渦輪發(fā)動機喘振分析及預(yù)防措施

中國民用航空飛行學(xué)院

高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文論題渦輪發(fā)動機喘振分析及預(yù)防措施姓名專業(yè)航空維修工程管理準考證號指導(dǎo)教師杜英杰一完成日期2012年6月16日中國民用航空飛行學(xué)院渦輪發(fā)動機喘振分析及預(yù)防措施摘要發(fā)動機是飛機的心臟，發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)保證了飛機的安全。發(fā)動機的喘振是發(fā)動機的所有故障中最有危害性的一個。現(xiàn)就從喘振的形成，發(fā)生的條件，預(yù)防措施及使用維護中注意的事項做以下淺析。壓氣機喘振是氣流沿壓氣機軸線方向發(fā)生的低頻率，高振幅的震蕩現(xiàn)象。這種低頻率高振幅的氣流振蕩是一種很大的激振力來源，它會導(dǎo)致發(fā)動機機件的強烈機械振動和熱端超溫，并在很短的時間內(nèi)造成機件的嚴重損壞，所以在任何狀態(tài)下都不允許壓氣機進入喘振區(qū)工作。喘振時的現(xiàn)象是：發(fā)動機的聲音由尖哨轉(zhuǎn)變?yōu)榈统?；發(fā)動機的振動加大；壓氣機出口總壓和流量大幅度的波動；轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，推力突然下降并且有大幅度的波動；發(fā)動機的排氣溫度升高，造成超溫；嚴重時會發(fā)生放炮，氣流中斷而發(fā)生熄火停車。因此，一旦發(fā)生上述現(xiàn)象，必須立即采取措施，使壓氣機退出喘振工作狀態(tài)。關(guān)鍵詞：渦輪發(fā)動機；喘振；超溫；預(yù)防措施；Abstract:Theengineistheheartoftheplane’senginesensuresthenormaloperationofthesecurity.Theenginesurgeistheengineofthemostdangerousofallfaults.Nowfromtheformationofthesurge,thechangeincondition,thepreventivemeasuresandusemaintenancenoticesdothefollowinganalyzed.Aircompressorsurgeisalongtheaxisofthecompressorhappenedlowfrequencyandhighamplitudetheoscillationofthephenomenon.Thiskindoflowfrequencyoscillationamplitudeofhighflowisabigshocksource;itcanleadtoenginepartsofstrongmechanicalvibrationandhotendofoverheating,andinaveryshortperiodoftimecauseseriousdamagetoillustrate,soinanystatearenotallowedintothecompressorsurgeareawork.Surgeisthephenomenon:thevoiceoftheenginebywhistleintodeeppointed;Theenginevibrationincrease;Compressorexporttotalpressureandflowofthefluctuationofgreatly;Speedisnotstable,thrustdownandsuddenlythereisabigwave;Theengin此xhausttemperature,causeoverheating;Seriouswhilehappens,theairofinterruptsoccurredparkingstall.Therefore,oncetheoccurrenceoftheabovephenomenon,musttakeimmediatemeasurestomakethecompressorexitsurgeworkingstate.