Помпаж двигателя самолета что это такое


Помпаж двигателя самолета. Рассказывает авиационный инженер

Что это такое и как с ним бороться? Теория этого процесса довольна сложна для понимания обычного человека и даже человека с техническим образованием, но она очень интересна, поэтому очень хочется рассказать максимально просто и доступно.

Помпа́ж— срывной режим работы авиационного ТРДД, нарушение газодинамической устойчивости его работы, сопровождающийся хлопками в воздухозаборнике из-за противотока газов, дымлением выхлопа двигателя, резким падением тяги и мощной вибрацией, которая способна разрушить двигатель.

Во время полета самолет может испытывать такое явление как помпаж, он может произойти как на пассажирских самолетах, так и на военных, но на военных, безусловно, он происходит гораздо чаще в силу особой маневренности самолета. На пассажирских самолетах он чаще происходит из-за погодных условий или попадания постороннего предмета в двигатель.

Рассмотрим небольшой пример.

В силу погодных условий или ошибки пилота расход воздуха через двигатель резко падает, скорость потока резко уменьшается и происходит его срыв с поверхности лопатки и турбализация , в итоге происходит некое запирание потока и дроссилизация ступени. Т.е. поток воздуха практически останавливается в компрессоре, но процессы во всем остальном двигателе продолжаются, поэтому резко возрастает температура газа за турбиной, возникает сильнейший тепловой удар, из-за которого могут рассыпаться лопатки турбины.

Поток горячего газа может пойти не в сторону турбины, а в сторону компрессора и тогда происходит сильнейшее возгорание, лопатки компрессора не рассчитаны на столь высокие температуры и все, двигатель останавливается, но... все это бы произошло, если бы не существовала специальных противопомпажных систем, на них бы и хотелось остановиться.

Применение многоступенчатого компрессора и нескольких валов. Так если в первой ступени произошел помпаж, то вторая ступень, вращаемая другим валом, будет продолжать работать и выведет двигатель из помпажа.

Лента перепуска или клапаны. Очень простой, но очень эффективный способ. При возникновении помпажа, открывается специальные клапаны или ленты и воздух из проточной части выпускается в атмосферу.

Щелевой перепуск, тоже довольно эффективен. За счет выхода воздуха из средней части лопатки и подачи его на вход, возникает некоторая циркуляция.

Поворотные лопатки направляющего аппарата. Тут все итак понятно, за счет поворота лопаток изменяется угол атаки и устраняет срыв потока. Процесс полностью автоматизирован, но в реализации не так прост.

Ну еще один довольно эффективный, но рисковый способ - это уход в пике, за счет увеличения расхода воздуха, двигатель быстро выходит из помпажа, остается только вывести самолет в горизонтальное положение.

На данный момент всеми этими противопомпажными механизмами управляет автоматика, в каждом двигателе существует сразу несколько таких систем, чтобы обеспечить стабильную работу двигателя.

**Спасибо за лайк и подписку**

Форсажная камера истребителя. Рассказывает авиационный инженерРеактивный двигатель истребителя: ТРД и ТРДД

zen.yandex.ru

Помпаж двигателя самолёта — что это такое и чем грозит

Если коротко, помпаж (pompage —фр.) двигателя — это нарушение правильного течения воздушного потока через турбину турбореактивного двигателя. По различным причинам поток меняет своё направление, встречные потоки создают в двигателе турбулентные завихрения, давление на входе становится равным или даже превышает давление на выходе. Проявляется он сильной вибрацией, хлопками, появлением дыма и падением тяги.

Специалисты различают три вида нарушения воздушного потока в турбореактивном двигателе:

  • Вращающийся срыв — выражается в образовании «срывных зон», вращающихся с меньшей угловой скоростью, относительно ротора. Приводит к снижению напора и сильной вибрации лопаток.
  • Внезапное уменьшение напора и расхода воздуха — приводит к «зависанию двигателя»: расход топлива больше, температура растёт, а тяга не увеличивается.
  • Собственно помпаж двигателя — продольные колебания потока во всём воздушном тракте двигателя.

Впервые этот термин стал применяться в 1946 году.

Возможные последствия

Вибрация, возникающая при помпаже, способна разрушить двигатель. Кроме того, при возникновении помпажа в двигателе стремительно поднимается температура, на сотни градусов в секунду, поэтому, если не принимаются срочные меры, может произойти возгорание двигателя.

