发动机喘振故障的形成原因及防范措施
发动机喘振故障的形成原因及防范措施(正式)
编订：__________________单位：__________________时间：__________________发动机喘振故障的形成原因及防范措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-4642-29 发动机喘振故障的形成原因及防范措施(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。
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摘要：涡轴8系列发动机为自由涡轮式的涡轮轴发动机，具有性能比较先进，尺寸小，重量轻，结构简单，工作可靠，使用维护方便的特点。
发动机的压气机由一级跨音轴流压气机和一级超音离心压气机组成的混合式压气机，具有结构简单、重量轻、增压比高、性能平稳的特点。
本文根据发动机的压气机工作原理分析喘振的原因并提出维护建议及防止喘振的措施。
关键词：发动机喘振空气压力故障1失速与喘振的概述工作叶轮进口处相对失速的方向与叶片弦线之间的夹角叫做攻角。
影响攻角的因素有两个：一是转速，另一个是工作叶轮进口处的绝对速度（包括大小和方向）。
在攻角过大的情况下，会使气流在叶背处发生分离，这种现象叫做失速。
失速区九朝着与叶片旋转方向相反的方向移动。
这种移动失速比周围速度要小，所以站在绝对坐标系上观察时，失速区以较低的转速与压气机叶轮做同方向的旋转运动，称为旋转失速。
2发动机内部空气系统发动机工作时，外界空气经直升机上的进气道流入压气机，首先在轴流压气机中得到压缩，然后再进入离心压气机被进一步压缩。
航空发动机喘振故障分析
航空发动机喘振故障分析摘要：本文简要介绍了航空发动机喘振的概念和原理，分析了发动机喘振的机理和诱发因素。
通过介绍发动机喘振的主要特征，在分析压气机喘振因素的基础上，提出了中间级放气是一种结构简单、可操作性强的防喘振措施。
同时，多转子发动机具有工作范围广、效率高、不易喘振、适应性好、启动方便等优点，在航空发动机中得到了广泛应用。
总之，要有效地预防和控制发动机喘振问题，必须认真分析原因并采取相应的解决措施。
只有这样才能可靠地保证发动机组的长期稳定运行。
关键词：发动机；喘振；损伤；故障分析；措施1、前言发动机喘振会对航空发动机的运行造成严重危害，是其运行过程中的一种异常状态。
为了保障发动机稳定工作，本文详细论述了发动机喘振的机理和现象。
并就如何控制和预防发动机喘振故障提出了一系列措施和建议，以保证发动机的正常运行。
同时为了提高发动机的效率，保证人员的安全，提高设备操作性，必须采取必要的防喘振措施，以保障发动机的稳定运行。
2、基本概念2.1发动机简介发动机叶轮叶片的前部大多是弯曲的，称为导向轮。
利用快速旋转的叶片增加空气压力,它将气体导入工作叶轮，以减少气流的冲击损失。
小型增压器的发动机叶轮一般由导向轮和工作叶轮组成，在发动机叶轮出口设置扩散器，将叶轮内气体的动能转化为压力。
发动机壳体上一般设有进气口和出气口，进气口一般沿轴向布置，通流部分略有减小，以减小进口阻力，排气口一般设计成蜗杆形状的圆周扩张流道，使高速气流不断扩张，提高了增压器的整体效率。
发动机由涡轮驱动，其主要性能参数为：转速、流量、空气流量、增压比。
2.2喘振现象及判断发动机一旦发生喘振，音调会变低而沉闷，导致设备振动增大，主要表现为压力高、流量波动大。
发动机出口压力和流量波动大，转速不稳定，气压突然下降。
发动机排气温度升高，导致温度过高。
喘振严重时，气流阻断，发动机会熄火停机。
发动机一旦进入喘振状态，首先会引起发动机强烈的机械振动和端部过热，在很短的时间内会对设备部件造成严重损坏。
发动机喘振故障的形成原因及防范措施
发动机喘振故障的形成原因及防范措施姓名：XXX部门：XXX日期：XXX发动机喘振故障的形成原因及防范措施摘要：涡轴8系列发动机为自由涡轮式的涡轮轴发动机，具有性能比较先进，尺寸小，重量轻，结构简单，工作可靠，使用维护方便的特点。
发动机的压气机由一级跨音轴流压气机和一级超音离心压气机组成的混合式压气机，具有结构简单、重量轻、增压比高、性能平稳的特点。
本文根据发动机的压气机工作原理分析喘振的原因并提出维护建议及防止喘振的措施。
关键词：发动机喘振空气压力故障1失速与喘振的概述工作叶轮进口处相对失速的方向与叶片弦线之间的夹角叫做攻角。
影响攻角的因素有两个：一是转速，另一个是工作叶轮进口处的绝对速度（包括大小和方向）。
在攻角过大的情况下，会使气流在叶背处发生分离，这种现象叫做失速。
失速区九朝着与叶片旋转方向相反的方向移动。
这种移动失速比周围速度要小，所以站在绝对坐标系上观察时，失速区以较低的转速与压气机叶轮做同方向的旋转运动，称为旋转失速。
2发动机内部空气系统发动机工作时，外界空气经直升机上的进气道流入压气机，首先在轴流压气机中得到压缩，然后再进入离心压气机被进一步压缩。
压缩后的高压空气进入燃烧室，与燃油混合燃烧，生成高压高温的燃气。
从燃烧室出来的燃气流向涡轮，首先在燃气发生器涡轮中膨胀做功，带动压气机工作；然后燃气进入自由涡轮中进一步膨胀做功，从而向外提供功率，驱动直升机旋翼等工作。
2.1篦齿（或称迷宫）封严装置的密封原理。
篦齿封严装置（或称第 2 页共 6 页迷宫封严装置）是利用篦齿前后空气的压差来达到密封目的。
增压空气从压力高的一侧通过篦齿装置很小的间隙流向压力低的一侧，空气的流量被限制得尽可能小，而且始终沿从压力高到压力低的方向流动，如此，压力较低的那一侧（例如滑油腔）就被空气密封，滑油不能从篦齿处泄出。