目錄摘要前言第一章喘振的認識TOC\o"1-5"\h\z1.1壓氣機工作原理6\o"CurrentDocument"1.1.1基元級速度三角形6\o"CurrentDocument"1.1.2增壓原理6\o"CurrentDocument"1.2喘振的定義81.3喘振的表現(xiàn)及危害91.4案例9第二章造成發(fā)動機喘振的原因\o"CurrentDocument"2.1氣流分離11\o"CurrentDocument"2.2葉片槽道的擴壓性13\o"CurrentDocument"2.3旋轉(zhuǎn)失速14第三章喘振的預(yù)防及應(yīng)采取的措施\o"CurrentDocument"3.1通過改進發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計以預(yù)防喘振15\o"CurrentDocument"3.2通過設(shè)計喘振控制系統(tǒng)來防止喘振的發(fā)生16\o"CurrentDocument"3.2.1壓氣機中間級放氣16\o"CurrentDocument"3.2.2可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向葉片17\o"CurrentDocument"3.2.3控制供油規(guī)律19\o"CurrentDocument"3.3正確操作，精心維護發(fā)動機19\o"CurrentDocument"3.4飛行過程中發(fā)動機喘振采取的措施19\o"CurrentDocument"3.4.1選取合適的主、副油路節(jié)流嘴直徑19\o"CurrentDocument"3.4.2提高升壓限制器退出工作點20\o"CurrentDocument"3.4.3選擇動態(tài)性能較好的定壓活門20\o"CurrentDocument"3.4.4選擇合適的層板節(jié)流器21第四章結(jié)論第五章致謝第六章參考文獻刖言近幾十年來，隨著航空事業(yè)的發(fā)展，飛行器的安全性和可靠性越來越引起人們的重視，特別是民用客機，一旦發(fā)生故障，輕則影響飛機的性能，重則機毀人亡，后果不堪設(shè)想。航空發(fā)動機是飛機的心臟，而發(fā)動機的喘振問題一直制約著渦輪發(fā)動機的發(fā)展，影響發(fā)動機的性能，同時發(fā)動機的喘振是發(fā)動機的所有故障中最有危害性的一個，是對民用客機安全以及整個航空事業(yè)發(fā)展的巨大威脅。民用客機要求安全、可靠、經(jīng)濟。安全是民用飛機設(shè)計首要考慮的問題。要達到安全的目的，必須符合最基本的適航性要求，即，要求航空器包括部件及子系統(tǒng)整體性能和操縱特性在預(yù)期運行環(huán)境和使用限制下具有安全性和物理完整性品質(zhì)。這種品質(zhì)要求航空器應(yīng)始終處于符合其型號設(shè)計和安全運行狀態(tài)。本篇論文從產(chǎn)品設(shè)計、修理工藝和維護使用三方面進行分析，使我們更能清楚的了解飛機發(fā)動機喘振的形成，發(fā)生的條件，預(yù)防措施及使用維護中注意的事項。第一章喘振的認識1.1壓氣機工作原理1.1.1基元級速度三角形軸流壓氣機由多級組成，每級由一圈轉(zhuǎn)子和靜子級成。如果我們用某直徑的圓柱面取壓氣機的一個級，并展現(xiàn)為平面，即得一個兩排平面葉柵組成的基元級?；壥菈簹鈾C的基本元素當氣流經(jīng)過動葉柵（轉(zhuǎn)子），在它的前后兩個速度三角。如圖1-1-11-1V表示絕對速度，w為相對速度，u為轉(zhuǎn)緣速度由于軸流壓氣機級的增壓比小，且在壓氣機級前后流程通道尺寸徑向尺寸逐漸縮小，所假定在壓氣機級的進出口的軸向分速不變，即V2a=V3a。如再假定V1、V3方向一致，就可將葉輪前后的兩個速度三角形畫在一起。1.1.2增壓原理從速度三角形看，氣流經(jīng)過動葉柵，相對速度從W1降為W2,絕對速度從

