第10次课压气机(3)

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1、 航空发动机原理和结构航空发动机核心机压 气 机1 航空发动机原理和结构主要内容第一节 概述第二节 压气机工作原理第三节 压气机构造第四节 压气机防喘措施第五节 压气机气流控制系统第六节 压气机附属装置第七节 离心式压气机2 航空发动机原理和结构第四节 压气机防喘措施u压气机喘振的定义压气机喘振的定义u 产生喘振的机理产生喘振的机理 u 防喘措施防喘措施 航空发动机原理和结构一、压气机喘振 压气机喘振是气流沿压气机轴向发生的低频率、高振幅的气流振荡现象，它产生很大的激振力，导致强烈的机械振动，破坏性很大。4 航空发动机原理和结构压气机喘振的主要特征压气机喘振的主要特征 l音调低而沉闷；音调低而

2、沉闷；l非常强烈的机械振动；非常强烈的机械振动；l转速不稳定；转速不稳定；l推力突然下降并大幅波动。推力突然下降并大幅波动。l压气机出口总压和流量大幅度波动；压气机出口总压和流量大幅度波动； 航空发动机原理和结构攻角：攻角： 压气机工作叶轮进口处的相对速度的方向与叶片弦压气机工作叶轮进口处的相对速度的方向与叶片弦线之间的夹角。线之间的夹角。 压气机工作叶轮进口处相对速度的方向与叶片弦线之间的夹角。攻角的物理意义：攻角的物理意义： 当正攻角过大时，会引起叶背处发生分离；此时，受转子叶片移动速度的作用，分离有愈加恶化的趋势。负攻角过大时，在叶盆处发生分离；此时，则不会越来越严重。 影响攻角的因素：

3、影响攻角的因素： 压气机转速、进气量、进气速度。 航空发动机原理和结构零零功功角角负负功功角角正正功功角角功功角角11111111i :kkkk 航空发动机原理和结构11ci+i-iw1w1w1u产生负攻角，叶盆分离产生负攻角，叶盆分离当流量增大时：当流量增大时：产生正攻角，叶背分离产生正攻角，叶背分离当流量减小时：当流量减小时：1111ccii 航空发动机原理和结构 航空发动机原理和结构 航空发动机原理和结构 喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而引机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而引发的

4、。喘振是发动机的致命故障，严重时可能导致发发的。喘振是发动机的致命故障，严重时可能导致发动机空中停车甚至发动机损坏。衡量发动机喘振性能动机空中停车甚至发动机损坏。衡量发动机喘振性能的指标叫做的指标叫做 喘振裕度喘振裕度 ，就是说发动机的进气口流量，就是说发动机的进气口流量变化多少会引发喘振，这个值一般都要求达到变化多少会引发喘振，这个值一般都要求达到1515甚甚至至 20 20以上。以上。二、喘振的产生 航空发动机原理和结构 喘振的根本原因是由于气流攻角过大，在叶背处发生分喘振的根本原因是由于气流攻角过大，在叶背处发生分离，而且这种气流分离扩展到整个叶栅通道。此时压气机叶离，而且这种气流分离扩

5、展到整个叶栅通道。此时压气机叶栅完全失去扩压能力，不能将气流推向后方，克服后面较强栅完全失去扩压能力，不能将气流推向后方，克服后面较强的反压，于是流量急剧下降。由于动叶叶栅失去扩压能力，的反压，于是流量急剧下降。由于动叶叶栅失去扩压能力，后面的高压气体倒流至前面，造成压气机后面的反压降的很后面的高压气体倒流至前面，造成压气机后面的反压降的很低，整个压气机流路瞬间变得通畅；由于压气机仍保持原来低，整个压气机流路瞬间变得通畅；由于压气机仍保持原来的转速，大量的气流被重新吸入压气机，流入动叶的气流负的转速，大量的气流被重新吸入压气机，流入动叶的气流负攻角很快增加到设计值，压气机后面也建立起高压气流，