2.2发动机前部的内部空气流路。
引用轴流压气机后的压缩空气（p1′），用于压气机前后轴承篦齿封严装置的密封。
涡轮发动机喘振分析及预防措施
涡轮发动机喘振分析及预防措施本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March中国民用航空飞行学院高等教育自学考试毕业论文论题涡轮发动机喘振分析及预防措施姓名王强专业航空维修工程管理准考证号 0108指导教师杜英杰完成日期 2012年6月16日中国民用航空飞行学院涡轮发动机喘振分析及预防措施摘要发动机是飞机的心脏，发动机的正常运转保证了飞机的安全。
发动机的喘振是发动机的所有故障中最有危害性的一个。
现就从喘振的形成，发生的条件，预防措施及使用维护中注意的事项做以下浅析。
压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率，高振幅的震荡现象。
这种低频率高振幅的气流振荡是一种很大的激振力来源，它会导致发动机机件的强烈机械振动和热端超温，并在很短的时间内造成机件的严重损坏，所以在任何状态下都不允许压气机进入喘振区工作。
喘振时的现象是：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。
因此，一旦发生上述现象，必须立即采取措施，使压气机退出喘振工作状态。
关键词：涡轮发动机；喘振；超温；预防措施；Abstract：The engine is the heart of the plane’s engines ensures the normal operation of the security. The engine surge is the engine of the most dangerous of all faults. Now from the formation of the surge, the change in condition, the preventive measures and use maintenance notices do the following analyzed.Air compressor surge is along the axis of the compressor happened low frequency and high amplitude the oscillation of the phenomenon. This kind of low frequency oscillation amplitude of high flow is a big shock source; it can lead to engine parts of strong mechanical vibration and hot end of overheating, and in a very short period of time cause serious damage to illustrate, so in any state are not allowed into the compressor surge area work.Surge is the phenomenon: the voice of the engine by whistle into deep pointed; The engine vibration increase; Compressor export total pressure and flow of the fluctuation of greatly; Speed is not stable, thrust down and suddenly there is a big wave; The engine exhaust temperature, cause overheating; Serious while happens, the air of interrupts occurred parking stall.Therefore, once the occurrence of the above phenomenon, must take immediate measures to make the compressor exit surge working state.目录摘要 ................................................................ 错误!未定义书签。
航空发动机的喘振
11级航空发动机
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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
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% 。
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喘振的预防和控制
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。
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喘振的预防和控制