V1升到V2，葉輪輪緣做功，下式右邊第一項為氣流經(jīng)過轉(zhuǎn)子所獲動能，第二項表示氣流經(jīng)過轉(zhuǎn)子有多少相對動能轉(zhuǎn)化為氣體靜壓的提高，由于轉(zhuǎn)子葉片對氣流做功增加氣流速度，根據(jù)氣動原理，它的沖壓也增加，但這些增加量還比不上擴壓的影響，如圖1-1-2aj岫H—jga當氣流流過轉(zhuǎn)子葉片時，葉片剖面形狀決定了通道是擴散的。根據(jù)伯努力原理，氣流的靜壓增強。當流過靜子葉片時，動能沒增加，氣流速度沖壓會下降，其下降數(shù)量是前一級轉(zhuǎn)子中所增加的值，由于靜子葉片形成通道也是擴散的，它的靜壓也增加，這樣氣流通過每一基元級時速度幾乎不變，而壓力（沖壓和靜壓的總和）增加了，氣流通過整個壓氣機時達到了壓力增大的設(shè)計目的。如圖1-1-2b1-1-2b壓氣機能增加氣流壓力，主要是壓氣機渦輪輸入的能量，而每個轉(zhuǎn)子或靜子與氣流之間都要有一定攻角，這樣就在每個葉片上下表面形成不同的壓力區(qū)，如下圖1-1-2c氣流方閻神于蔣子Z1-1-2c氣流方閻而這樣排列又使相鄰兩個級的壓力區(qū)相互影響，我們稱它為瀑布效應(yīng)，正是這種效應(yīng)使氣流進入壓氣機就像進入泵中一樣，氣流在第一級轉(zhuǎn)子高壓區(qū)被壓入第一級靜子低壓區(qū)以此方式氣流流過整個壓氣機。1.2喘振的定義壓氣機喘振是指氣流沿壓氣機軸線方向發(fā)生的低頻率（通常有幾赫或十幾赫）、高振幅（強烈的壓強和流量波動）的氣流振蕩現(xiàn)象。我們在研究壓氣機特性線時已經(jīng)指出：在壓氣機特性線中的左側(cè)，有條喘振邊界線。假如流經(jīng)壓氣機的空氣流量減小到一定程度，而使運行情況進入到喘振邊界線的左側(cè)，那么，整臺壓氣機就不能穩(wěn)定工作。那時，空流量就會出現(xiàn)波動，忽大忽??；壓力出現(xiàn)脈動，時高時低；到嚴重時，甚至?xí)霈F(xiàn)氣流從壓氣的進口處倒流出來的現(xiàn)象；同時還會伴隨著低頻的怒吼聲響；這時還會使機組產(chǎn)生強烈的振動現(xiàn)象。這種現(xiàn)象通常稱為喘振現(xiàn)象。在飛機的實際運行中，我們決不能容許壓氣機在進入喘振狀況。以上圖片是發(fā)動機壓氣機特性曲線1-21-21.3喘振的表現(xiàn)及危害喘振時的現(xiàn)象是：發(fā)動機的聲音由尖哨轉(zhuǎn)變成為低沉；發(fā)動機的振動加大;壓氣機出口總壓和流量大幅度的波動；轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，推力突然下降并且有大幅度的波動；發(fā)動機的排氣溫度升高，造成超溫；嚴重時會發(fā)生放炮，氣流中斷而發(fā)生熄火停車。因此，一旦發(fā)生上述現(xiàn)象，必須立即采取措施，使壓氣機退出喘振工作狀態(tài)。1.4案例①2007年12月18日下午3點過，一架空中客車客機在飛行中引擎發(fā)生故障，5輛消防車、3輛救護車在廣州白云國際機場等候該客機降落。3點45分，飛機安全在原定地點降落。這架杭州飛往廣州的航班，航班號為CZ3804,正常情況下，航班下午1點20分從杭州起飛，3點在廣州降落。18日下午3點35分，廣州白云國際機場工作人員黃先生告訴記者，CZ3804在廣州白云國際機場上空盤旋，而機場上有5輛消防車、3輛救護車在等候飛機降落。機場工作人員周先生也對此作了證實。