Vous êtes sur le tarmac et vous voyez un avion, moteurs principaux éteints, mais avec les lumières allumées et la climatisation qui tourne. D’où vient cette énergie ? Comment les systèmes de bord fonctionnent-ils sans que les réacteurs tournent ?
La réponse se trouve dans un petit moteur indépendant, souvent logé dans la queue de l’appareil. Cet article vous explique tout sur ce qu’est un Auxiliary Power Unit (APU), son rôle précis et son fonctionnement, pour que vous compreniez enfin ce composant essentiel de l’aviation moderne.
Qu’est-ce qu’un Auxiliary Power Unit (APU) ? La définition complète
Un Auxiliary Power Unit (APU), ou Groupe Auxiliaire de Puissance (GAP) en français, est bien plus qu’une simple batterie de secours. C’est une petite turbine à gaz autonome qui fournit de l’énergie à un avion quand ses moteurs principaux sont à l’arrêt. Pensez-y comme un petit réacteur qui ne sert pas à propulser l’avion, mais à alimenter tous ses systèmes.
Cet équipement est généralement situé dans le cône de queue (tail cone) de l’avion. Cet emplacement n’est pas un hasard : il permet d’isoler le bruit et de réduire les risques d’incendie pour la cabine. Vous pouvez souvent repérer sa sortie d’échappement, un petit trou noir à l’extrémité de l’appareil.
Bon à savoir : L’APU utilise le même carburant que les moteurs principaux de l’avion, le kérosène. Il est alimenté directement par les réservoirs de l’appareil, ce qui simplifie la logistique au sol.
La fonction première de l’APU est de garantir l’indépendance opérationnelle de l’avion au sol. Sans lui, un appareil stationné devrait se connecter à des groupes de parc (GPU) externes pour obtenir de l’électricité ou de l’air comprimé. Grâce à l’APU, un avion peut opérer de manière autonome sur n’importe quel aéroport, même ceux avec des infrastructures limitées.
Les 3 rôles vitaux de l’APU : à quoi sert-il concrètement ?
L’APU n’a pas une seule mission, mais trois fonctions principales qui sont vitales pour le fonctionnement d’un avion avant le décollage, et parfois même pendant le vol.
1. Fournir de la puissance électrique à bord
Lorsque les moteurs principaux sont éteints, l’APU est la source principale de puissance électrique. Il alimente l’ensemble des electrical systems de l’appareil. Cela inclut :
- L’éclairage de la cabine et du cockpit.
- Les instruments du cockpit (écrans, calculateurs de vol).
- Les cuisines de bord (galleys) pour préparer les repas.
- Les systèmes de communication et de navigation.
Un APU d’avion de ligne, comme celui d’un Airbus A320, produit généralement une tension de 115V AC à une fréquence de 400 Hz, la norme dans l’aéronautique. Il agit comme un générateur pour maintenir l’aircraft en vie au sol. Il peut aussi servir de source de secours en flight si l’un des générateurs des moteurs principaux tombe en panne.
2. Générer de l’air comprimé (Bleed Air)
Le deuxième rôle majeur de l’APU est de produire de l’air comprimé (bleed air). Cet air est prélevé directement au niveau du compresseur de la turbine de l’APU avant la combustion. Il est chaud et sous haute pression, ce qui le rend utile pour deux tâches critiques :
- La climatisation et la pressurisation (Air conditioning) : Au sol, l’air comprimé de l’APU alimente les « packs » de climatisation pour chauffer ou refroidir la cabine avant l’embarquement des passagers. C’est grâce à ça que la température est agréable quand vous montez à bord.
- Le démarrage des moteurs principaux : C’est la fonction la plus importante du bleed air. Les gros réacteurs d’un avion de ligne ne peuvent pas démarrer avec un simple démarreur électrique comme une voiture. Ils ont besoin d’une énorme quantité d’air pour lancer la rotation de leurs turbines. L’APU fournit cet air sous pression via un système appelé air-start system, qui fait tourner le jet engine jusqu’à ce qu’il atteigne une vitesse suffisante pour un démarrage autonome.
3. Assurer une source d’énergie redondante en vol
Même si son usage principal est au sol, un Auxiliary Power Unit peut être démarré et utilisé en vol dans certaines situations. Ce n’est pas systématique, car les moteurs principaux fournissent toute l’énergie nécessaire une fois en marche. Cependant, l’APU est une sécurité essentielle.
L’APU est obligatoire pour les avions bénéficiant de la certification ETOPS (Extended-range Twin-engine Operations). Cette certification autorise les avions bimoteurs à voler sur de longues distances au-dessus des océans ou de zones désertiques, loin de tout aéroport de déroutement. En cas de panne d’un moteur et de son générateur, l’APU fournit une source d’énergie redondante pour garantir le fonctionnement des systèmes vitaux.
Il peut aussi être démarré en cas de panne d’un des générateurs des moteurs pour fournir une electrical power de secours. Des constructeurs comme Safran Power Units ou Honeywell conçoivent des APU certifiés pour fonctionner à haute altitude.
Comment fonctionne un APU ? Anatomie d’un turbomoteur
Le fonctionnement d’un power unit APU est très similaire à celui d’un réacteur d’avion, mais en version réduite. C’est une turbine à gaz qui transforme l’énergie du carburant en puissance mécanique, puis en électricité et en air comprimé. Le processus se déroule en quatre étapes simples : admission, compression, combustion, et échappement.