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
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谢谢
.ห้องสมุดไป่ตู้
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喘振的发生机理
喘振的分析
C①a ——空气的轴向分速度;C①——空气的绝对速度，u——压气机叶 轮的圆周速度;ω①—空气对压气机叶轮的相对速度; i —攻角。
流量系数
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喘振的发生机理
正常工作状态
C①a = C①a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。
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喘振的发生机理
非工作状态1
不 会 发 生 喘 振
C①a > C①a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)。
喘振的产生与预防
喘振是透平式压缩机（也叫叶片式压缩机）在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动。
离心式压缩机是透平式压缩机的一种形式，喘振对于离心式压缩机有着很严重的危害。
离心式压缩机发生喘振时，典型现象有：1）压缩机制出口压力量初先升高，继而急剧下降，并呈周期性大幅波动；2）压缩机的流量急剧下降，并大幅波动，严重时甚至出现空气倒灌至吸气管道；3）拖动压缩机的电机的电流和功率表指示出现不稳定，大幅波动；4）机器产生强烈的振动，同时发出异常的气流噪声。
机理性研究结果表明，喘振产生的内部原因与叶道内气体的脱离密切相关。
当气体流量减少到一定程度时，压缩机内部气流的流动方向与叶片的安装方向发生严重偏离，使进口气流角与叶片进口安装角产生较大的正冲角，从而造成叶道内叶片凸面气流的严重脱离。
此外，对于离心式压缩机的叶轮而言，由于轴向涡流等的存在和影响，更极易造成叶道里的速度不均匀，上述气流脱离现象进一步加剧。
气流脱离现象严重时，叶道中气体滞流，压力突然下降，引起叶道后面的高压气流倒灌，以弥补流量的不足和缓解气流脱离现象，并可使之暂恢复正常。
但是，当将倒灌进来的气体压出时，由于级中流量缺少补给，随后再次重复上述现象。
这样，气流脱离和气流倒灌现象周而复始地进行，使压缩机产生一种低频高振幅的压力脉动，机器也强烈振动，并发出强烈的噪声，这就是喘振的内部原因。
从压缩机性能曲线的角度来看，压缩机的发生喘振时，其工作点肯定进入了喘振区，因此严重的压缩机喘振还与管网有着密切关系。
或者说，一切能够使压缩机与管网联合工作点进入喘振区的外部原因均会造成喘振。
在压缩机的实际运行中，以下因素都会导致喘振发生：1）空分系统的切换故障。
进主换热器或分子筛吸附器的阀门不能及时打开，造成空压机排出压力超高，导致管网特性曲线急剧变陡，压缩机与管网联合工作点迅速移动，进入喘振区导致喘振；2）压缩机流道堵塞。
由于冷却器泄露或尘埃结垢，使得流道粗糙，并且局部截面变小；3）压缩机进气阻力大，例如过滤器堵塞或叶轮进口堵塞；4）电网质量不好，电网周波下降或电压过低，使电机失速，造成压缩机流量降至喘振区；5）压缩机启动操作升压过程中，操作不当，升压速度快，进口导叶开度小；6）电气故障或连锁停机时放空阀或防喘振阀没有及时打开。
喘振的原因及解决方法（共2篇）
喘振的原因及解决方法(共2篇)喘振的原因及解决方法1、 负荷过低喘振是离心式压缩机的固有特性。
当压缩机吸气口压力或流量突然降低，低过最低允许工况点时，压缩机内的气体由于流量发生变化会出现严重的旋转脱离，形成突变失速（指气体在叶道进口的流动方向和叶片进口角出现很大偏差），这时叶轮不能有效提高气体的压力，导致压缩机出口压力降低。
但是系统管网的压力没有瞬间相应的降下来，从而发生气体从系统管网向压缩机倒流，当系统管网压力降至低于压缩机出口压力时，气体又向管网流动。
如此反复，使机组与管网发生周期性的轴向低频大振幅的气流振荡现象。
离心冷水机组在低负荷运行时，压缩机导叶开度减小，参与循环的制冷剂流量减少。
压缩机排量减小，叶轮达到压头的能力也减小。
而冷凝温度由于冷却水温未改变而维持不变，则此时就可能发生旋转失速或喘振。
2、 冷凝压力过高当机组负荷过高时，冷却水温度不能及时降低，就会造成冷凝温度增高，冷凝压力也就随之增高，当增加至接近于排气压力时，冷凝器内部分制冷剂气体会倒流，此时也会发生喘振。
对于任何一台离心式压缩机，当排量小到某一极度限点或冷凝压力高于某一极度限点时就会发生喘振现象。
冷水机组是否在喘振点区域运行，主要取决于机组的运行工况。
喘振运行时离心式制冷机的一种不稳定运行状态，会导致压缩机的性能显著恶化，能效降低；大大加剧整个机组的振动，喘振使压缩机的转子和定子原件经受交变力的动应力；压力失调引起强烈的振动，使密封和轴承损坏，甚至发生转子和定子元件相碰等；叶轮动应力加大。
1、改变压缩机转速对压缩机加装变频驱动装置，将恒速转动改为变速转动。
在低负荷状态运行时，通过同时调节倒流叶片开度和电机转速，调节机组运行状态，可控制离心机组迅速避开喘振点，避免喘振对机组的伤害，确保机组运行安全。
同时，变频离心机运行在部分负荷工况时，低转速运行，降低了电机噪音，并能缓解与建筑物产生共振现象。
喘振的原因是
