壓氣機喘振:定義,危害及表現,發生的條件,預防措施,措施,

壓氣機喘振是指氣流沿壓氣機軸線方向發生的低頻率、高振幅的氣流振盪現象。

喘振的後果嚴重，一旦壓氣機進入喘振狀態首先會導致壓氣機的強烈機械振動和熱端超溫，在極短的時間內造成燃機部件的嚴重損壞。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，那么，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。

基本介紹

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

定義,危害及表現,發生的條件,預防措施,措施,

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，那么，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。

危害及表現

發動機性能下降

首先表現的是發動機的功率下降，發動機推力減小。這是由於喘振發生後，進入發動機的空氣流量減少而造成的。由推力公式R=Ma(C5-V飛)可知，發動機推力R減小。表現在發動機轉速或EPR下降。

其次為燃油消耗率增大。SFC=Mf/R，推力減小將引起發動機燃油消耗增大，使發動機的經濟性變差。

再次表現為發動機排氣溫度升高，排氣溫度表指示增大。這是由於喘振時，進入燃燒室的空氣量減小，燃燒室變富油，使燃燒室出口的燃氣溫度升高所致。

發動機工作不穩定

發動機抖動，而引起較強烈的機械振動。這是由於喘振時，氣流在壓氣機中的軸向振動而引發的。如果抖動加劇，將誘使發動機產生裂紋，甚至葉片斷裂，嚴重的會造成發動機失效。

發動機的聲音

由正常工作的連續嘯聲變為低沉聲。嚴重的會伴有放炮聲和尾噴口噴火。這是由於喘振後，進入燃燒室的空氣量減小，燃油不能完全燃燒，但溫度較高當到尾噴口遇到空氣而重新快速燃燒，出現火舌和伴有放炮聲。

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，溫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。

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定簽循驟然減小；

2、發動機轉速低牛獄只於設計值過多；

3、壓氣機進口總溫過高；

4、有察頌頁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充夜市禁規定；

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；

9、發動機維護不當，進氣道、壓氣機通道積污等。

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”阿戲虹訂 , 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;同時也減小在燃機啟動時所需要的外界啟動機的功率。

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。

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套用。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採用雙轉子壓氣機。

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朵嘗接近失速時由於出口壓力提高, 負荷增大, 同時葉講匙永片尖部位置的載入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。

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，渦輪前溫度迅速上升，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。

5、避免外來物進入發動機。外物進入發動機不但會損傷葉片，使氣流分離，也會使進1：21空氣量r降，誘發喘振。

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。