Очень опасно возникновение помпажа на земле, во время разбега самолёта перед взлётом.

Бывают ситуации, когда скорость ещё недостаточна для отрыва, но уже слишком велика, чтобы самолёт успел остановиться в пределах полосы. Катастрофа в этом случае практически неизбежна.

Причины

Чтобы понять из-за чего возникает помпаж, нужно разобраться, как устроен турбореактивный двигатель. Ну, хотя бы в общих чертах.

Устройство турбореактивного двигателя

Двигатель подвешен под крылом самолёта или прикрепляется к фюзеляжу. Состоит он из трёх частей — компрессора, камеры сгорания и турбины.

https://pp.vk.me/c636331/v636331966/29f62/AlTU8RumFtY.jpg

Работает он приблизительно так:

  1. Компрессор через воздухозаборники всасывает воздух и под давлением подаёт его дальше, в камеру сгорания.
  2. В камеру сгорания через форсунки впрыскивается авиационный керосин, смешиваясь с воздухом в пропорции 1:14, и смесь эта здесь горит
  3. Продукты сгорания через турбину выбрасываются наружу, образуя реактивную струю, которая и двигает самолёт вперёд, как это и описал в своё время К.Э.Циолковский.

Из-за чего возникает помпаж

Причин возникновения помпажа может быть несколько:

  • работа двигателя с запредельной нагрузкой, например, при выполнении сложных элементов пилотажа;
  • ошибки экипажа;
  • разрушение лопаток турбины вследствие выработки ресурса;
  • попадание в двигатель постороннего предмета, птицы, например;
  • чрезмерно низкое давление воздуха при взлёте в очень жаркую погоду;
  • некоторые атмосферные вихри:
  • на военных самолётах причиной помпажа может быть попадание в воздухозаборник поровых газов от выстрелов или пуска ракет.

Например, при попадании в двигатель птицы, события развиваются следующим образом:

  1. попавшая птица на некоторое время парализует работу компрессора, и воздух перестаёт поступать в камеру сгорания;
  2. соотношение керосина и кислорода в рабочей смеси нарушается и горение прекращается;
  3. керосин продолжает поступать и накапливается в камере сгорания;
  4. возобновляется работа компрессора, и из-за повышенного содержания керосина в рабочей смеси в камере сгорания происходит взрыв, хотя и не настолько сильный, чтобы разрушить двигатель;
  5. поток раскалённых газов сильно раскручивает турбину, это влечёт за собой усиленный приток воздуха в камеру сгорания;
  6. соотношение керосина и кислорода рабочей смеси снова нарушается и горение прекращается опять;
  7. в камере сгорания накапливается керосин…

Если не принять меры, процесс принимает циклический характер, что выглядит как череда непрерывных взрывов, и может привести к повреждению жизненно важных узлов и магистралей.

Не всегда причины, вызывающие помпаж можно предвидеть, поэтому особую важность имеют меры по предотвращению этого опасного явления и борьбе с ним.

Предупреждение

Чтобы не допустить помпажа, в современных двигателях предусмотрено несколько, обычно три, независимых валов турбины. Поэтому при выходе одного вала из строя, остальные в состоянии обеспечить устойчивую работу двигателя. Компрессоры также имеют конструктивные особенности, позволяющие контролировать направление и давление создаваемого потока.

Антипомпажная автоматика без участия экипажа предотвращает возникновение помпажа, выявляя с помощью датчиков, установленных на всём протяжении воздушного тракта, помпажные явления и мгновенно реагируя изменением подачи топлива и настроек компрессора.

Устранение во время полёта

При возникновении помпажа летчик немедленно уменьшает тягу в двигателе или даже на время глушит его. При падении давления, создаваемого компрессором, помпаж пропадает сам собой, нормальная работа двигателя восстанавливается. Современные двигатели оснащены противопожарной автоматикой, которая при пожаре в двигателе прекращает подачу топлива и устраняет возгорание.

Самолёт снижается для набора скорости и производится «холодная продувка двигателя», во время которой он освобождается от паров топлива. Затем подача топлива возобновляется, либо самолёт продолжает полёт на оставшихся в строю двигателях.