喘振的原因是:进口压力或流量突然(瞬间)降低，低过最低允许工况点时，压缩机内的气体由于流量发生变化，会出现严重的旋转脱离，形成突变失速(指气体在叶道进口的流动方向和叶片进口角出现很大偏差)，这时叶轮不能有效提高气体的压力，导致机出口压力降低。
但是系统的压力没有瞬间相应地降下来，从而发生气体从系统向压缩机倒流，当系统压力降至低于机出口压力时，气体又向系统流动。
如此反复，使机组与管网发生周期性的轴向低频大振幅的气流振荡现象。
要预防、解决压缩机的喘振现象,有以下几个办法：1、根据压缩机性能曲线，找出喘振点。
一般工业应用，可取允许的最低工况点即可。
2、在压缩机的进口安装温度、流量监视仪表，出口安装压力监视仪表，一旦出现喘振及时报警。
3、生产中若必须减小压缩机的流量，可在压缩机出口设旁通回路，让气体放空或经降压后仍回进气管。
4、在小流量下运行时，可降低压缩机的转速，使得压缩机流量减小时不致进入喘振状态。
5、在前级或各级中设置叶片转动机构，以调节叶片角度，使流量减小时冲角不致过大，从而使叶道中不出现太大的分离区，以避免喘振的出现。
这种方法可应用在轴流式压缩机上。
6、机出口应设有防喘振线。
设定值可设为最低允许工况点。
一旦机进口流量压力低至最低允许工况点，防喘振线可自动打开，使机出口气体流回进口离心式压缩机的喘振原因及预防离心式压缩机, 喘振, 预防离心式压缩机中的气流在一性。
当外界条件适合内在因。
管网的容量愈大，喘振的，发生喘振的根本原因就是低归纳为以下几个方面：于出口压力，使气体流量降到气体倒流入压缩机，造成机内阀失灵。
在一定转数和一定气放火炬阀开得过大，最容易引离心力下降，引起出口压力及口气体带油（例如瓦斯罐液位低或质量差（温度低），机组辅助系统故障，真空效率下降三、典型的喘振事例MB-CH型气压机是七级串联1．由转速变化引起的喘振反应的压力信号控制，但在足，蒸汽管网压力低，汽轮不去，有时只达到给定信号2．气体分子量减小引起喘振于渣油中重金属含量高，引起，富气分子量降低到将近35(机发生喘振。
17喘振发生的原因及解决方案
c随着冷负荷的继续下降，来自压缩机的转速信号继继关闭导流叶片，并提高电动机的转速。工作原理如
下图所示。
喘振会带来的后果：
1） 使压缩机的性能显著恶化，气体参数（压力、排量）产生大幅度脉动
2） 噪声加大。
3） 大大加剧整个机组的振动，喘振使用压缩机的转子和定子的元件经受交变的动应力，压力失调引起强
烈的振动，使密封和轴承损坏，甚至发生转子和定子元件相碰等，叶轮动应力加大；
4） 电流发生脉动；
凝器中的压力下降到等于压缩出口压力为止。这时压缩机又开始向冷凝器送气，压缩机恢复正常工作。但
当冷凝器中的压力也恢复到原来的压力时，压缩机的流量又减小，压缩机出口压力又下降，气体又产生倒
流，如此周而复始，产生周期性的气流振荡现象。
喘振是压缩机一种不稳定的运行状态，压缩机周期性的发生间断的吼响声，整个机组出现强烈的热气排到蒸发器，降低压比，同时提高排气量，从而避免喘振的发生。
2）变频防喘振措施
VSD是Varialbe Speed Drives的简称，译为变频驱动装置，通过调节电动机的转速和优化压缩机导流叶片
的位置，使机组在各种工况下，尤其是部分负荷情况下，始终保持最佳效率。
喘振发生的原因及解决方案
1、喘振的原因
离心机组运行在部分负荷时，压缩机导叶开度减小，制冷剂的流量变得很小,压缩机流道中出现严重的
气体脱流，压缩抽的出口压力突然下降。由于压缩机和冷凝器联通工作，而冷凝器中气体的压力并不同时
降低，于是冷凝器中的气体压力反大于压缩机出口外的压力，造成冷凝器中的气体倒流回压缩机，直至冷
VSD控制的基本参数是是冷水出水温度实际值与设定值的温差。
航空发动机的喘振
随着航空工业的快速发展，喘振研究在20世纪中期进入发展阶段，研究重点转向解决实际工程问题，并开始广泛应 用在航空发动机设计、制造和维护中。
深入探索阶段
进入21世纪，喘振研究进入深入探索阶段，研究领域不断拓宽，研究方法不断创新，对喘振的机理和特 性有了更深入的理解，为解决实际工程问题提供了更有效的方案。
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05 航空发动机喘振的实际案 例分析
案例选择的标准和来源
01
案例应具有代表性
选择的案例应能代表航空发动机 喘振的典型情况，以便更好地说 明问题。
02
案例应具有实际应 用价值
所选案例应来源于实际运行的航 空发动机，以便更好地反映实际 情况。
03
案例应具有广泛性
为了全面了解航空发动机喘振的 情况，所选案例应涵盖不同类型 的航空发动机。
喘振的预防措施
定期维护和检查
按照制造商推荐的维护计划，定期对发动机进行维护和检查，确 保发动机处于良好的工作状态。
控制燃油流量
根据飞行条件和发动机状态，合理控制燃油流量，避免燃油过多或 过少导致喘振。
调整发动机进气口角度
根据飞行高度和速度，适时调整发动机进气口角度，优化进气气流， 防止喘振发生。
喘振的控制技术
从案例中获得的启示与建议
启示一
航空发动机喘振的原因多种 多样，需要针对具体情况进 行分析和解决。
启示二
进气道、压气机和进口温度 等因素都可能引发航空发动 机喘振，需要在设计和使用 过程中充分考虑这些因素。
建议一
加强航空发动机喘振的监测 和预警，以便及时发现和解 决问题。
建议二
在设计和制造过程中要充分 考虑各种可能引发喘振的因 素，并采取相应的预防措施。
浅析CFM56-3发动机的防喘措施及常见故障
发 动 机 喘 振 故 障 时 常发 生 ， 据 统 计， 每 瞬 态 工作期 间 ， 发动 机 容 易发生 喘振 。
