56. Газодинамические основы рассогласования работы первых и последних ступеней компрессора (ступени и сети) на нерасчетных режимах работы.

При уменьшении числа оборотов наступает рассогласование первых и последних ступеней. В силу уменьшения эффективности сжатия осевая скорость в последних ступенях больше, чем на подобных режимах работы. А значит углы атаки получаются отрицательные.

Эти углы приводят к запиранию канала по расходу и отклонению расходной характеристики от линейной.

На критических и сверхкритических углах атаки отрывы закупоривают проходные сечения решёток, что дополнительно снижает расход через первую ступень.

Волна давления идёт от К к ВХ.

Помпаж возникает тогда, когда по большей части срыв возникает на спинках в кольцевом сечении. Если срыв со спинок возникает в окружном направлении в ограниченном пространстве, то это приводит к развитию вращающегося срыва.

57. Помпаж компрессора на малой частоте вращения ротора. Различие в газодинамической устойчивости компрессоров разной напорности. Влияние густоты решеток первых ступеней на запас газодинамической устойчивости.

Помпаж - это разность расхода на входе в компрессор ( ) и на выходе из него ( ).

Из уравнения неразрывности выражаем:

П о оборотам выше чем т.к.

При уменьшении оборотов плотность становится меньше.

При

При

Осевая скорость на последних ступенях больше ( ) чем при расчётных режимах работы. А значит углы атаки получаются отрицательными, что является следствием запирания канала по расходу.

В озникновение помпажа состоит из двух этапов:

При малых углах набегания потока появляется конфузорность потока F₁>F₂. Срыв происходит на корытце лопатки. Всё это приводит к уменьшению расхода через последние ступени.

2 этап:

На передних ступенях углы атаки положительные, т. к. осевая скорость ( ) меньше расчётной. Срыв происходит на спинке лопатки.

На малых оборотах первая ступень прокачивать не будет, т.к. там положительные углы атаки и срыв со спинки лопатки, которые и вызывают окончательно помпаж.

На малых оборотах имеем помпаж на первых ступенях.

ЛСР позволяет определить тот диапазон изменения , в котором возможна устойчивая работа ОК на установившихся режимах. Для количественной оценки газодинамической устойчивости ОК вводится критерий - запас газодинамической устойчивости:

где , - значения параметров в рабочей точке на ЛСР;

, - значения параметров на ГГУ для тех же значений .

На ХК показывает относительное удаление РТ по напорной кривой от ГГУ при заданной .

Чем маневреннее ЛА, для которого предназначен двигатель, тем больше потребный . Для современных ГТД ~8...30%.

Режим работы ОК зависит только от значения , а изменяется при изменении п и Т_вх

На расчетном режиме работы двигателя ( ) углы набегания потока на рабочие лопатки всех ступеней расчетные ( ), что обеспечивает безотрывное обтекание лопаток и расчетный запас газодинамической устойчивости ОК .

При значительно ниже , из-за рассогласования в работе первых и последних ступеней высоконапорного ОК, углы набегания на первых ступенях существенно возрастают ( ), а на последних – уменьшаются ( ) и рабочая точка пересекает ГГУ. Это приводит к срыву потока с профиля РЛ и может вызвать «помпаж» компрессора (резко уменьшаются , , ). При «помпаже» возникают интенсивные низкочастотные колебания давления и расхода воздуха во всем тракте ГТД, которые могут привести к остановке двигателя и к деформациям элементов ОК.

Расположение ЛСР на характеристике ОК зависит от напорности компрессора ( ).

Универсальная характеристика нерегулируемого компрессора с нанесенной на нее ЛСР позволяет определить диапазон значений п, чисел М, высот Н, при которых не выходит за ГГУ, то есть компрессор работает устойчиво. В эксплуатации не всегда удается удержаться в заданном диапазоне, например, при запуске двигателя (точка Н на ХК), поэтому в ВРД с высокими значениями применяется регулирование компрессора.

58. Помпаж компрессора на повышенной частоте вращения ротора. Помпаж на переходных режимах, влияние параметров камеры сгорания. Общий принцип влияния на газодинамическую устойчивость параметров других узлов, образующих напорную сеть компрессора.

Помпаж - это разность расхода на входе в компрессор ( ) и на выходе из него ( ).

На малых оборотах и открытой заслоне компрессор сам дросселируется. При больших оборотах заслонка вызывает помпаж на последних ступенях. Z – последние ступени.

Н а больших оборотах осевая скорость на последних ступенях уменьшается больше, чем надо. Из-за чрезмерно большого сжатия мы получаем положительные углы атаки.

Помпаж последних ступеней.

Плотность потока может повышаться не только за счёт увеличения частоты вращения.

В любой гидросети, давление за насосом должно возрастать, входное давление неизменно, значит выходное давление увеличивается, а значит и потерь больше.

Напорность компрессора возрастает, плотность за компрессором возрастает, осевая скорость за компрессором падает. Это следует из уравнения наразрывности ( ).

При повышении сопротивления за компрессором последние ступени могут работать на сверхкритических углах атаки. => срыв со спинки и помпаж.

Е сли неаккуратно быстро закрыть сопло, то получим помпаж.

Подвод тепла к движущемуся потоку сопровождается потерей Р_полез, так называемым тепловым сопротивлением.

При сверхкритическом подогреве, кроме увеличения сопротивления ещё будет уменьшение расхода за КС.

Долго так продолжаться не может и волна торможения пойдёт из выхода КС к выходу из компрессора. => положительные углы атаки, срыв со спинки лопатки, помпаж.

При увеличении подачи топлива в КС расход воздуха в начальный момент времени остаётся прежним.

Значит резкий заброс топлива недопустим, иначе получим помпаж.

При уменьшении подачи топлива помпаж устраняем, но избыточную мощность турбины уменьшаем, а значит время разгона возрастает.

ГГУ - линия, соединяющая точки начала срыва на напорных кривых.

ЛСР – линия совместной работы компрессора с узлами системы.