周先生說，飛機左發(fā)動機出現(xiàn)故障，不能正常降落。下午3點45分左右，這架空客320飛機，在地面人群關(guān)注下，安全降落在廣州白云國際機場。飛機上數(shù)十名乘客走出機艙，面色平靜。隨后，消防車和救護車離開現(xiàn)場。18日下午4點25分，記者趕到廣州白云國際機場時，遠遠看到一輛拖車，將這輛航班號為CZ3804的飛機拖走。拖行過程中，飛機沒有亮燈，飛機被拖到廣州白云國際機場維修處后，發(fā)動機被取了下來，用貨車運走。據(jù)該航空公司廣州分公司宣傳部負責(zé)人說，這架飛機在飛行過程中出現(xiàn)了“機器疲勞”，發(fā)生“喘振”現(xiàn)象。據(jù)其介紹，“喘振”現(xiàn)象全國民航每年大約發(fā)生60次。此次事件中，飛機降落到預(yù)定地點，為避免給飛機上的乘客造成恐慌，事先并未知會乘客。該負責(zé)人表示，機場方面之所以派出消防車和救護車，是啟動了應(yīng)急預(yù)案，是機場方面對此的重視，并不是說飛機遭遇了太大的危險。該負責(zé)人還解釋說，“喘振”發(fā)生后，飛機發(fā)動機會停止工作，而另外一臺發(fā)動機將繼續(xù)工作150分鐘，不影響飛機航行。②2010年9月新加坡媒體日前報道稱，9月17日原定從獅城飛往上海的東航MU568次航班，起飛后5分鐘引擎著火，飛機因此被迫折返，機上229名乘客“空中驚魂，死里逃生”。東航方面就此接受本報記者采訪時回應(yīng)，該班機并未發(fā)生起火現(xiàn)象，只是飛機左發(fā)動機“喘振”，機組為確保安全而決定返航。目前東航上海總部派的工程師已抵達新加坡檢查排除故障。東航發(fā)言人回應(yīng)，該次航班于17日下午新加坡當?shù)貢r間16:35起飛，起飛后不久，飛機左發(fā)動機喘振（發(fā)動機內(nèi)部氣流出現(xiàn)瞬態(tài)異常），2秒后發(fā)動機恢復(fù)正常，未發(fā)生起火現(xiàn)象。為確保安全，機組決定返航，飛機安全降落。東航對因此給旅客造成的不便表示歉意，并在當天對旅客進行了妥善安排。據(jù)稱，機上沒有乘客受傷，受影響的229名乘客，每人都獲得了超過500元的食宿補償。第二章造成發(fā)動機喘振的原因2.1氣流分離航空發(fā)動機喘振現(xiàn)象究竟是怎樣產(chǎn)生的呢？通常認為：喘振現(xiàn)象的發(fā)生總是與壓氣機通流部分中出現(xiàn)了嚴重的氣流脫離現(xiàn)象有密切關(guān)系。當壓氣機在偏離設(shè)計工況的條件下運行時，在壓氣機工作葉柵的進口處，必然會出現(xiàn)氣流的正沖角或負沖角。當這種沖角增大到某種程度時，粘附在葉型表面上的氣流附面層在逆流動方向的壓力梯度下就會出現(xiàn)局部逆流區(qū)，形成渦流，造成附面層的分離，以致發(fā)生氣流的脫離現(xiàn)象。流量變化時，在葉柵的流道中出現(xiàn)的氣流脫離現(xiàn)象。下面引入流量系數(shù)這一概念，用速度三角形對喘振發(fā)生的原因和過程做具體分析。相對于壓氣機葉輪進口而論，氣流是否發(fā)生分離要看相對速度的方向如何。而此相對速度的方11向則與氣流軸向分速度與葉輪圓周速度的大小有關(guān)，取決于軸向分速度與圓周速度的比值。這個比值，稱為流量系數(shù)用符號*Ca表示，即：*Ca二Ca/u。式中Ca氣流的軸向分速度，對某一壓氣機它可代表空氣容積流量的大??；u壓氣機葉輪圓周速度。(a)方向變陡方向正好,,(時方向變平圖1進口氣流軸向速度變化時，相對速度方向的變化2-1以下分析壓氣機處于各種不同工作狀態(tài)下，葉輪上發(fā)生氣流分離的情況。如圖2-1畫出了氣流流入一級壓氣機工作葉輪在設(shè)計工作狀態(tài)和非設(shè)計工作狀態(tài)下的速度三角形，其中C①a——空氣的軸向分速度；C①一一空氣的絕對速度，u——壓氣機葉輪的圓周速度；w①一壓氣機葉輪的相對速度。