年 喘 振 故 障 发 生大 约 Leabharlann ０ 起， 对 压 气机 及 发
经济 损 失 。
ｗｌ 的 方 向变平 。
在发动机加速过猛时， 多喷 燃 油 ， 高 压
从 上 面的 分 析 中可 以看 出 ， 当发 动 机减
处 的 绝 对 速 度 在 发 动 机 轴 线 上 的分 量 ｃ ① 。 几 级 气流 轴 向 速 度 减 小 ， 后 面 几 级 气 流 轴 气 机 进 口空 气流 量 得 以显 著增 加 ， 所 以 前级 和 工作 叶 轮 旋 转 的 切 向速 度 ｕ 的 比值 ， 这 个 向速 度增 大 。
（ ２ ） 发动 机 的 防喘 措 施
为了防 止 发 动 机 喘振 ， 在 发 动 机 启 动或
起的。 因此 ， 分析喘振的形成过程， 应 从 分 另 一方面 ， Ｃ Ｆ Ｍ５ ６ － ３ 常 用 的 还 要 引起 压 气 机 增压 比减 小 。 压 者 加 减 速 瞬 态 工作 期 间 ，
使 压 气 机 后 级 避 免 速度 的迅速 减小 ， 流 量 系数 迅 速 减 少 ， 此 机 后 级 流 量 系数 回落 ，
气 流 的轴 向速 度减 小 ， 从 而 使 压 气 根据 相 关 实验 可知 ， 当流 量 系 数大 干 或 低 ， 导 致了空 气 流 量也 迅 速减 小 ， 气 流 轴 向 而 减 小 ， 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， 但 是 流 量 系 数 过 外 ， 有 详细 计 算 表 明 ， 发 动 机 的 空气 流 量 减 堵 塞状 态 。
喘振喘振裕度防喘措施
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发的。
喘振是发动机的致命故障,严重时可能导致空中停车甚至发动机致命损坏。
衡量发动机喘振性能的指标叫"喘振裕度",就是说发动机的进口流量变化多少会引发喘振,这个值一般都要求达到15％甚至20%以上。
早期的轴流式压气机多数为单转子轴流式压气机,即各级压气机是安装在同一根传动轴上、由同一个涡轮驱动并以相同转速工作的。
这种压气机结构比较简单,但是当单转子的发动机在工作中转数突然下降时(比如猛收小油门),气流的容积流量过大而形成堵塞,从而导致前面各级(低压压气机)叶片处于小流量大攻角的工作状态。
这时,就像飞机在大攻角飞行时出现失速一样,气流从压气机叶片后部开始分离,这种分离严重到一定程度,就会出现喘振。
在单转子轴流式压气机中,为了降低低压部分在这种情况下的攻角,只好在压气机前加装可调导流叶片以降低气流攻角,或者在压气机的中间级上进行放气,即空放掉一部分已经增压的空气来减少压气机低压部分的攻角。
为了提高压气机的工作效率并增加发动机喘振裕度,人们想到了用双转子来解决问题。
即让发动机的低压压气机和高压压气机工作在不同的转速之下,这样低压压气机与低压涡轮联动形成低压转子,高压压气机与高压涡轮联动形成高压转子。
由于低压压气机和高压压气机分别装在两个同心的传动轴上,当压气机的空气流量与转速前后矛盾时,它们就可以自动调节。
推迟了前面各级叶片上的气流分离,从而增加了喘振裕度。
然而双转子结构的发动机也并不是完美的。
在双转子结构的涡扇发动机上,由于风扇通常和低压压气机联动,风扇为迁就压气机而必须在高转数下运行,高转数带来的巨大离心力就要求风扇的叶片长度不能太长,涵道比自然也上不去,而涵道比越高的发动机越省油。
低压压气机为了迁就风扇也不得不降低转数和单级增压比,单级增压比降低的后果是不得不增加压气机风扇的级数来保持一定的总增压比。
航空发动机的喘振课件
喘振对飞机的影响
飞机失控
喘振会导致发动机功率下降，甚至停车，从而使飞机失去动力，严重时可能导致飞机失控坠毁。
机体强烈振动
喘振发生时，发动机和飞机都会产生强烈的振动，对机体结构造成损伤。
飞机性能下降
喘振会导致飞机性能下降，如爬升率、巡航速度等都会受到影响。
02
航空发动机喘振的机理
旋转失速与喘振的关系
新型材料的应用
高温材料
研发能够承受更高温度的 新型材料，提高航空发动 机的工作效率和性能。
轻质材料
采用轻质、高强度的材料 ，降低航空发动机的重量 ，提高其燃油经济性和机 动性。
复合材料
利用复合材料的优点，如 耐高温、高强度、轻质等 ，提高航空发动机的结构 强度和耐久性。
THANKS
解决方案
清理进气道异物，对发动机进行全 面检查和维修，确保正常运行。
案例二：某型发动机喘振故障排除过程
故障描述
某型发动机在运行过程中出现喘振， 功率下降。
解决方案
定期对发动机进行维护保养，检查燃 烧室和进气道状态，保持发动机良好 运行状态。
故障排除过程
首先检查发动机进气道，未发现异常 ；然后对发动机内部进行检查，发现 燃烧室存在积碳，进行清理后故障排 除。
当发动机在高攻角或低转速等异常工况下工作时，压气机的特性曲线可能会变得 较为陡峭，使得压气机容易进入不稳定工作区域，进而引发喘振。
发动机热力状态与喘振的关系
发动机热力状态是指发动机内部燃烧室和燃气涡轮的热力性 能表现。
当发动机热力状态不佳时，如燃烧室温度过高或燃气涡轮性 能下降，可能会导致发动机进气温度和压力的波动增大，进 而影响压气机的工作稳定性，引发喘振。
新型控制技术的应用
防止喘振的措施
防止喘振的措施喘振就像一个调皮捣蛋的小怪兽，总是在设备运行的时候出来捣乱。
这小怪兽一出现，设备就开始“抽风”，一会儿正常，一会儿又不正常，就像一个情绪不定的小娃娃。
那怎么防止这个小怪兽出现呢？这就像是在给设备穿上一层坚固的铠甲。
首先得保证设备的进气通道顺畅无阻。