Помпаж двигателя может представлять серьёзную угрозу во время полёта, но оснащение современных самолётов средствами контроля и диагностики работы двигателя и наличие дублирующих систем позволяют свести риск к минимуму и сделать полёты безопасными.

vpolete.online

Помпаж (авиация) - это... Что такое Помпаж (авиация)?

Помпаж ПАК ФА при взлете на авиасалоне МАКС-2011.

Помпа́ж (фр. pompage) — срывной режим работы авиационного турбореактивного двигателя, нарушение газодинамической устойчивости его работы, сопровождающийся хлопками в воздухозаборнике из-за противотока газов, дымлением выхлопа двигателя, резким падением тяги и мощной вибрацией, которая способна разрушить двигатель. Воздушный поток, обтекающий лопатки рабочего колеса, резко меняет направление, и внутри турбины возникают турбулентные завихрения, а давление на входе компрессора становится равным или бо́льшим, чем на его выходе.

В зависимости от типа компрессора помпаж может возникать вследствие мощных срывов потоков воздуха с передних кромок лопаток рабочего колеса и лопаточного диффузора или же срыва потока с лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата.

Основным способом борьбы с помпажем является применение нескольких соосных валов в двигателе, вращающихся независимо друг от друга с различными скоростями вращения. Каждый из валов несет часть компрессора и часть турбины. Первая (от воздухозаборника) часть компрессора (компрессор низкого давления) соединяется с последней частью турбины (турбина низкого давления). Современные двигатели имеют в среднем три вала. Валы более высокого давления вращаются с более высокими скоростями. Кроме этого для предупреждения помпажа в авиационных реактивных двигателях предусматривают поворотные лопатки спрямляющего аппарата компрессора (характерно для двигателей КБ А. М. Люльки) и перепускные воздушные клапаны, которые сбрасывают избыточное давление на промежуточных ступенях компрессора двигателя.

Возникающие при срыве потока со спинок лопаток вихри неустойчивы и имеют тенденцию к самовозрастанию. Образующаяся вихревая пелена, распространяясь в межлопаточном канале, уменьшает эффективное сечение потока, в результате чего расход воздуха значительно уменьшается. Наступает момент, когда вихри полностью заполняют межлопаточные каналы, подача воздуха компрессором при этом прекращается. В последующее мгновение происходит смывание вихревой пелены, при этом возможен выброс воздуха на вход в компрессор. Повторное и многократное поджатие одной и той же порции воздуха в компрессоре при помпаже приводит к повышению температуры воздуха на входе в компрессор (в результате многократного подвода энергии к одной и той же массе воздуха).[1] Работа двигателя в режиме помпажа быстро приводит к его разрушению из-за недопустимого повышения температуры газов перед турбиной и потери прочности её лопаток, поэтому при его возникновении двигатель должен быть переведен в режим «малый газ» (на котором помпаж исчезнет сам собой) или отключен. Рост температуры газов может достигать нескольких сот градусов в секунду, и время принятия решения экипажем ограничено. На современных двигателях предусмотрена противопомпажная автоматика, обеспечивающая автоматическое, без участия экипажа, устранение помпажа путем обнаружения помпажных явлений через измерение давления и пульсаций давления на разных участках газовоздушного тракта; кратковременного (на доли секунды) снижения или прерывания подачи топлива, открытия перепускных заслонок и клапанов, включения аппаратуры зажигания двигателя, восстановления подачи топлива и восстановления режима работы двигателя. Устанавливается сигнализация на приборных досках экипажа и производится запись в бортовых регистраторах параметров полета.

Причины возникновения

Помпаж вызывается сильными отклонениями в работе двигателя от расчетных режимов:

  • вывод самолета на закритические углы атаки;
  • разрушение и отрыв лопаток рабочего колеса (например, из-за старости);
  • попадание в двигатель постороннего предмета (птицы, снега, фрагмента бетонного покрытия ВПП);
  • попадание в воздухозаборник пороховых газов при стрельбе из пушек или пусках ракет на боевых самолетах;
  • попадание в воздухозаборник продольного вихря.

А также:

  • ошибками, допущенными при проектировании или сбоями в работе системы управления двигателя и (или) управляемого воздухозаборника;
  • сильным боковым ветром при запуске двигателя на аэродроме (ранние модели двигателей JT-9D);
  • низким давлением окружающего воздуха (в жаркую погоду в горах).

