Войти
A остановка компрессора - это локальное нарушение воздушного потока в компрессоре газовой турбины или турбокомпрессор. Остановка, которая приводит к полному прекращению воздушного потока через компрессор, называется помпажем компрессора . Серьезность явления варьируется от кратковременного падения мощности, едва регистрируемого приборами двигателя, до полной потери компрессии в случае помпажа, требующей корректировки потока топлива для восстановления нормальной работы.
остановка компрессора была распространенной проблемой на ранних реактивных двигателях с простой аэродинамикой и ручными или механическими блоками управления подачей топлива, но была практически устранена улучшенной конструкцией и использованием гидромеханических и электронных систем управления например, Полнофункциональное цифровое управление двигателем. Современные компрессоры тщательно спроектированы и контролируются таким образом, чтобы исключить или ограничить остановку в рабочем диапазоне двигателя.
Анимация осевого компрессора , показывающая как статор и ротор лопасти. Есть два типа остановки компрессора:
вращающийся останов - это локальное нарушение воздушного потока внутри компрессор, который продолжает подавать сжатый воздух, но с меньшей эффективностью. Вращающийся срыв возникает, когда небольшая часть профилей испытывает срыв аэродинамического профиля, нарушая локальный воздушный поток без дестабилизации компрессора. Заклинившиеся аэродинамические поверхности создают карманы с относительно застойным воздухом (называемые ячейками срыва), которые вместо того, чтобы двигаться в направлении потока, вращаются по окружности компрессора. Ячейки срыва вращаются вместе с лопастями ротора, но со скоростью от 50 до 70% своей скорости, воздействуя на последующие аэродинамические поверхности вокруг ротора, когда каждая из них сталкивается с ячейкой срыва. Распространение нестабильности вокруг кольцевого пространства пути потока вызывается блокировкой ячейки срыва, вызывающей выброс на соседнюю лопасть. Соседняя лопасть останавливается из-за шипа падения, вызывая «вращение» ячейки остановки вокруг ротора. Также могут возникать устойчивые локальные срывы, которые являются осесимметричными и покрывают всю окружность диска компрессора, но только часть его радиальной плоскости, при этом остальная часть поверхности компрессора продолжает проходить нормальный поток.
Срыв при вращении может быть кратковременным из-за внешнего возмущения или может быть устойчивым, поскольку компрессор находит рабочее равновесие между застопоренными и неустановленными зонами. Локальные срывы существенно снижают эффективность компрессора и увеличивают структурные нагрузки на аэродинамические поверхности, встречающиеся с ячейками сваливания в пораженной области. Однако во многих случаях аэродинамические поверхности компрессора подвергаются критической нагрузке, не способной поглощать возмущение нормального воздушного потока, так что исходные ячейки срыва влияют на соседние области, и область срыва быстро увеличивается, превращаясь в полную остановку компрессора.
осесимметричный срыв, более известный как помпаж компрессора ; или скачок давления, это полное нарушение компрессии, приводящее к реверсированию потока и резкому выбросу ранее сжатого воздуха через впускное отверстие двигателя из-за неспособности компрессора продолжать работу против уже сжатого воздуха. за этим. Компрессор либо находится в условиях, которые превышают предел его возможностей повышения давления, либо он сильно нагружен, так что он не способен поглощать мгновенные возмущения, создавая вращательный срыв, который может распространяться менее чем за секунду, чтобы охватить весь компрессор.
Компрессор восстановится до нормального потока, как только степень сжатия двигателя снизится до уровня, при котором компрессор способен поддерживать стабильный поток воздуха. Если, однако, условия, которые привели к срыву, сохраняются, возврат стабильного воздушного потока будет воспроизводить условия во время помпажа, и процесс повторится. Такой «заблокированный» или самовоспроизводящийся срыв особенно опасен, поскольку очень высокий уровень вибрации вызывает ускоренный износ двигателя и возможные повреждения, даже полное разрушение двигателя из-за разрушения лопаток компрессора и статора и их последующего проглатывания. разрушение компонентов двигателя на выходе.
Компрессор будет стабильно перекачивать воздух только до определенного перепада давлений. При превышении этого значения поток нарушится и станет нестабильным. Это происходит на так называемой линии помпажа на карте компрессора . Двигатель в сборе спроектирован так, чтобы компрессор работал на небольшом расстоянии ниже степени скачка давления на так называемой рабочей линии на карте компрессора. Расстояние между двумя линиями называется запасом по помпажу на карте компрессора. Во время работы двигателя могут происходить разные вещи, снижающие степень давления при пульсации или повышающую степень рабочего давления. Когда эти два значения совпадают, запаса по помпажу больше не существует, и ступень компрессора может остановиться или весь компрессор может поменяться, как объяснялось в предыдущих разделах.
Следующие ниже факторы, если они достаточно серьезны, могут вызвать остановку или помпаж.
