,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,Logo,#,單擊此處編輯母版標題樣式,喘振的特征、引起原因以及解決方法,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,11,級航空發(fā)動機,一、喘振的概述,概述,航空發(fā)動機是飛機的心臟,而發(fā)動機的喘振問題一直制約著渦輪發(fā)動機的發(fā)展,影響發(fā)動機的性能,甚至造成發(fā)動機的嚴重損壞，,是發(fā)動機的所有故障中最有危害性的一個，是對民用客機安全以及整個航空事業(yè)發(fā)展的巨大威脅。,飛機發(fā)動機喘振是指發(fā)動機,壓氣機,的喘振,定義,壓氣機喘振是指非正常工況下氣流沿壓氣機,軸線方向,發(fā)生的低頻率（通常有幾赫或十幾赫）、高振幅,(,強烈的壓強和流量波動,),的氣流振蕩現(xiàn)象。,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,喘振的概述,喘振的現(xiàn)象,發(fā)動機的聲音由尖哨轉(zhuǎn)變?yōu)榈统粒?發(fā)動機的振動加大；,壓氣機出口總壓和流量大幅度的波動；,轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，推力突然下降并且有大幅度的波動；,發(fā)動機的排氣溫度升高，造成超溫；,嚴重時會發(fā)生放炮，氣流中斷而發(fā)生熄火停車。,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,喘振的分析,C,a,空氣的軸向分速度,;C,空氣的絕對速度，,u,壓氣機葉輪的圓周速度,;,空氣對,壓氣機葉輪的相對速度,;i,攻,角,。,流量系數(shù),華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,喘振的發(fā)生機理,正常工作狀態(tài),C,a,=C,a,這時氣流相對速度方向與葉輪的葉片前緣方向基本一致,攻角為零,(i=0),不會出現(xiàn)氣流分離現(xiàn)象。,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,喘振的發(fā)生機理,非工作狀態(tài),1,C,a,C,a,此時相對氣流的方向偏離了葉片前緣的方向。這時,氣流將沖向葉片凸面,(,背面,),形成負,攻,角,(i 0),。如果負,攻,角較大,則在葉片的凹面將出現(xiàn)渦流,發(fā)生氣流分離現(xiàn)象,如圖,1(c),。,不會發(fā)生喘振,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,喘振的發(fā)生機理,非工作狀態(tài),2,C,a,0),。如果正沖角較大,在葉片凸面就會發(fā)生氣流分離現(xiàn)象,。,喘振,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,喘振的發(fā)生機理,結(jié)論,當流量系數(shù)大于或小于設(shè)計值時,在渦輪發(fā)動機壓氣機進口處會產(chǎn)生氣流分離現(xiàn)象。,流量系數(shù)過大所形成的渦流區(qū)不會繼續(xù)擴大,。,流量系數(shù)過小時所形成的渦流區(qū)則會繼續(xù)擴大,從而在葉輪旋轉(zhuǎn)的作用下,產(chǎn)生強烈的分離,引起喘振。,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,喘振的發(fā)生機理,喘振邊界,喘振的預(yù)防和控制,防喘,為保證渦輪發(fā)動機在所有瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)工作條件下都不發(fā)生喘振,就需要從改進發(fā)動機,結(jié)構(gòu)設(shè)計,和設(shè)計,防喘控制系統(tǒng),入手,使渦輪發(fā)動機有較大的,喘振裕度,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,防喘措施,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,喘振的預(yù)防和控制,通過,改進發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計以預(yù)防,喘振,1.,采用,雙轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化,壓氣機工作狀態(tài)偏離設(shè)計值時,雙轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子,發(fā)動機的,高低壓轉(zhuǎn)子會自動地調(diào)整轉(zhuǎn)速,保持各級壓力機進口處流量系數(shù)接近設(shè)計值,使壓氣機穩(wěn)定工作,喘振,裕度,增加,。,2.,發(fā)動機,進氣道內(nèi)表面處理。采用進氣道內(nèi)表面開直槽或斜槽的方法可以增大進氣口的喘振裕度。當進,氣沖角,增大,接近氣流分離狀態(tài)時,氣流可沿所開槽方向流入進氣道,這樣進氣道內(nèi)壁氣流速度加快,使氣流,分離,不能發(fā)生,避免了喘振的出現(xiàn),。,3.,壓氣機,轉(zhuǎn)子葉片的處理。沿著壓氣機轉(zhuǎn)子葉片軸向傾斜開縫。傾斜縫平行于軸線方向且向轉(zhuǎn)動方向,傾斜,。傾斜縫位于轉(zhuǎn)子葉片中部且占葉片弦長的,50%,。實驗表明,經(jīng)此處理可使發(fā)動機喘振裕度從,8%,增加,到,17,%,。,通過設(shè)計喘振控制系統(tǒng)來防止喘振的,發(fā)生,1.,壓氣機,中間級放氣。轉(zhuǎn)速低于設(shè)計轉(zhuǎn)速時的喘振現(xiàn)象,是由于壓氣機前幾級流量系數(shù)減少過多引起的,。因此,在壓氣機中間級的機匣上開一圈放氣孔,用放氣活門控制,使部分,空氣由此,孔向外排出,可增加前幾,級空氣流,量,避免喘振,。,2.,可,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向葉片。利用可轉(zhuǎn)動的進氣導(dǎo)向葉片,或前幾級整流靜子葉片,使氣流在葉輪,進,口,的相對速度方向,不因流量系數(shù)的減小而變陡,仍保持有利的角度進入葉輪,則可避免葉片背部發(fā)生氣流分離,防止,喘振發(fā)生。,3.,控制,供油規(guī)律。因為燃油的流量可單值地控制發(fā)動機的工作狀態(tài)。當發(fā)動機接近或進入喘振區(qū)時,通過燃油,流量的控制?？梢愿淖儼l(fā)動機的狀態(tài),從而使發(fā)動機退出喘振區(qū)域。,喘振的預(yù)防和控制,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,其它防喘措施,4,、壓氣機可變進口通道面積,5,、機匣處理,6,、,控制供油規(guī)律,7,、,正確操作,精心維護發(fā)動機,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,喘振的預(yù)防和控制,謝謝,華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,