航空发动机的喘振

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Logo,*,单击此处编辑母版标题样式,喘振的特征、引起原因以及解决方法,11,级航空发动机,Logo,一、喘振的概述,概述,航空发动机是飞机的心脏,而发动机的喘振问题一直制约着涡轮发动机的发展,影响发动机的性能,甚至造成发动机的严重损坏，,是发动机的所有故障中最有危害性的一个，是对民用客机安全以及整个航空事业发展的巨大威胁。,飞机发动机喘振是指发动机,压气机,的喘振,定义,压气机喘振是指非正常工况下气流沿压气机,轴线方向,发生的低频率（通常有几赫或十几赫）、高振幅,(,强烈的压强和流量波动,),的气流振荡现象。,Logo,喘振的概述,喘振的现象,发动机的声音由尖哨转变为低沉；,发动机的振动加大；,压气机出口总压和流量大幅度的波动；,转速不稳定，推力突然下降并且有大幅度的波动；,发动机的排气温度升高，造成超温；,严重时会发生放炮，气流中断而发生熄火停车。,Logo,喘振的分析,C,a,空气的轴向分速度,;C,空气的绝对速度，,u,压气机叶轮的圆周速度,;,空气对,压气机叶轮的相对速度,;i,攻,角,。,流量系数,喘振的发生机理,Logo,正常工作状态,C,a,=C,a,这时气流相对速度方向与叶轮的叶片前缘方向基本一致,攻角为零,(i=0),不会出现气流分离现象。,喘振的发生机理,Logo,非工作状态,1,C,a,C,a,此时相对气流的方向偏离了叶片前缘的方向。这时,气流将冲向叶片凸面,(,背面,),形成负,攻,角,(i 0),。如果负,攻,角较大,则在叶片的凹面将出现涡流,发生气流分离现象,如图,1(c),。,不会发生喘振,喘振的发生机理,Logo,非工作状态,2,C,a,0),。如果正冲角较大,在叶片凸面就会发生气流分离现象,。,喘振,喘振的发生机理,Logo,结论,当流量系数大于或小于设计值时,在涡轮发动机压气机进口处会产生气流分离现象。,流量系数过大所形成的涡流区不会继续扩大,。,流量系数过小时所形成的涡流区则会继续扩大,从而在叶轮旋转的作用下,产生强烈的分离,引起喘振。,喘振的发生机理,Logo,喘振边界,喘振的预防和控制,防喘,为保证涡轮发动机在所有瞬态和稳态工作条件下都不发生喘振,就需要从改进发动机,结构设计,和设计,防喘控制系统,入手,使涡轮发动机有较大的,喘振裕度,Logo,防喘措施,喘振的预防和控制,通过改进发动机结构设计以预防喘振,1.,采用双转子或三转子结构。当发动机转速变化,压气机工作状态偏离设计值时,双转子或三转子发动机的高低压转子会自动地调整转速,保持各级压力机进口处流量系数接近设计值,使压气机稳定工作,喘振裕度增加。,2.,发动机进气道内表面处理。采用进气道内表面开直槽或斜槽的方法可以增大进气口的喘振裕度。当进气冲角增大,接近气流分离状态时,气流可沿所开槽方向流入进气道,这样进气道内壁气流速度加快,使气流分离不能发生,避免了喘振的出现。,3.,压气机转子叶片的处理。沿着压气机转子叶片轴向倾斜开缝。倾斜缝平行于轴线方向且向转动方向倾斜。倾斜缝位于转子叶片中部且占叶片弦长的,50%,。实验表明,经此处理可使发动机喘振裕度从,8%,增加到,17%,。,Logo,通过设计喘振控制系统来防止喘振的发生,1.,压气机中间级放气。转速低于设计转速时的喘振现象,是由于压气机前几级流量系数减少过多引起的。因此在压气机中间级的机匣上开一圈放气孔,用放气活门控制,使部分空气由此孔向外排出,可增加前几级空气流量,避免喘振。,2.,可旋转导向叶片。利用可转动的进气导向叶片,或前几级整流静子叶片,使气流在叶轮进口的相对速度方向不因流量系数的减小而变陡,仍保持有利的角度进入叶轮,则可避免叶片背部发生气流分离,防止喘振发生。,3.,控制供油规律。因为燃油的流量可单值地控制发动机的工作状态。当发动机接近或进入喘振区时,通过燃油流量的控制。可以改变发动机的状态,从而使发动机退出喘振区域。,喘振的预防和控制,Logo,其它防喘措施,4,、压气机可变进口通道面积,5,、机匣处理,6,、,控制供油规律,7,、,正确操作,精心维护发动机,喘振的预防和控制,Logo,谢谢,Logo,