航空发动机喘振问题思考范文

《航空精密制造技术》2017年第1期

【摘要】航空发动机喘振是一种特殊情况，对飞机的正常飞行危害性极大。因此，需要加强航空发动机喘振问题的分析研究，寻求合理的解决对策排除故障。本文主要分析喘振对发动机性能带来的影响，从多种角度来探究发动机喘振现象出现的主要原因，可能对飞机带来的影响和危害，通过提升发动机喘振监控，尽可能避免喘振现象出现，确保发动机正常运行。

【关键词】航空;发动机;喘振;气流分离

喘振是一种航空发动机在使用中较为特殊的情况，当发动机严重偏离设计工作状态，压气机前后流通能力不匹配时就会出现叶片边界的流动分离现象，甚至转变为旋转失速直至喘振状态。压气机存在两种形式的失速:一种为单个叶片失速，另一种为旋转失速。最常见的是旋转失速，这种失速由某些只包含少量叶片失速槽道形成的区域组成，并且沿着转子的绝对转动方向以小于转子的转速转动。轴流压气机发生旋转失速之前往往先出现转子叶尖失速。失速可以是突发的，也可以是渐进的，可以有多个失速气团，这些气团可能覆盖部分或全部叶高，而且一个失速气团可能覆盖多个叶片。喘振就是全部压缩系统不稳定并且在此期间通过整个压气机的平均流量发生脉动的流动状态。喘振这种特殊情况的出现，表明发动机工作状态发生波动，气流时断时续，内部压力明显增加。如果飞机在正常飞行中，发动机出现喘振现象，燃气温度迅速升高，发动机转速下降，严重情况下可能导致发动机停止运行。

1喘振机理分析

对航空发动机喘振的研究是通过在发动机上安装传感器，来获取发动机运行时的相关信号，并分析信号的特征参数，判断发动机是否发生喘振。通常选取风扇及压气机出口总压作为喘振检测的征兆信号。当风扇发生喘振时，风扇出口和压气机出口总压下降，排气温度急剧上升，推力迅速下降，发动机转速下降。当压气机发生喘振时，风扇出口总压上升，压气机出口总压下降。由于喘振特征明显，通常采用限制值判断对喘振进行在线监控，将转速、各传感器测点脉动压力值实时录入相应软件，实现对喘振的快速有效判断。

2发动机稳定性研究

当前在发动机设计中，关于喘振的研究主要集中在喘振裕度和流场研究中，其中喘振裕度是对喘振发生可能性的衡量标准，是影响发动机能否稳定工作的关键因素。在设计阶段，设计工作中的指导思想则是通过合理的设计来提高喘振裕度。通过计算流体力学方法研究可调静子叶片对压气机部分转速下喘振裕度的影响，选取最优可调静子叶片安装角，使喘振裕度最大化。

3喘振预防措施

为避免喘振现象发生，应做好防喘和消喘工作。防喘最常用的方法有压气机放气和可调进口导叶。自喷气发动机问世以来，压气机放气一直是在发动机起动和加速期间避免发生喘振的最经常采用的办法。放气位置可设在压气机出口或在中间级的位置。可调进口导叶通过减小进气攻角使喘振线移动，在低攻角下喘振发生于较低的流量系数值。其他防喘方法还有可调静子及改变转子叶片的安装角。消喘系统增加了压气机不稳定工作的信号检测装置，当发动机发生喘振时，综合调节器通过传递来的电信号，减小进气道流通面积，切断主燃烧室的供油，使导流叶片转动，迅速消除喘振。消喘系统在部件实验上已经取得了相当大的成功，可以预见，消喘系统将在发动机整机试验中广泛应用。

4结论

航空发动机喘振是关系到发动机能否稳定工作的重要因素，严重影响飞行安全，为避免安全事故的出现，应着重对发动机结构优化设计，选择合理的控制对策，避免发动机喘振现象出现。随着消喘技术的深入研究和应用，航空发动机的喘振问题将会得到很好的解决。

参考文献:

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作者：刘卓 单位：中国航发沈阳发动机研究所