壓氣機在設(shè)計工作狀態(tài)下工作時：*C&a=*C&a時，這時氣流相對速度方向與葉輪的葉片前緣方向基本一致，不會出現(xiàn)氣流分離現(xiàn)象，如圖2-1(b)。當壓氣機處于非設(shè)計工作狀態(tài)時，空氣的流動情況就不同了：*C&a>*C&a時，此時相對氣流的方向偏離了葉片前緣的方向。所偏離的角度i，叫做沖角。這時，氣流將沖向葉片凸面，形成負沖角(i<0)。如果負沖角較大，則在葉片的凹面將出現(xiàn)渦流，發(fā)生氣流分離現(xiàn)象，如圖2-1(c)。不過由于空氣具有慣性，當它流過彎曲的葉片通道時，總有壓向葉片凹面的趨勢，這就有利于減弱和消除氣流分離現(xiàn)象。即使發(fā)生分離，其渦流區(qū)也不易擴大。此時，僅引起壓氣機效率降低，而不會引起喘振。*C&a<*C&a,此時相對氣流將沖向葉片的凹面，形成正沖角（i>0）。如果正沖角較大，在葉片凸面就會發(fā)生氣流分離現(xiàn)象。由于空氣的慣性作用，本來就有脫離凸面流動的趨勢，所以氣流容易分離，而且渦流區(qū)域容易迅速擴大。當渦流區(qū)發(fā)展到把大部分甚至全部葉片通道堵塞時，前面的空氣就流不進來，氣流暫時中斷。但由于葉輪的不停轉(zhuǎn)動，壓氣機內(nèi)的空氣將被葉輪推動而繼續(xù)向后流動，渦流區(qū)也就隨之向后移動，空氣便又繼續(xù)流入葉輪。此后，由于該處的空氣流量系數(shù)仍小于設(shè)計值，因而又重復(fù)了上述的分離現(xiàn)象。這樣壓氣機的工作過程中，便出現(xiàn)了流動、分離、中斷而后再流動，再分離、再中斷的周而復(fù)始的脈動現(xiàn)象，壓氣機內(nèi)的空氣流量時斷時續(xù)，空氣壓力忽大忽小，壓氣機的工作極不穩(wěn)定，進而使整個渦輪發(fā)動機進入喘振狀態(tài)。經(jīng)過以上分析，可以得出以下結(jié)論：當流量系數(shù)大于或小于設(shè)計值時，在渦輪發(fā)動機壓氣機進口處會產(chǎn)生氣流分離現(xiàn)象。但是流量系數(shù)過大所形成的渦流區(qū)不會繼續(xù)擴大，而流量系數(shù)過小時所形成的渦流區(qū)則會繼續(xù)擴大，從而在葉輪旋轉(zhuǎn)的作用下，產(chǎn)生強烈的分離，引起喘振。2.2葉片槽道的擴壓性從結(jié)構(gòu)上講壓氣機發(fā)生喘振的根本原因是葉片槽道的擴壓，性。因為槽道具有正向壓力梯度，因而使氣流很容易在葉片吸力面發(fā)生大范圍附面層分離甚至倒流現(xiàn)象，從而導(dǎo)致該葉片發(fā)生失速、阻塞葉片通道。當失速葉片數(shù)量達到一定程度時整個壓氣機實際流通能力變小，壓氣機后面高壓氣體在壓力梯度作用下發(fā)生倒流現(xiàn)象；倒流現(xiàn)象發(fā)生的同時也會消除前后存在的壓力梯度，使得氣流重新在葉片作用下正向流動，這樣前后壓力梯度增加又使得后面級高壓氣體發(fā)生回流從而帶動更大范圍內(nèi)葉片發(fā)生失速，如此反復(fù)就造成了氣流的軸向振蕩，這就形成了喘振。2.3旋轉(zhuǎn)失速1、旋轉(zhuǎn)失速的定義：一個或多個低速氣流區(qū)以小于壓氣機轉(zhuǎn)速的速度向壓氣機旋轉(zhuǎn)方向作旋轉(zhuǎn)運動，這種非穩(wěn)定工況被稱為旋轉(zhuǎn)失速或旋轉(zhuǎn)分離。2、低速氣流區(qū)的生成：壓氣機在一定轉(zhuǎn)速下運行時，由于某種原因而出現(xiàn)流量增大或減小，產(chǎn)生負沖角和正沖角，氣流就會在葉背和葉盆分離。3、旋轉(zhuǎn)失速分類：1）平穩(wěn)型的旋轉(zhuǎn)失速，其特點是隨著流量的下降，壓氣機性能是逐漸連續(xù)的下降；2）突躍型的旋轉(zhuǎn)失速，其特點是隨著流量下降到一定程度時，壓氣機性能會出現(xiàn)突然下降。