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壓氣機喘振
鎖定
- 中文名
- 壓氣機喘振
- 外文名
- Compressor surge
- 原 因
- 壓氣機的空氣流量減少到一定程度
- 結 果
- 強烈振動
壓氣機喘振定義
從壓氣機的特性曲線可以看出,當流經壓氣機的空氣流量減小到一定程度,而使運行工況點進入了喘振邊界線的左側區,那麼,整台壓氣機的工作就不能穩定。那時,空氣流量會忽大忽小;壓力會時高時低,甚至會出現氣流由壓氣機倒流到外界大氣中去的現象,同時還會發生巨大的聲響,使機組伴隨強烈的振動,這種現象通常稱為喘振。
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壓氣機喘振危害及表現
發動機性能下降
發動機工作不穩定
發動機的聲音
視覺觀察
進氣口有時看到冒白霧。這是由於嚴重喘振時壓氣機通道嚴重堵塞,使已壓縮的部分氣體從進氣口倒流出來,急劇膨脹,温度驟降而使周圍水汽凝結而形成。嚴重時還會有白煙,是由於發動機劇烈振動產生的金屬粉末造成的。
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壓氣機喘振發生的條件
引起發動機壓氣機喘振的條件主要有:
1、壓氣機進口空氣流量驟然減小;
3、壓氣機進口總温過高;
4、有異物或葉片斷掉打壞壓氣機;
5、發動機防喘機構不協調或有卡阻;
6、發動機靜子、轉子裝配不當,或轉子與機匣之間間隙超差;
7、由於外場在使用試車中不符台規定;
8、受環境影響,如在冬天寒冷地區飛行、大側風、風切變或反推使用不當等;
壓氣機喘振預防措施
中間級放氣
燃機在小的換算轉速工作時, 壓氣機的不穩定工作特點是“前喘後堵” , 即前面級壓氣機在大的正攻角下工作, 後面級在大的負攻角下工作。針對這種工況特點, 中間級放氣是通過改變進壓氣機的氣流軸向分速度 , 亦即改變壓氣機的空氣流量的方法來實現控制喘振的目的。
當壓氣機在較低換算轉速範圍內工作時, 由中級放走部分空氣到大氣中去。這種方法的目的不僅是保持壓氣機的穩定工作, 減小葉片的振動應力;同時也減小在燃機啓動時所需要的外界啓動機的功率。
可調進口導流葉片和靜葉片
旋轉進口導流葉片和靜葉片的防喘機理:通過旋轉進口導流葉片, 使其出氣角改變, 控制導流葉片出氣角的大小和方向可以使流入第一級動葉的氣流攻角處於正常位置, 調節旋轉前面級的靜葉片出氣角可以使這些靜葉片後的動葉處於滿意的工況下工作, 因而可以避免喘振, 並使壓氣機偏離設計工況下仍能保持正常工作。
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雙轉子軸流壓氣機
採用雙轉子壓氣機是通過改變圓周速度U的一種防喘措施, 目前在高性能航空發動機中的高增壓比軸流壓氣機中得到廣泛應用。根據試驗研究和理論分析表明, 當壓氣機增壓比不超過4 .0~ 4 .5 時, 在非設計狀態下, 壓氣機的各級還能相當協調的工作, 不至於發生喘振。當壓氣機壓比提高到6 ~ 7 時, 就需要在壓氣機中間級設計放氣機構的同時可以與旋轉第一級導流葉片的方法並用。當增壓比達到10 ~ 20 時在航空發動機上多采用雙轉子壓氣機。
氣缸(機匣)處理技術
氣缸處理防喘的主要機理:針對葉片尖部流動在接近失速時由於出口壓力提高, 負荷增大, 同時葉片尖部位置的加載位置前移迫使葉尖泄漏渦轉向相鄰葉片的壓力面形成大的阻塞, 而阻塞使得位勢作用又使來流速度更低、攻角更大、負荷更高, 直至發生大範圍的葉片失速從而引起整個壓氣機喘振, 採用氣缸處理措施可以抑制葉尖泄漏渦的發展和擴散, 調整葉片尖部流動情況, 改善來流攻角使葉片尖部的工作在設計點附近從而抑制葉片的失速, 消除壓氣機喘振現象。
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壓氣機喘振措施
雖然現代航空燃氣渦輪發動機在結構上有較為完善的防喘措施,有效提高了壓氣機在非設寸狀態下工作的穩定性,但在一定飛行條件F,若飛行員使用不當,仍會發生髮動機喘振,所以在飛行中E行員直注意以下幾點:
1、操縱油門動作要柔和。在發動機加速時.前推油門過猛,油量增加過快,渦輪前温度迅速上升,燃氣急劇膨脹,由於渦輪導向器的限流作用,使進口空氣流量驟然減小將會爵發喘振。
2、操縱飛機要柔和。避免飛機姿態變化過大,尤其避免拉桿過猛,否則會使壓氣機進空氣流場不均,氣流分離,進氣量急劇減小,誘發喘振。
3、注意防止發動機進氣道結冰。進氣道結冰會使進口空氣量減少,進氣道不規則,造成氣流分離,誘發喘振。
4、正確使用發動機反推裝置。防止在速度小於一定值時,由於反推工作,使進氣量減少,誘發喘振。
- 參考資料
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