要是进气通道堵了，就好比小怪兽把设备的鼻子捏住了，那设备肯定喘不过气来，不喘振才怪呢。
所以要经常清理进气口的灰尘杂物，那些灰尘就像是小怪兽撒下的小暗器，得统统清除掉。
流量控制也是关键。
流量就像是设备的“食物”，不能太多也不能太少。
太多了设备会“撑到”，太少了就会“饿到”，这两种情况都可能引发喘振这个小怪兽。
就像人吃饭，暴饮暴食或者节食过度都会身体不舒服，设备也一样啦。
要根据设备的实际需求，精准地调节流量，让设备一直处在“吃饱吃好”的状态。
压力也得好好把握。
压力要是不均衡，设备内部就会像闹脾气的小伙伴们在互相推搡。
一部分压力高，一部分压力低，整个设备就会摇摇晃晃，这时候喘振小怪兽就趁机而入了。
我们得像平衡木选手一样，小心翼翼地让设备内部压力保持稳定和谐。
还有啊，设备的叶片就像是它的小翅膀。
要是叶片磨损或者损坏了，就像小鸟折了翅膀，飞起来不稳，设备运行起来也会容易引发喘振。
所以要定期检查叶片，就像检查小鸟的翅膀有没有受伤一样仔细。
另外，监控系统就像是设备的小卫士。
这个小卫士得时刻保持警惕，一有喘振小怪兽要冒头的迹象，就立马发出警报。
要是没有这个小卫士，那设备就像是在黑暗中独自前行，很容易被喘振小怪兽偷袭的。
防喘振阀门也是个重要的角色。
它就像是设备的安全阀，在关键时刻打开或者关闭，调节设备内部的情况。
要是这个阀门不好好工作，那就像守门员在比赛的时候打瞌睡，小怪兽肯定就长驱直入了。
而且，操作人员得像个经验丰富的老司机。
对设备的各种脾气了如指掌，知道什么时候该加速，什么时候该减速，什么时候要停车检查。
要是操作人员手忙脚乱的，那设备就只能在喘振的边缘疯狂试探了。
发动机喘振故障浅析
１发动 机 喘振 原 因分 析
发动机设有防喘和消喘两种机制。 防喘系统通过一系列防喘措 施使发动机避免进入喘振状态 ， 提高发动机的稳定工作范围 。 消喘 系统通过“ 减少进气 、 排气 、 切油 ” 等措施 使发动机脱离喘振状态 。 安装在高压压气机第９ 级整流叶栅通道 的喘振信号器将感受到 的空气压力变化量转换成相应的 电压 信号 ， 输送给发动机综合调节 器， 综合调节器根据高压 转子转速Ｎ２ ， 向发动机执行机构机载记录 系 统 发 出消 喘 信 号 。 如 图ｌ 所示 。 出现 喘 振 信号 的情 况 有 两种 ： 一 是 发动 机 气 流 通道 发 生 喘 振 或 有喘振趋势 ， 喘振信号器 向综合调节器发 出 电压信号 ； 二是 喘振 信 号器 电路 出现故 障， 发 出“ 喘振” 的虚假信号 。 本文仅讨 论发动机确 实发生喘振 的情 况。
消喘系统 的功用是 当发动机发生喘振（ 出现“ Ｋ１ ” 指令信号） 时， 通过控制 发动机燃油供油量和 几何 通道 ， 使 发动机退 出喘振状态 。 采取的具体措施是减少进 气量 ， 短时间切油 ， 放大喷 口（ 消除前拥后 堵） ， 接通遭遇起动 ， 恢复发动机原稳定状 态。 防喘系统的功用是当发 射导弹（ 出现“ ” 指令信号） 时， 为了预防导弹尾气对发动机的影响， 放 下进 气道 斜板 ， 减少发动机进气量 ； 发动机加力状态时进行加力 遭遇 起动 ； 减少低压 和高压 压气机的进气量 ； 放大喷 口以提高发动 机 的稳定裕 度。 以下简要介绍消喘系统 的系统组成和工作过程 。 消喘系统包括发动机综合调节 中的防喘保护装置、 空气压力受 感部 、 喘振信号器 、 主泵调节器 的执行机构 “Ｍ ３ 、 发动机 自动起 动
航空发动机防喘振措施
航空发动机防喘振措施
航空发动机作为飞机的“心脏”，是飞机飞行的关键部件之一。
然而，在飞机飞行过程中，发动机可能会出现喘振现象，严重影响机组人员
的安全和飞行的稳定性。
因此，采取一系列防喘振措施成为了航空发
动机设计和制造的重要要求。
下面就航空发动机防喘振措施进行列表划分：
一、结构优化
1.轮盘翼叶片设计：航空发动机的翼片是发动机关键部件之一，轮盘翼叶片相比其他设计具有更好的抗振性能，能够有效减少喘振现象。
2.减小进气管直径：进气管的变形是引起喘振的主要原因之一，通过减小进气管直径能够降低进气管的变形，减少喘振现象。
二、控制技术
1.控制系统设计：采取先进的控制系统设计，可以降低发动机喘振的发生概率，从而保证飞机的安全性和稳定性。
2.数值模拟：通过数值模拟技术，可以更好地了解发动机喘振的发生机理，为制定有效的防喘振措施提供科学依据。
三、材料优化
1.材料选择：采用高强度、高耐久性的材料，能够提高发动机的抗振性能，减少喘振现象的发生。
2.表面处理：通过表面处理的方式，可以增强材料的抗振强度，提高其稳定性和可靠性。
四、试验验证
1.全速端喘振试验：在发动机设计阶段，通过全速端喘振试验可以验证设计方案的合理性和有效性，为后续的制造和使用提供科学依据。
2.极限载荷试验：采用极限载荷试验可以模拟极端工作环境，验证发动机的抗振强度和稳定性，为防止喘振提供科学依据。
总之，航空发动机防喘振措施的实施需要综合考虑多方面因素，从结构、控制技术、材料和试验验证等方面入手，逐步优化发动机的设计和制造，从而提高发动机的抗振性能，保证飞机的安全性和稳定性。
涡轮发动机结构之压气机—压气机喘振原因和防喘方法
机坪周围, 以免发动机工作时, 吸入外来物
反复通、堵塞，向前流、回流，最终形成喘振
二 喘振根本原因
强烈振动
看 排气温度急剧上升 转速不稳
听 声音低沉
二 喘振根本原因
喘振根本原因
W严重偏离设计方向，过陡
回顾：气流攻角定义
压气机叶栅进气方向过陡，对应的攻角为：
A 攻角为正 B 攻角为负 C 攻角为0
提交
二 喘振根本原因
防喘方法?