Разное

Одним из первых термин помпаж по отношению к реактивному двигателю применил академик Б. С. Стечкин в 1946 году[2].

См. также

Примечания

dic.academic.ru

Помпаж двигателя самолета: что это

Перед тем как разобраться, что такое помпаж двигателя самолета, надо понимать, что такое срыв турбореактивного агрегата лайнера. В целом, это неполадка, которая имеет свои характерные признаки. В них нужно разбираться, чтобы не допустить трагедии.

Помпаж третьего двигателя C-17 во время показательного движения задним ходом по рулежке с реверсом

Помпаж двигателя самолета: что это?

Эта неполадка представляет собой утрату устойчивого течения потока воздуха через турбину. Если вовремя не обнаружить проблему, а также не начать с ней бороться, то может произойти возгорание и разрушение мотора. В таком случае воздушное судно не сможет лететь, следовательно, произойдет трагедия. Спровоцировать эту проблему могут следующие причины:

  1. Если пилот вывел летательный аппарат за пределы траектории, в результате чего на мотор добавились дополнительные нагрузки.
  2. Если повреждены лопасти колеса по причине того, что их эксплуатационный срок окончен.
  3. Если в движок попали какие-то предметы.
  4. Вследствие сильных порывов ветров.
  5. Низкое давление воздуха.

Как мы видим, некоторые проблемы связаны с человеческим фактором, а некоторые обусловлены погодными явлениями, поэтому их трудно предвидеть. Очень важно уметь предупредить эти проблемы, дабы не допустить катастрофы.

Как не допустить помпажа?

В авиации есть некоторые меры, которые позволяют предупредить такую неприятность, как помпаж. Главное решение проблемы таится в применении в конструкции нескольких валов отдельных. Для начала выясним, что такое валы? Они движутся в моторе на различных скоростях, вне зависимости друг от друга. У каждого имеется часть турбины и компрессора мотора. Сегодняшние модели зачастую оснащены агрегатами, в состав которых входят 2—3 независимых вала. Если какой-то из них сломался, то остальные в силах поддерживать тягу, требуемую для перемещения самолета.

Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель

Как устранить помпаж, если это случилось во время рейса?

При перелете могут произойти разные внештатные ситуации. Именно поэтому пилот должен быть готовым ко всему. Если случился помпаж двигателя, то эта проблема поправима, если лайнером управляет грамотный летчик. Даже неопытный пилот во время полета заметит, если происходит помпаж движка. В такой ситуации нужно вовремя сориентироваться и приступить к решению проблемы. Зачастую летчики переводят мотор на сниженные обороты или вообще отключают его на какой-то период. В результате подобных действий помпаж сам пропадает.

Нужно знать, что повышение температуры мотора при данной проблеме может достигать несколько сотен градусов. Так, с каждой секундой на сотню температура повышается, что очень опасно. Для предотвращения такой проблемы есть противопожарная автоматика, которая присутствует практически во всех современных авиалайнерах. Благодаря ей можно устранить возгорание, как только оно началось. При этом экипаж может продумать план действий по ликвидации данной проблемы. Как только срабатывает автоматика, тут же снижается подача горючего. Возможна даже приостановка подачи.

Также возможен вариант, что пилоты на какое-то время отправят самолет в свободное пике. При этом процессе воздушное судно медленно теряет высоту, пока не пройдет возгорание. После этого в моторе нормализуется подача горючего и самолет продолжает лететь в нормальном темпе.

Благодаря современным достижениям науки и техники такую проблему, как помпаж двигателя авиалайнера, можно решить непосредственно во время полета. Хотя, безусловно, лучше, чтобы еще до отправки самолета эта проблема была замечена и решена.

Как летчики готовятся к полету?

