第10次课 压气机 (3)

航空发动机原理和结构
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
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。
航空发动机原理和结构
3、 压气机防喘系统
防喘措施： 1、放气机构 2、旋转一级或数级导流叶片 3、机匣处理 4、采用双轴或三轴结构
航空发动机原理和结构 攻角：
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。 压气机工作叶轮进口处相对速度的 攻方角向的与物叶理片意弦义线：之间的夹角。
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： 压气机转速、进气量、进气速度。
将压气机分成两个或三个转子，分别由各自的涡轮来带动，使
得一台高增压比的压气机成为两个或三个低增压比的压气来自百度文库。
航空发动机原理和结构
4、双转子或三转子压气机
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和转速前后矛 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。
优缺点：比较简单、效果好。 使用中不经济，需要把已经压缩过（10～25%）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。不经 济。
航空发动机原理和结构
解决方法：1、中间级放气
放气活门
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
WP—6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） 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
功角: i

1k

1
1k＞1正 功 角
1k＜1负 功 角
1k 1零 功 角
航空发动机原理和结构
w1 -i
+i
w1 w1
u
i 1c 1
当流量减小时：i 1c 1产生正攻角，叶背分离 当流量增大时：i 1c 1产生负攻角，叶盆分离
2、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片） 多级可调静子叶片
可以使第一级后面的若干级转子叶片进口气流的攻角也接近 设计状态的数值。
航空发动机原理和结构
3、机匣处理
航空发动机原理和结构
机 匣 处 理
25
航空发动机原理和结构
4、双转子或三转子压气机
26
航空发动机原理和结构
4、采用双轴或三轴结构
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
压气机喘振的定义 产生喘振的机理 防喘措施
航空发动机原理和结构
二、喘振的产生
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 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， 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 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，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 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。
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
音调低而沉闷； 非常强烈的机械振动； 转速不稳定； 推力突然下降并大幅波动。 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
13
航空发动机原理和结构
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
步发展时，压气机整个通道受阻，阻碍前方气流流入，使 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 的流量，压气机后方空间里的空气又“堆积”起来，反压 又急剧升高，造成压气机内气流的再次分离堵塞。
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
二、喘振的产生
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，严重时可能导致发 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"喘振裕度"，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15％甚 至 20％以上。
航空发动机原理和结构
防喘措施 1、放气机构——从压气机某一个或数个中间截面放气
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 因攻角过大而产生气流分离。
放气机构类型： 放气活门——双转子发动机，WP7 放气带——WP6，WP8 放气窗——大涵道比涡扇发动机，低压压气机出口放气
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 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 经过试验进行选择；
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 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。
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） 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