喘振根本原因
一 喘振现象及危害
发动机的声音由尖哨转变为低沉 发动机的振动加大 喘振 压气机出口总压和流量大幅度的波动 时的 现象 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
喘振
喘振的危害 气流在压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象
压气机 喘振原因和防喘方法
压气机
压气机是否稳定增压直接影响发动机的正常工作
案例现象
某型发动机地面试车，起动后当转速达到85%左右，试车员发现：
明显振动、排气温度迅速增加、转速不稳定
案例现象
某型发动机地面试车，起动后当转速达到85%左右，试车员发现：
明显振动、排气温度迅速增加、转速不稳定
查找原因 确定该起故障是由压气机喘振所导致
三 防喘基本方法
思考
影响攻角i大小的因素
三 防喘基本方法
思考
改变i
影响攻角i大小的因素
改变 C方向 改变 C大小
改变 U大小
三 防喘基本方法
改变i
使i恢复到设计值 i 0
机车柴油机增压喘振原因及预防措施
北京交通大学毕业设计（论文）姓名：潘宁北京交通大学远程与继续教育学院中文摘要喘振是离心式压缩机特性的一个特殊问题,是压缩机入口气量减少到一定程度后产生的一种“飞动”现象。
发生喘振时,机器强烈振动并伴有吼声,运行操作极不稳定。
增压的方法：增压就是柴油机上装一台增压器来提高进气空气的压力，根据增压器所用能量来源的不同，增压基本上可分为三类：机械增压、废气涡轮增压、复合增压。
在各种各样的增压方法中，废气涡轮增压最简单、经济，机车柴油机几乎都采用废气涡轮增压器。
重点介绍废气涡轮增压器的结构和工作原理以及如何避免增压喘振的问题。
采用增压技术的优点：①功率大幅度的提高。
②比容积和比重量小。
③经济性得到改善。
缺点：①热负荷增大。
②机械负荷增大。
③出现工况不匹配的问题。
目录一废气涡轮增压器 ..............................错误！未定义书签。
1 .1 涡轮增压器的总体结构及型号错误！未定义书签。
二离心式压气机结构和工作原理错误！未定义书签。
1 离心式压气机的基本结构 .......... 错误！未定义书签。
2 压气机的流量特性 ...................... 错误！未定义书签。
3 压气机通流部分的气体流动 ...... 错误！未定义书签。
三涡轮机的结构和工作原理 ........ 错误！未定义书签。
1 涡轮机基本结构和工作原理 ...... 错误！未定义书签。
2 涡轮机的特性 .............................. 错误！未定义书签。
四增压器喘振 ................................ 错误！未定义书签。
五涡轮增压器 ................................ 错误！未定义书签。
1 压气机喘振 .................................. 错误！未定义书签。
2 增压空气压力下降 ...................... 错误！未定义书签。
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涡轴8F发动机喘振故障浅析
摘要：涡轴8系列发动机为自由涡轮式的涡轮轴发动机，具有性能比较先进，尺寸小，重量轻，结构简单，工作可靠，使用维护方便的特点。
发动机的压气机由一级跨音轴流压气机和一级超音离心压气机组成的混合式压气机，具有结构简单、重量轻、增压比高、性能平稳的特点。
本文根据发动机的压气机工作原理分析喘振的原因并提出维护建议及防止喘振的措施。
关键词：发动机喘振空气压力故障
1失速与喘振的概述
工作叶轮进口处相对失速的方向与叶片弦线之间的夹角叫做攻角。
影响攻角的因素有两个：一是转速，另一个是工作叶轮进口处的绝对速度（包括大小和方向）。
在攻角过大的情况下，会使气流在叶背处发生分离，这种现象叫做失速。
失速区九朝着与叶片旋转方向相反的方向移动。
这种移动失速比周围速度要小，所以站在绝对坐标系上观察时，失速区以较低的转速与压气机叶轮做同方向的旋转运动，称为旋转失速。
2发动机内部空气系统
发动机工作时，外界空气经直升机上的进气道流入压气机，首先在轴流压气机中得到压缩，然后再进入离心压气机被进一步压缩。