Нужно знать, что так просто в рейс никто не отправляется. Без тщательной подготовки ни один самолет не поднимется в воздух. Подготовка к отправке подразумевает следующее:

  1. Перед полетом всех летчиков проверяет медицинская комиссия. В обязательном порядке берется анализ крови для того, чтобы определить, нет ли алкоголя в организме пилота. Также водителям воздушного судна измеряют давление и пульс. Если после внешнего осмотра у врача появляются сомнения относительно состояния летчика, то его дополнительно проверяют. Начинается медицинская проверка за 2—3 часа до отправки.
  2. После прохождения медкомиссии весь экипаж получает нужные документы и чемодан. Бортпроводники также получают аптечки.
  3. Перед полетом летчики внимательно изучают маршруты по картам, проверяют прогноз погоды, определяют, какое количество топлива понадобится для полета, а также выбирают запасной аэродром.
  4. Только после вышеуказанных процедур, а также подробного инструктажа пилоты имеют право проходить на борт.
Читайте также:   Максимальная скорость Миг-31 и другие ТТХ

Помимо подготовки личного персонала, безусловно, готовится сам летательный аппарат. За 3 часа до вылета самолет готовят к дальнейшему применению. Процедура подготовки включает в себя такие этапы:

  • снятие защитных чехлов с узлов деталей самолета;
  • далее открываются различные люки лайнера;
  • после этого проверяют работу двигателя;
  • потом проверяют, как открываются и закрываются двери;
  • далее изучают подробно систему безопасности, смотрят, в каком состоянии различные кнопки и детали лайнера;
  • потом проверяют все рычаги и кнопки управления;
  • проверяют, в исправном ли состоянии управление навигацией, электропитанием, гидронасосами, давлением и т. п.
  • налаживают работу топливного насоса;
  • проверяют панели управления заправкой и т. д.

В конце происходит проверка салона, который обязательно должен быть в чистом состоянии, кресла должны быть полностью готовыми для пассажиров. Когда уполномоченные работники проведут все работы по проверке, самолет будет готов к эксплуатированию. Отметим, что сотрудники несут ответственность за исправность лайнера и, следовательно, за безопасность экипажа. Именно поэтому на такую работу берут только ответственных, умных, внимательных и трудолюбивых людей.

Как выясняется, в процессе полета с самолетом могут произойти разные неприятности. Главное, чтобы пилоты были готовы к этому, и знали выход из той или иной ситуации. Помпаж двигателя – это распространенная проблема, которую можно предотвратить, если есть необходимое оборудование. А пока предлагаем посмотреть помпаж двигателя самолета на видео.

samoleting.ru

помпаж двигателя - это... Что такое помпаж двигателя?

Характеристика компрессора.

помпа́ж дви́гателя (франц. pompage) — различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической природе и внешним проявлениям различают три основных вида неустойчивого течения.

1. Вращающийся срыв — результат потери устойчивости осесимметричного течения. Он может локализоваться в одной или нескольких ступенях компрессора или охватывать всю его проточную часть; в последнем случае формирование вращающегося срыва приводит к глобальной потере устойчивости течения в двигателе. Вращающийся срыв возникает при обтекании лопаток компрессора с большими положительными углами атаки. В ограниченном пространстве кольцевой проточной части компрессора появление отрывного течения на отдельных лопатках приводит к образованию дискретных срывных зон, которые вращаются в том же направлении, что и ротор, но с меньшей угловой скоростью. Появление вращающегося срыва приводит к падению напора ступеней в области малых расходов воздуха, а также возникновению вибраций лопаток.

2. Скачкообразное уменьшение расхода воздуха и напора компрессора вследствие потери статической устойчивости течения в компрессоре, которое иногда происходит на пусковых режимах работы двигателя. Потеря статической устойчивости чаще всего оказывается необратимой, приводит к «зависанию» двигателя: при увеличении расхода топлива растёт температура газов, уменьшается расход воздуха, а частота вращения не увеличивается.

3. Собственно П. д. — продольные автоколебания потока во всём воздушно-газовом тракте двигателя и воздухозаборника, возникающие в результате потери динамической устойчивости течения в силовой установке, являющейся газовой автоколебательной системой с активными элементами, в которых при колебаниях может подводиться к газу или отводиться от него энергия (компрессор, камера сгорания, турбина, зазоры в проточной части); все её элементы обладают и реактивными свойствами: в них при колебаниях на газ действуют инерционные и упругие силы.

П. д. — разветвлённой динамической системы с большим числом степеней свободы — может происходить с различными частотами, соответствующими разным формам колебаний. Возникновение П. д. сопровождается большими динамическими нагрузками на все элементы конструкции силовой установки, выбросом горячих газов на вход двигателя, ростом температуры газов перед турбиной, что при длительном воздействии приводит к разрушению силовой установки. В самолётах с несколькими двигателями помпаж одного из них может приводить к потере управляемости самолётом.