Опытный образец Су-57, страдающий остановкой компрессора на МАКС 2011.Аксиально-симметричные срывы компрессора или скачки компрессора можно сразу определить., потому что они производят один или несколько чрезвычайно громких ударов двигателя. Сообщения о струях пламени, исходящих из двигателя, часто случаются при остановке компрессора этого типа. Эти срывы могут сопровождаться повышением температуры выхлопных газов, увеличением скорости вращения ротора из-за значительного сокращения работы, выполняемой остановившимся компрессором, и - в случае многомоторного самолета - рысканием в направлении поврежденного двигателя из-за потери тяги.
Соответствующая реакция на остановку компрессора зависит от типа двигателя и ситуации, но обычно состоит из немедленного и неуклонного уменьшения тяги пораженного двигателя. В то время как современные двигатели с усовершенствованными блоками управления позволяют избежать многих причин сваливания, пилоты реактивных самолетов должны продолжать учитывать это при снижении воздушной скорости или увеличении дроссельной заслонки.
Турбореактивный двигатель Rolls-Royce Avon В начале 1940-х годов на влияли повторяющиеся скачки напряжения компрессора, которые оказалось трудно исключить из конструкции. Важность и актуальность двигателя была такова, что Rolls-Royce лицензировал конструкцию компрессора двигателя Sapphire у Armstrong Siddeley для ускорения разработки.
Двигатель в измененной конструкции использовался в таких самолетах, как бомбардировщик English Electric Canberra, а также de Havilland Comet и Sud Aviation Caravelle авиалайнеры.
Во время разработки Concorde Supersonic Transport (SST) в 1960-х годах произошел серьезный инцидент, когда скачок напряжения компрессора вызвал структурный отказ во впуске. Удар молота, распространяющийся вперед от компрессора, имел достаточную силу, чтобы привести к отсоединению впускной рампы и ее вытеснению из передней части впуска. Механизм аппарели был усилен, а законы контроля изменены, чтобы предотвратить повторение.
остановка компрессора способствовала гибели в 1994 г. лейтенанта Кары Халтгрин, первой женщины на базе авианосца ВМС США летчик-истребитель. На ее самолете Grumman F-14 Tomcat произошел останов компрессора и отказ левого двигателя Pratt Whitney TF30 турбовентиляторный из-за нарушения воздушного потока. вызвано попыткой Халтгрина выйти из неправильной позиции конечного захода на посадку путем выполнения бокового скольжения ; срыв компрессора из-за чрезмерного угла рыскания был известным недостатком этого типа двигателя.
Потеря в 1977 г. рейса 242 авиакомпании McDonnell Douglas DC-9-9-31 компании Southern Airways при проникновении Ячейка гроза над Джорджией была связана с остановками компрессора, вызванными проглатыванием большого количества воды и града. В результате сваливания лопасти сталкивались с неподвижными лопатками в обоих турбовентиляторных двигателях Pratt Whitney JT8D-9. Сваливание было настолько серьезным, что вызвали разрушение двигателей, в результате чего экипажу не оставалось ничего другого, кроме как совершить аварийную посадку на дороге общего пользования, в результате чего погибли 62 пассажира и еще восемь человек на земле.
Транспортный самолет Антонов 124 был уничтожен, когда разбился сразу после взлета из Иркутск- 2 Аэропорт в России. Через три секунды после отрыва от взлетно-посадочной полосы 14 на высоте около 5 метров (16 футов) двигатель номер 3 взорвался. При подъеме с большим углом атаки двигатели 1 и 2 также взорвались, в результате чего самолет упал примерно на 1600 метров (5200 футов) за концом взлетно-посадочной полосы. Он поразил несколько домов в жилом районе, убив всех 23 находившихся на борту и 45 человек на земле.
6 ноября 1967 г., рейс TWA 159, Boeing 707 на своем разбеге из тогдашнего аэропорта Большого Цинциннати, пролетел рейс Delta Air Lines. 379, McDonnell Douglas DC-9 застрял в грязи в нескольких футах от края взлетно-посадочной полосы . Первый офицер на самолете TWA услышал громкий хлопок, который, как теперь известно, был остановкой компрессора, вызванной проглатыванием выхлопных газов от Delta 379, когда он пролетал мимо. Полагая, что столкновение произошло, второй пилот прервал взлет. Из-за своей скорости самолет пролетел над взлетно-посадочной полосой, в результате чего были ранены 11 из 29 пассажиров, один из которых скончался четыре дня спустя в результате травм.
В декабре 1991 года рейс 751 Скандинавских авиалиний, McDonnell Douglas MD-81 на рейсе из Стокгольма в Копенгаген, разбился после потери обоих двигателей из-за попадания льда, что привело к остановке компрессора вскоре после взлета. Из-за недавно установленной системы автоматического дросселирования, предназначенной для предотвращения снижения мощности пилотов во время набора высоты при взлете, команды пилота уменьшить мощность при распознавании помпажа были отменены системой, что привело к повреждению двигателя и полному отказу двигателя. Лайнер совершил вынужденную посадку на лесной поляне без человеческих жертв.
Реактивный двигатель - Rolls-Royce plc, 1995. ISBN 0-902121-23-5.