4、旋轉(zhuǎn)失速的主要特征：1）氣流脈動沿壓氣機周向的變化和傳播；2）平穩(wěn)型旋轉(zhuǎn)失速時流過壓氣機的流量基本不變，突躍型的旋轉(zhuǎn)失速時氣流參數(shù)會突然下降；3）旋轉(zhuǎn)失速的流場是非軸對稱的;4）旋轉(zhuǎn)失速時振動頻率較高。5、旋轉(zhuǎn)失速的影響：旋轉(zhuǎn)失速對壓氣機正常運行的嚴重影響表現(xiàn)在：使壓氣機的氣動性能明顯惡化。旋轉(zhuǎn)失速會產(chǎn)生頻率較高、強度大而危險的激振力，并可能導(dǎo)致葉片共振斷裂。統(tǒng)計表明：旋轉(zhuǎn)失速是使壓氣機葉片疲勞斷裂的主要原因之一。6、旋轉(zhuǎn)失速與喘振的關(guān)系：1）兩者既有聯(lián)系又有差異2）旋轉(zhuǎn)失速可以導(dǎo)致壓氣機喘振。3）旋轉(zhuǎn)失速引起的是氣流的周向脈動，而喘振引起的氣流的軸向低頻高幅振蕩。第三章喘振的預(yù)防及應(yīng)采取的措施為保證渦輪發(fā)動機在所有瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)工作條件下都不發(fā)生喘振，就需要從改進發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計和預(yù)防喘振控制系統(tǒng)入手，使渦輪發(fā)動機有較大的喘振余度。3.1通過改進發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計以預(yù)防喘振主要采用以下措施：采用雙轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化，壓氣機工作狀態(tài)偏離設(shè)計值時,雙轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子發(fā)動機的高低壓轉(zhuǎn)子會自動地調(diào)整轉(zhuǎn)速，保持各級壓力機進口處流量系數(shù)接近設(shè)計值，使壓氣機穩(wěn)定工作，喘振余度增加。發(fā)動機進氣道內(nèi)表面處理。采用進氣道內(nèi)表面開直槽或斜槽的方法可以增大進氣口的喘振裕度。當進氣沖角增大，接近氣流分離狀態(tài)時，氣流可沿所開槽方向流入進氣道，這樣進氣道內(nèi)壁氣流速度加快，使氣流分離不能發(fā)生，避免了喘振的出現(xiàn)。壓氣機轉(zhuǎn)子葉片的處理。沿著壓氣機轉(zhuǎn)子葉片軸向傾斜開縫。傾斜縫平行于軸線方向且向轉(zhuǎn)動方向傾斜。傾斜縫位于轉(zhuǎn)子葉片中部且占葉片弦長的50%。實驗表明，經(jīng)此處理可使發(fā)動機喘振裕度從8%增加到17%。3.2通過設(shè)計喘振控制系統(tǒng)來防止喘振的發(fā)生發(fā)動機喘振控制系統(tǒng)由信號、控制、執(zhí)行三部分組成。當喘振將要發(fā)生時,由探測元件把信號傳給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)分析后，控制執(zhí)行系統(tǒng)動作，從而避免喘振的發(fā)生。喘振控制系統(tǒng)常用以下幾種方法防止喘振：3.2.1壓氣機中間級放氣在壓氣機通流部分的某一個或若干個截面上，安裝防喘放氣閥的措施。鑒于機組在啟動情況和低轉(zhuǎn)速情況下，流經(jīng)壓氣機前幾級的空氣流量過小，以致會較大的正沖角，而使壓氣機進入喘振工況：于是人們設(shè)想出在最容易進入喘振工況的某些級的后面，開啟一個或幾個旁通放氣閥，迫使更多的空氣流過放氣閥之前的那些級，這樣就有可能避免在這些級中產(chǎn)生過大的正沖角，從而達到防喘的目的。選擇防喘放氣閥的安裝位置甚為重要。實踐表明：把防喘放氣閥安裝在壓氣機的最前幾級，并不能獲得很的效果。