Pour accomplir ces tâches, l’APU est composé de plusieurs éléments clés. Le tableau ci-dessous détaille les composants principaux et leur rôle.
| Composant Principal | Rôle dans le fonctionnement de l’APU |
|---|---|
| Compresseur | Aspire l’air extérieur via une entrée d’air sur le fuselage et le comprime à haute pression. |
| Chambre de combustion | Mélange l’air comprimé avec du carburant pulvérisé et enflamme le mélange. |
| Turbine | Est mise en rotation à très haute vitesse par les gaz chauds et détendus issus de la combustion. |
| Boîte de vitesses (Gearbox) | Réduit la vitesse de rotation de la turbine et entraîne mécaniquement le générateur électrique et la pompe à huile. |
| Générateur électrique | Convertit l’énergie mécanique de la boîte de vitesses pour provide electrical power à l’avion. |
| Système de prélèvement d’air | Dévie une partie de l’air comprimé (bleed air) juste après le compresseur pour l’envoyer vers les systèmes de l’avion. |
L’ensemble de ces composants est logé dans une engine nacelle ignifugée. Le démarrage de l’APU (start) se fait généralement via la batterie de l’avion, ce qui le rend complètement autonome.
Au-delà des avions : les autres applications de l’APU
Bien que fortement associé à l’aviation, le concept d’auxiliary power unit se retrouve dans d’autres domaines où une source d’énergie indépendante du moteur principal est nécessaire.
- Véhicules militaires : Les chars d’assaut modernes utilisent des APU pour alimenter leurs systèmes électroniques de surveillance et de communication en position stationnaire. Cela leur permet de rester en veille silencieuse sans faire tourner leur moteur principal, ce qui économise du carburant et réduit leur signature thermique et sonore.
- Camions long-courriers : De nombreux camions sont équipés d’un petit APU diesel pour alimenter la climatisation, le chauffage et les appareils électriques dans la cabine pendant les longues pauses du chauffeur. Le moteur principal peut ainsi être turned off, ce qui réduit la consommation et l’usure.
- Navires et bateaux : Les grands navires utilisent des groupes auxiliaires pour fournir de l’électricité à quai ou lorsque les besoins en propulsion sont faibles, alimentant l’éclairage, la cuisine et les autres systèmes de bord.
- Domaine spatial : Le cas du Space Shuttle Orbiter APU est particulier. La navette spatiale américaine utilisait trois APU qui ne brûlaient pas de kérosène, mais de l’hydrazine. Leur rôle était crucial : ils fournissaient la puissance hydraulique nécessaire pour orienter les tuyères des moteurs principaux et actionner les gouvernes pendant la rentrée atmosphérique et l’atterrissage.
Foire Aux Questions (FAQ) sur l’Auxiliary Power Unit
À quoi sert l’APU dans un avion ?
L’APU sert principalement à trois choses quand les moteurs de l’avion sont éteints : fournir de l’électricité pour les systèmes de bord, générer de l’air comprimé pour la climatisation et le démarrage des moteurs, et assurer une source d’énergie de secours en vol.
L’APU fonctionne-t-il pendant tout le vol ?
Non, en général l’APU est éteint peu après le démarrage des moteurs principaux et rallumé peu avant l’atterrissage. Les générateurs des moteurs suffisent à alimenter l’avion en vol. Il n’est utilisé en vol qu’en cas de panne ou pour des raisons de certification spécifiques (ETOPS).
Quelle est la différence entre APU et GPU ?
L’APU (Auxiliary Power Unit) est un générateur embarqué dans l’avion, lui donnant son autonomie. Le GPU (Ground Power Unit) est un équipement au sol, une sorte de gros groupe électrogène sur roues auquel on branche l’avion pour lui fournir de l’électricité quand il est à la porte d’embarquement. L’APU rend l’avion indépendant du GPU.
Est-ce que tous les avions de ligne ont un APU ?
La grande majorité des avions de ligne modernes, comme l’Airbus A380 ou le Boeing 787, en sont équipés. L’un des premiers à le démocratiser fut le Boeing 727. Cependant, certains avions régionaux plus petits ou des jets plus anciens peuvent ne pas en avoir pour des raisons de poids et de coût. Ils dépendent alors entièrement des groupes de parc au sol pour l’engine starting et l’alimentation.
Combien de carburant consomme un APU ?
La consommation varie selon le modèle. Par exemple, l’APU 131-9A de Honeywell, utilisé sur l’Airbus A320, consomme environ 110 à 130 kg de kérosène par heure. C’est beaucoup moins que les moteurs principaux, mais ce n’est pas négligeable, raison pour laquelle les compagnies aériennes privilégient l’usage des GPU à la porte d’embarquement lorsque c’est possible.
Pour conclure, l’Auxiliary Power Unit est un composant discret mais indispensable à l’efficacité et à la sécurité de l’aviation moderne. Il assure l’autonomie des avions au sol et fournit une redondance vitale en vol. Sans ce petit turbomoteur caché dans la queue, les opérations aériennes telles que nous les connaissons seraient bien plus complexes. Les futurs développements, menés par des entreprises comme Pratt & Whitney ou Safran Power Units, visent à créer des power units encore plus économes en carburant et plus silencieux.