压缩后的高压空气进入燃烧室，与燃油混合燃烧，生成高压高温的燃气。
从燃烧室出来的燃气流向涡轮，首先在燃气发生器涡轮中膨胀
做功，带动压气机工作；然后燃气进入自由涡轮中进一步膨胀做功，从而向外提供功率，驱动直升机旋翼等工作。
2.1 篦齿（或称迷宫）封严装置的密封原理。
篦齿封严装置（或称迷宫封严装置）是利用篦齿前后空气的压差来达到密封目的。
增压空气从压力高的一侧通过篦齿装置很小的间隙流向压力低的一侧，空气的流量被限制得尽可能小，而且始终沿从压力高到压力低的方向流动，如此，压力较低的那一侧（例如滑油腔）就被空气密封，滑油不能从篦齿处泄出。
2.2发动机前部的内部空气流路。
引用轴流压气机后的压缩空气（p1′），用于压气机前后轴承篦齿封严装置的密封。
压缩空气经离心压气机叶轮前面的间隙进入，一部分对压气机后轴承密封，另一部分经轴上的孔进入轴流压气机轴内腔，对压气机前轴承进行密封，同时加温压气机轴流转子前端的整流帽罩，防止低温时结冰。
2.3发动机中部的内部空气流路。
引用离心压气机后的压缩空气（p2），用于甩油盘篦齿封严装置的密封（密封燃油）、燃气发生器后轴承篦齿封严装置的密封、燃气发生器涡轮导向器和涡轮盘的冷却。
2.4发动机后部的内部空气流路。
引用p2压缩空气密封自由涡轮前轴承、利用外界大气po冷却燃气发生器后轴承座和自由涡轮导向器。
自由涡轮前轴承的密封空气，是利用装在涡轮机匣上的引气接头将p2空气引出，经外部空气导管送到减速器机匣上的空气接
头，再经机匣内部通道送到自由涡轮前轴承篦齿封严装置进行密封。
3压气机放气活门
3.1放气活门的作用
放气活门的作用，是在燃气发生器转速较低时放掉一部分轴流压气机出口的空气
（p1′），防止压气机喘振。
同时也有利于起动时转子加速。
压气机工作时p2/po与ng的关系如图1所示。
图1
虚线所示为放气活门关闭时情况，在ng较低（p2/po较小）时，压气机工作线离喘振线较近，因此容易进入喘振区。
当放气活门打开时，空气流量g′增加，因而压气机工作线离喘振线较远，喘振裕度较大，工作中就不会发生喘振。
放气活门安装在压气机机匣锥形段上方，放气活门打开时，部分p1′空气经活门排入外界大气。
放气活门开闭界限根据p2/po值确定，与一定工作条件（大气温度、高度）下的ng对应。
调定的p2/po≈6.1
地面标准大气条件下，加速过程中，ng≈92%时活门关闭。
减速过程中，ng≈91%时活门打开
3.2气动式放气活门
气动式放气活门根据p2和po空气压力自动控制活门的关闭和打
开。
放气活门控制部分有感受p2和po的膜盒组，膜盒内部作用着p2空气压力，膜盒外部作用着po空气压力，当p2/po上升到调定值时，膜盒因伸长而关小薄膜控制腔的泄漏口，控制腔（节流嘴b 下游）压力升高，薄膜左移关闭活塞腔（节流嘴a下游）的泄漏口，活塞腔内压力升高，活塞克服弹簧力下移，通过扇形齿轮将活门关闭。
3.3放气活门工作界限
放气活门关、开界限的检查要在飞行中进行，检查时应关闭所有空气引气开关，而且要缓慢地改变ng转速。
4喘振的原因及预防措施
4.1产生喘振的原因
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道整个叶栅通道。
因此压气机叶栅完全失去扩压能力，不能将气流推向后方，克服后面较强的反压，由于流量急剧下降。
不仅如此，由于动叶叶栅失去扩压能力，后面的高压气体可能倒流至前面。
这样，压气机后面的反压降的很低，整个压气机流路这一瞬间变得通畅。
4.2喘振发生条件
喘振发生条件有：发动机转速减小而偏离设计值，相对速度的方向变陡，流量系数变小；压气机进口总温升高，热空气难以压缩，压气机增压比小于设计值；压气机空气流量骤然减小，如推油门过快，
供油量增加过猛；发动机进口流场畸变；着陆滑跑速度低时仍用高反推；进气口结冰；发动机翻修质量差，外来物损伤，防喘机构工作不正常等。
4.3防喘措施
由于压气机是根据设计点的气动参数进行设计的，当工作在非设计状态时，各级的速度三角形和设计点不同，既是非设计点的参数与压气机的几何形状不协调，这时各级的流量系数大大偏离了设计值，造成气流攻角过大或过小，产生了喘振。
防喘的原理是压气机在非设计状态下通过一些措施也能保持与压气机几何形状相适应的速度三角形，从而使攻角不要过大或过小。
防止压气机失速和喘振的方法常用放气活门、压气机静子叶片可调和采用多转子。
参考文献
[1]发动机维护手册.。