6、这攻角很快增加到设计值，压气机后面也建立起高压气流，这时喘振过程中气流重新吸入状态。然而发生喘振的流动条件时喘振过程中气流重新吸入状态。然而发生喘振的流动条件没有改变，随着压气机后面的反压不断升高，压气机流量又没有改变，随着压气机后面的反压不断升高，压气机流量又开始减小，喘振再次发生，如此反复。开始减小，喘振再次发生，如此反复。二、喘振的产生 航空发动机原理和结构13 航空发动机原理和结构喘振机理喘振机理 当多级轴流式压气机中的某些级产生旋转失速并进一当多级轴流式压气机中的某些级产生旋转失速并进一步发展时，压气机整个通道受阻，阻碍前方气流流入，使步发展时，压气机整个通道受阻，阻碍前方气流流入，

7、使气流拥塞在这些级的前方。与此同时，由于前方气流暂时气流拥塞在这些级的前方。与此同时，由于前方气流暂时堵塞，出口反压不断下降，当出口反压比较低时，压气机堵塞，出口反压不断下降，当出口反压比较低时，压气机堵塞状况被解除，被拥塞的气流克服了气体惯性一拥而下，堵塞状况被解除，被拥塞的气流克服了气体惯性一拥而下，于是进入压气机的空气流量又超过了压气机后方所能排泄于是进入压气机的空气流量又超过了压气机后方所能排泄的流量，压气机后方空间里的空气又的流量，压气机后方空间里的空气又“堆积堆积”起来，反压起来，反压又急剧升高，造成压气机内气流的再次分离堵塞。又急剧升高，造成压气机内气流的再次分离堵塞。 航空发动

8、机原理和结构喘振机理喘振机理 通过压气机的气流反复堵塞又畅通，使的通过压气机通过压气机的气流反复堵塞又畅通，使的通过压气机的流量大、流速高、可压缩的空气在本身惯量和压气机给的流量大、流速高、可压缩的空气在本身惯量和压气机给予的巨大能量作用下产生了周期行的震荡。予的巨大能量作用下产生了周期行的震荡。 航空发动机原理和结构3、 压气机防喘系统防喘措施：防喘措施：1、放气机构、放气机构2、旋转一级或数级导流叶片、旋转一级或数级导流叶片3、机匣处理、机匣处理4、采用双轴或三轴结构、采用双轴或三轴结构 航空发动机原理和结构防喘措施防喘措施1、放气机构、放气机构从压气机某一个或数个中间截面放气从压气机某一

9、个或数个中间截面放气目的：目的：避免气流堵塞，增加前几级压气机的空气流量，避免前几级避免气流堵塞，增加前几级压气机的空气流量，避免前几级因攻角过大而产生气流分离。因攻角过大而产生气流分离。放气机构类型放气机构类型： 放气活门放气活门双转子发动机，双转子发动机，WP7WP7 放气带放气带WP6WP6，WP8WP8 放气窗放气窗大涵道比涡扇发动机，低压压气机出口放气大涵道比涡扇发动机，低压压气机出口放气 使用注意点：使用注意点：在发动机起动和低转速范围内打开，接近发动机设在发动机起动和低转速范围内打开，接近发动机设计状态时关闭；放气孔的位置和排出空气的数量需要根据具体情况计状态时关闭；放气孔的位置

10、和排出空气的数量需要根据具体情况经过试验进行选择；经过试验进行选择； 优缺点：优缺点：比较简单、效果好。比较简单、效果好。 使用中不经济，需要把已经压缩过（使用中不经济，需要把已经压缩过（1025%）的空气放的空气放 到周围大气中去，损失了压缩这部分空气的机械功。到周围大气中去，损失了压缩这部分空气的机械功。不经不经 济。济。 航空发动机原理和结构放气活门解决方法：1、中间级放气18 航空发动机原理和结构放气带19 航空发动机原理和结构WP6放气窗口20 航空发动机原理和结构2、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片）、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片）进口可转的导流叶片或变弯度导流叶片进口

11、可转的导流叶片或变弯度导流叶片n 目的：当压气机在非设计状态工作时，通过改变叶片角度（或叶身目的：当压气机在非设计状态工作时，通过改变叶片角度（或叶身扭转）来使压气机进口预旋量相应改变，使第一级转子叶片进口气流扭转）来使压气机进口预旋量相应改变，使第一级转子叶片进口气流的攻角恢复到接近设计状态的数值，消除了叶背上的气流分离，避免的攻角恢复到接近设计状态的数值，消除了叶背上的气流分离，避免喘振。喘振。 航空发动机原理和结构2、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片）、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片）进口可转的导流叶片或变弯度导流叶片进口可转的导流叶片或变弯度导流叶片 航空发动机原理和结构2、