航空发动机的喘振

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)。
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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
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喘振的发生机理
非工作状态2
喘 振
C①a < C①a此时相对气流的方向同样偏离了叶片前缘的方向。这时， 相对气流将冲向叶片的凹面,形成正攻角( i > 0)。 如果正冲角较大,在 叶片凸面就会发生气流分离现象。
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喘振的发生机理
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。
喘振的特征、引起原因以及解决方法
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 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。
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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； 发源自文库机的排气温度升高，造成超温； 严重时会发生放炮，气流中断而发生熄火停车。
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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。 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。
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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
喘振边界
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喘振的预防和控制
防喘措施
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% 。