假如把防喘放氣閥安裝在壓氣機最后幾級，甚至是安裝在壓氣機后的排氣管道上對于擴大壓氣機的穩(wěn)定工作范圍雖有好處，但是，由于放氣壓力很高，由旁通放氣閥排出的空氣所帶走的能量損失很大。因此，人們總是愿意把防喘閥分布在壓氣機通流部分的若干截面上。這樣，既能改善那些流動情況最為惡劣的壓氣機級的工作條件，又能使放氣能量不至于過大。轉(zhuǎn)速低于設(shè)計轉(zhuǎn)速時的喘振現(xiàn)象，是由于壓氣機前幾級流量系數(shù)減少過多引起的。因此在壓氣機中間級的機匣上開一圈放氣孔，用放氣活門控制，使部分空氣由此孔向外排出，可增加前幾級空氣流量，避免喘振。多級軸流壓氣機中間級的防喘放氣閥示意圖3-2-13-2-13.2.2可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向葉片壓氣機進口導(dǎo)葉固定不調(diào)和可調(diào)時，氣流速度三角形的變化情況：a.進口導(dǎo)葉不調(diào)b.進口導(dǎo)葉可調(diào)。由于在低轉(zhuǎn)速工況下，壓氣機的前幾級最容易進入喘振工況，因而，通常就把壓氣機進口導(dǎo)葉片，設(shè)計成為可^動的。3~2~2a利用可轉(zhuǎn)動的進氣導(dǎo)向葉片，或前幾級整流靜子葉片，使氣流在葉輪進口的相對速度方向不因流量系數(shù)的減小而變陡，仍保持有利的角度進入葉輪，則可避免葉片背部發(fā)生氣流分離，防止喘振發(fā)生。壓氣機進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的示意圖3_2_2b3-2-2b當燃氣輪機起動時，在機組的轉(zhuǎn)速升到額定轉(zhuǎn)速的95%前，進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的安裝角將始終固定在二44的位置上。當機組的轉(zhuǎn)速升到額定轉(zhuǎn)速時，帶動齒圈動作的油動機，在液壓油的作用下，通過活塞和連桿機構(gòu)的動作，使大齒圈轉(zhuǎn)動一定角度。這樣，就把每個可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的安裝角迅速地開大到=80的位置上。此后，當機組進入正常運行狀態(tài)后，壓氣機進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的安裝角將始終保持在=80的位置上。3.2.3控制供油規(guī)律因為燃油的流量可單值地控制發(fā)動機的工作狀態(tài)。當發(fā)動機接近或進入喘振區(qū)時,通過燃油流量的控制。可以改變發(fā)動機的狀態(tài)，從而使發(fā)動機退出喘振區(qū)域。3.3正確操作，精心維護發(fā)動機在起動發(fā)動機或推油門增大發(fā)動機轉(zhuǎn)速時，必須按操作程序，做到步驟正確,動作柔和，應(yīng)避免小速度大轉(zhuǎn)速運行，加速時推油門不可過猛，否則易引起發(fā)動機喘振。維護不良，如壓氣機機葉片銹蝕，表面不光滑；葉片被吸入物打傷，破壞了原來的葉型；進氣道表面粗糙不平，油漆層脫落，劃傷或變形等都會引起流量系數(shù)下降，引起喘振。3.4飛行過程中發(fā)動機喘振采取的措施航空發(fā)動機在使用中，由于內(nèi)部原因或外來因素的影響，壓氣機通道中氣流受到擾動，可能引起壓氣機失速和喘振等氣動不穩(wěn)定工作狀態(tài)，發(fā)動機防喘系統(tǒng)接受防喘盒發(fā)來的脈沖信號，實現(xiàn)脈沖式中斷和恢復(fù)發(fā)動機的主燃燒室供油，以清除發(fā)動機的喘振狀態(tài)，通過研究，可從如下方面預(yù)防喘振：3.4.1選取合適的主、副油路節(jié)流嘴直徑防喘調(diào)節(jié)器主、副油路節(jié)流嘴的選取，應(yīng)以切油過程燃油壓力的變化作為標準，選取合適的主、副油路節(jié)流嘴直徑，可以有效地降低系統(tǒng)的燃油壓力脈動，防喘裝置切油異常的主要原因是主、副油路節(jié)流嘴尺寸選擇不當，導(dǎo)致切油時燃油壓力脈動，引起燃燒室燃燒效率下降，甚至導(dǎo)致爆燃等現(xiàn)象；以及由于燃燒品質(zhì)較差，導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降過多，在燃油流量不斷上升的情況下，轉(zhuǎn)速卻在下降，可能導(dǎo)致發(fā)動機富油熄火。