Для избежания П. д. линии рабочих режимов (ЛРР) компрессора на его характеристике располагаются на достаточном удалении от области неустойчивых режимов; расстояние между ЛРР и границей устойчивых режимов (см. рис.)

(π*к — степень повышения полного давления; Gпр — расход воздуха, приведённый к стандартным атмосферным условиям) называется запасом устойчивости компрессора; в стендовых условиях на установившихся режимах работы газотурбинного двигателя величина ∆Kу — функция приведённой частоты вращения

nпр = n(288/T0*)1/2

(n — фактическая частота вращения, T0* — температура заторможенного потока перед компрессором), а также положения органов регулирования двигателя.

При работе двигателя в различных условиях эксплуатации запас устойчивости может уменьшаться по следующим причинам:

1) смещение ЛРР компрессора к границе устойчивости в результате повышения температуры газов перед турбиной на неустановившихся режимах (за счёт увеличения расхода топлива для раскрутки двигателя). Уменьшение запаса устойчивости по этой причине тем больше, чем выше темп разгона (меньше время «приёмистости») и на отдельных участках может достигать 12—15% от ∆Ку. В турбореактивных двухконтурных двигателях с форсажем может уменьшаться запас устойчивости вентилятора при включении форсажа, если рост температуры в форсажной камере не компенсируется соответствующим увеличением площади критического сечения реактивного сопла. Аналогичные процессы происходят и при нестационарном повышении температуры воздуха перед двигателем;

2) смещение границы устойчивых режимов в сторону ЛРР вследствие неравномерности поля давлений и температуры перед двигателем, возникающей в результате отрывного несимметричного течения в воздухозаборнике или появления перед ним теплового возмущения с неравномерным распределением температуры по сечению входного канала;

3) мгновенное (нестационарное) взаимное сближение ЛРР компрессора и границы устойчивых режимов под воздействием нестационарных внешних возмущений, например, пульсаций давления в воздухозаборнике. В этих условиях возможно жёсткое самовозбуждение П. д., который в некоторых случаях после прекращения возмущении может самоликвидироваться;

4) взаимное сближение границы устойчивых режимов и ЛРР в процессе эксплуатации в результате падения кпд компрессора и турбины и уменьшения максимального напора из-за эрозии лопаток и износа истираемых покрытий проточной части.

Для обеспечения устойчивой работы компрессора при нормальной эксплуатации двигателя используются автоматически управляемые поворот лопаток направляющих аппаратов компрессора и перепуск воздуха; этой же цели способствует выполнение двигателя по двух-, трёхзальной схеме. Во многих конструкциях для расширения области безотрывного обтекания лопаток над рабочими колёсами устанавливаются специальные участки корпуса с перфорированной обечайкой и полостью над ней. Для предотвращения последствий П. д. в эксплуатации используется автоматизированная противопомпажная защита двигателя.

Литература:Казакевич В. В., Автоколебания (помпаж) в компрессорах, 2 изд., М., 1974;

Холщевников К. В., Емин О. Н., Митрохин В. Т., Теория и расчет авиационных лопаточных машин, 2 изд., М., 1986.

avia.academic.ru

помпаж двигателя - это... Что такое помпаж двигателя?

Характеристика компрессора.

помпа́ж дви́гателя (франц. pompage) — различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической природе и внешним проявлениям различают три основных вида неустойчивого течения.

1. Вращающийся срыв — результат потери устойчивости осесимметричного течения. Он может локализоваться в одной или нескольких ступенях компрессора или охватывать всю его проточную часть; в последнем случае формирование вращающегося срыва приводит к глобальной потере устойчивости течения в двигателе. Вращающийся срыв возникает при обтекании лопаток компрессора с большими положительными углами атаки. В ограниченном пространстве кольцевой проточной части компрессора появление отрывного течения на отдельных лопатках приводит к образованию дискретных срывных зон, которые вращаются в том же направлении, что и ротор, но с меньшей угловой скоростью. Появление вращающегося срыва приводит к падению напора ступеней в области малых расходов воздуха, а также возникновению вибраций лопаток.

