composants d’indication

📌 La soupape de régulation de pression d’huile est réglée à 65 psig et se trouve en aval du refroidisseur et du filtre, dans la pompe à huile.

💡 Astuce mémo

Réservoir → pompe → refroidisseur/filtre → jets, puis récupération vers le réservoir

📖 9. Refroidissement et récupération d’huile

★ À maîtriser

📌 La soupape de bypass thermique est entièrement ouverte en dessous de 60°C, commence à se fermer à 60°C et est entièrement fermée à 77°C, ce qui force alors l’huile à traverser le refroidisseur.

📌 Lorsque la différence de pression à travers un refroidisseur contaminé atteint 50 psid, la soupape de bypass thermique s’ouvre pour permettre à l’huile de contourner le refroidisseur.

• L’indicateur de différence de pression du filtre d’huile fait sortir un bouton rouge lorsque la différence de pression dépasse 20 ± 5 psid, mais il ne fonctionne que lorsque l’huile dépasse 46°C.

Compléments

• Le refroidisseur d’huile est un échangeur air-huile alimenté par le ventilateur de refroidissement entraîné par la boîte d’accessoires et il maintient la température d’huile en dessous de 150°C.

💡 Astuce mémo

Huile froide ou refroidisseur colmaté → dérivation par bypass

📖 10. Pressurisation et entretien du circuit

★ À maîtriser

• 🔄 Le remplissage gravitaire se déroule ainsi:

  1. Vérifier le niveau au voyant et nettoyer la zone
  2. Déverrouiller et retirer le bouchon
  3. Contrôler le bouchon, les ergots et les joints
  4. Ajouter lentement l’huile jusqu’au repère FULL ou SAFE
  5. Remettre et verrouiller le bouchon

• 🔄 Le remplissage sous pression se déroule ainsi:

  1. Nettoyer et retirer les bouchons obturateurs
  2. Raccorder le tuyau de trop-plein
  3. Raccorder le tuyau de remplissage sous pression
  4. Pomper lentement l’huile jusqu’à l’écoulement de l’excédent
  5. Attendre environ 2 minutes pour la stabilisation
  6. Débrancher les tuyaux et remettre les bouchons

Compléments

• Le bouchon de vidange magnétique est situé dans le réservoir d’huile de la boîte d’accessoires et contient un détecteur magnétique de particules ainsi qu’un clapet permettant son contrôle sans perte d’huile.

📖 11. Démarrage et allumage de l’APU

🔑 Notions clés & Définitions

• Embrayage sprag : Assure la liaison mécanique entre le démarreur et la boîte d’accessoires pendant le lancement, puis se désengage lorsque la vitesse de la boîte dépasse celle du démarreur.

📝 Points essentiels

• À environ 7 % de vitesse, l’ECB alimente les allumeurs, ouvre l’électrovanne de carburant et règle le débit pour l’allumage ; à 50 %, il coupe le démarreur ; à 95 %, l’allumage est arrêté et le voyant AVAIL s’allume.

📌 L’APU s’arrête si sa vitesse n’atteint pas 7 % en 25 secondes, 20 % en 45 secondes ou 50 % en 100 secondes, ou si la vitesse d’accélération est inférieure à 150 rpm/s.

• Le démarreur peut fonctionner au maximum 100 secondes par tentative et son cycle de fonctionnement autorise trois tentatives consécutives, dont deux sans allumage et une réussie, suivies d’un refroidissement de 60 minutes.

💡 Astuce mémo

7 % allumage → 50 % démarreur coupé → 95 % disponible

📖 12. Arrêts normaux et protecteurs

★ À maîtriser

• Lors d’un arrêt normal, la fermeture de la commande maître ferme les vannes de charge, déclenche un refroidissement de 60 secondes, ferme le carburant et désactive progressivement l’ECB et les indications RPM/EGT.

• Lors d’un arrêt protecteur, l’ECB reçoit un signal de défaut, ferme les organes de charge et de carburant, désactive l’APU, allume l’indication de défaut et affiche sur l’ECAM le message APU FAULT: AUTO SHUT DOWN.

Compléments

📌 Après un arrêt automatique, le commutateur maître doit être placé sur OFF puis sur ON avant toute nouvelle tentative de démarrage.

• Lors d’un arrêt d’urgence incendie au sol, la poignée incendie est tirée, la vanne d’arrêt incendie carburant de l’APU se ferme et la vanne de prélèvement d’air de charge se ferme.

💡 Astuce mémo

Arrêt normal par commande, arrêt protecteur par défaut détecté

📖 13. Indications RPM et température

🔑 Notions clés & Définitions

• Thermocouple : Transforme la température des gaz en signal électrique ; deux râteaux de thermocouples alimentent l’ECB, qui retient le signal le plus élevé pour l’indication EGT.

★ À maîtriser

• Deux capteurs magnétiques sans contact produisent des fréquences proportionnelles à la vitesse ; l’ECB convertit ces signaux, compare les valeurs et transmet uniquement la plus élevée à l’indicateur RPM.

• L’indicateur RPM est gradué de 0 à 120 % de la vitesse nominale, avec une plage verte de 96 à 104 %, une plage ambre de 104 à 109 % et un repère rouge à 109 % correspondant au début du surrégime.

Compléments

📌 Après l’arrêt du commutateur maître et lorsque la vitesse descend sous 7 %, l’indicateur RPM reste alimenté pendant 60 secondes afin de permettre à l’aiguille de revenir à zéro.

💡 Astuce mémo

Le système Highest Wins retient le signal le plus élevé des deux capteurs

📖 14. Diagnostic ECB et protections

★ À maîtriser

📌 Pour un défaut de pression d’huile basse ou de température d’huile élevée, l’ECB déclenche l’arrêt si la pression reste inférieure à 35 ± 5 psig ou si la température atteint 152°C pendant 10 secondes.

• Le BITE de l’ECB identifie notamment les défauts APU STARTER, STARTER CONTACTOR et IGN UNIT lors d’une anomalie du démarrage ou de l’allumage.

Compléments

• Le filtre de récupération d’huile du générateur possède un bypass qui s’ouvre lorsque la différence de pression dépasse 45 psi, tandis que son indicateur de colmatage se déclenche à 20 psid au-dessus de 46°C.

📌 Une défaillance du circuit de récupération du générateur peut provoquer une accumulation d’huile dans le carter du générateur jusqu’au déclenchement d’un arrêt protecteur par basse pression d’huile.

• Le BITE RPM/EGT affiche notamment:
  • EGT 615°C
  • EGT 585°C
  • LOSS RPM
  • LOSS EGT
  • SLOW START
  • NO FLAME

📊 Tableaux de synthèse

Modes de commande de la pompe carburant

Seuils principaux de fonctionnement