解決辦法：選取合適的主、副油路節(jié)流嘴直徑，降低切油過程中發(fā)動機供油量脈動，提高燃燒品質(zhì)。3.4.2提高升壓限制器退出工作點升壓限制器和流量分配器共同工作，按給定的控制規(guī)律，保持發(fā)動機主燃燒室供油量，其中升壓限制器，決定著主、副油路壓力隨時間的變化；而流量分配器，決定著與主、副油路壓力相應(yīng)的燃燒室主、副油路供油量。由于該發(fā)動機的最大狀態(tài)供油量高于原有型號發(fā)動機，而且發(fā)動機的最大狀態(tài)主、副油路燃油壓力升高，而升壓限制器的退出工作點仍維持不變，由于升壓限制器退出工作后加速過程由中腔層板節(jié)流器控制，供油量增加較快，可能會導(dǎo)致發(fā)動機加速過程異常，應(yīng)提高升壓限制器退出工作點主、副油路壓力。3.4.3選擇動態(tài)性能較好的定壓活門在切油過程中，流量分配器活門前的壓力存在脈動，燃油泵后的壓力也會隨之變化，因此，定壓活門進口的壓力是不斷變化的，定壓活門出口的壓力也會有一定的變化，因此應(yīng)選擇動態(tài)性能較好的定壓活門，保證切油過程中，定壓油壓力保持在允許的范圍內(nèi)，而定壓油油壓在一定范圍內(nèi)的脈動，不影響切油過程進行。3.4.4選擇合適的層板節(jié)流器層板節(jié)流器的主要功用，是限制流入聯(lián)鎖活門左端的燃油流量。聯(lián)鎖活門的作用是：當系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，使控制活門不能在0.15s后回位而仍然留在最左位置，從而使斷油活門停留在切斷位置，聯(lián)鎖活門則繼續(xù)右移，經(jīng)過大約0.5s時，控制換向，從而保證向發(fā)動機主燃燒室的正常供油。第四章結(jié)論經(jīng)過了兩個多月的學(xué)習(xí)和努力，我終于完成了《渦輪發(fā)動機喘振分析及預(yù)防措施》的畢業(yè)設(shè)計論文。從開始選論文題目到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文文章的逐步完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨立完成的最大的項目。這段時間里，我學(xué)到了很多知識也有很多的感慨，再回首這三年時間的學(xué)習(xí)中，感覺自己有太多的知識沒有完全掌握，有太多的知識點還不是很了解。我開始獨立的學(xué)習(xí)，查看有關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中的模糊概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩的設(shè)計逐步完善起來，每一次改進都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次驗證的成功，都會讓我興奮很長的一段時間。雖然我的設(shè)計還不是很成熟，還有很多不足之處，但都有我的汗水的付出，都是我的勞動成果。我相信其中的酸甜苦辣最終都會轉(zhuǎn)化成甜美的果實。航空發(fā)動機屬于高速旋轉(zhuǎn)式機械，長期處于高轉(zhuǎn)速、高負荷、高應(yīng)力和高溫的環(huán)境下工作。發(fā)動機上有許多個零件，