2. Скачкообразное уменьшение расхода воздуха и напора компрессора вследствие потери статической устойчивости течения в компрессоре, которое иногда происходит на пусковых режимах работы двигателя. Потеря статической устойчивости чаще всего оказывается необратимой, приводит к «зависанию» двигателя: при увеличении расхода топлива растёт температура газов, уменьшается расход воздуха, а частота вращения не увеличивается.

3. Собственно П. д. — продольные автоколебания потока во всём воздушно-газовом тракте двигателя и воздухозаборника, возникающие в результате потери динамической устойчивости течения в силовой установке, являющейся газовой автоколебательной системой с активными элементами, в которых при колебаниях может подводиться к газу или отводиться от него энергия (компрессор, камера сгорания, турбина, зазоры в проточной части); все её элементы обладают и реактивными свойствами: в них при колебаниях на газ действуют инерционные и упругие силы.

П. д. — разветвлённой динамической системы с большим числом степеней свободы — может происходить с различными частотами, соответствующими разным формам колебаний. Возникновение П. д. сопровождается большими динамическими нагрузками на все элементы конструкции силовой установки, выбросом горячих газов на вход двигателя, ростом температуры газов перед турбиной, что при длительном воздействии приводит к разрушению силовой установки. В самолётах с несколькими двигателями помпаж одного из них может приводить к потере управляемости самолётом.

Для избежания П. д. линии рабочих режимов (ЛРР) компрессора на его характеристике располагаются на достаточном удалении от области неустойчивых режимов; расстояние между ЛРР и границей устойчивых режимов (см. рис.)

(π*к — степень повышения полного давления; Gпр — расход воздуха, приведённый к стандартным атмосферным условиям) называется запасом устойчивости компрессора; в стендовых условиях на установившихся режимах работы газотурбинного двигателя величина ∆Kу — функция приведённой частоты вращения

nпр = n(288/T0*)1/2

(n — фактическая частота вращения, T0* — температура заторможенного потока перед компрессором), а также положения органов регулирования двигателя.

При работе двигателя в различных условиях эксплуатации запас устойчивости может уменьшаться по следующим причинам:

1) смещение ЛРР компрессора к границе устойчивости в результате повышения температуры газов перед турбиной на неустановившихся режимах (за счёт увеличения расхода топлива для раскрутки двигателя). Уменьшение запаса устойчивости по этой причине тем больше, чем выше темп разгона (меньше время «приёмистости») и на отдельных участках может достигать 12—15% от ∆Ку. В турбореактивных двухконтурных двигателях с форсажем может уменьшаться запас устойчивости вентилятора при включении форсажа, если рост температуры в форсажной камере не компенсируется соответствующим увеличением площади критического сечения реактивного сопла. Аналогичные процессы происходят и при нестационарном повышении температуры воздуха перед двигателем;

2) смещение границы устойчивых режимов в сторону ЛРР вследствие неравномерности поля давлений и температуры перед двигателем, возникающей в результате отрывного несимметричного течения в воздухозаборнике или появления перед ним теплового возмущения с неравномерным распределением температуры по сечению входного канала;

3) мгновенное (нестационарное) взаимное сближение ЛРР компрессора и границы устойчивых режимов под воздействием нестационарных внешних возмущений, например, пульсаций давления в воздухозаборнике. В этих условиях возможно жёсткое самовозбуждение П. д., который в некоторых случаях после прекращения возмущении может самоликвидироваться;

4) взаимное сближение границы устойчивых режимов и ЛРР в процессе эксплуатации в результате падения кпд компрессора и турбины и уменьшения максимального напора из-за эрозии лопаток и износа истираемых покрытий проточной части.

Для обеспечения устойчивой работы компрессора при нормальной эксплуатации двигателя используются автоматически управляемые поворот лопаток направляющих аппаратов компрессора и перепуск воздуха; этой же цели способствует выполнение двигателя по двух-, трёхзальной схеме. Во многих конструкциях для расширения области безотрывного обтекания лопаток над рабочими колёсами устанавливаются специальные участки корпуса с перфорированной обечайкой и полостью над ней. Для предотвращения последствий П. д. в эксплуатации используется автоматизированная противопомпажная защита двигателя.

Литература:Казакевич В. В., Автоколебания (помпаж) в компрессорах, 2 изд., М., 1974;

Холщевников К. В., Емин О. Н., Митрохин В. Т., Теория и расчет авиационных лопаточных машин, 2 изд., М., 1986.

avia.academic.ru


Смотрите также