MikVolg, и всем интересующимся.
Постараюсь коротенько ввести в курс физики явления, частности в дальнейшем «вычисляются» легко.
Примем за аксиому – «помпаж есть срыв потока со спинки лопатки(ок) рабочего колеса компрессора». Вообще компрессор состоит из ступеней, которые в свою очередь включают рабочее колесо и направляющий (спрямляющий) аппарат. Нас интересует колесо так как оно подвижно (вращается) и все неприятности происходят именно на нём. На рисунке 1.а показано «правильное» напрвление потока, обозначенное вектором скорости W, которое является результирующей векторов осевой скорости потока в компрессоре Wa и круговой скорости вращения колеса U. На рисунке 1.б показано условие возникновения помпажа – вектор результирующей скорости имеет угол относительно «правильного» направления, в итоге срыв потока со спинки лопатки – помпаж компрессора.
Теперь посмотрим какие могут быть причины возникновения подобных неприятностей.
- Первый вариант: уменьшение осевой скорости потока, т.е. расхода воздуха через компрессор. Это может быть большой угол атаки входного устройства (ВУ) двигателя, затенение ВУ фюзеляжем, обледенение ВУ, попадание постороннего рпедвета в ВУ, отказ клапанов перепуска воздуха (об этом чуть ниже), .............. Данная ситуация проиллюстрирована на рисунке 2.б.
- Второй вариант: рост оборотов ротора, т.е. круговой скорости не пропорционально расходу воздуха (рисунок 2.в). На старых моторах такое явление происходило из-за несовершенства управления расходом топлива и работой механизации компрессора. На современных подобная ситуация возможна из-за отказа в системе управления. В моём опыте такое случилось только однажды, по счастью на земле при гонке двигателя. Разрушился дроссель приёмистости в регуляторе двигателя НК8-2У, при резкой даче газа (при проверке приёмистости РУД переводится за одну секунду с малого газа на взлётный) топливо начало безконтрольно поступать в камеру сгорания, мощность на турбине резко возросла, что соответствеено вызвало слишком быстрый прирост оборотов при всё ещё не достаточном расходе воздуха. Ощущение как будто по самолёту дали очередь из очень крупного калибра. Кстати приёмистость двигателя ограничена в основном иммено угрозой возникновения помпажа по этой причине.
Теперь про механизацию компрессора.
Двигатель создаётся как-бы «с конца», т.е. с максимального режима – «взлётный». На этом режиме мотор выдаёт максимум с максимальным «нагружением» конструкции, максимальным расходом воздуха, максимальным крутятящим моментом ....... Нас в данной ситуации интересует расход воздуха, как мы договорилиь он максимален. При этом углы атаки лопаток компрессора идеально соответствуют условиям потока для создания максимальной тяги. Но! Углы установки лопаток на рабочих колёсах неизменны. При уменьшении режима неизбежно падает расход воздуха и при достижении некоторой величины возникают условия возникновения помпажа. Обороты конечно падают тоже, но не настолько чтобы сохранялся «идеальный» треугольник скоростей на рис.1.а.
Вследствии этого конструкторы придумали клапаны перепуска воздуха за компрессором, которые открываются на режимах примерно ниже номинала и «искусственно» увеличивают расход воздуха через компрессор для увеличения осевой скорости потока и возможности управления ей. Эти клапана просто-напросто перепускают воздух из-за компрессора внутреннего контура в наружный, или в атмосферу в случае одноконтурного двигателя. Уважаемый
310 упомянул процедуру при возникновении помпажа
310 сказал(а):
включается дополнительный отбор воздуха
Т.е. помочь клапанам перепуска ещё и клапанами отбора увеличить расход воздуха (осевую скорость) и перевести режим работы компрессора с рисунка 2.б на рисунок 2.а.
Естестенный износ двигателя также увеличивает риск возникновения помпажа. Например упомянутые уважаемым
Экзотом перетекания на законцовках лопаток вседствии износа уплотняющего слоя. При этом уменьшается напорность (степень сжатия) компрессора и он становится «легче». При резком увеличении режима избыток мощности на турбине превышает потребный и, как следствие, рост оборотов опережает расчётный – возникает условие возниковения помпажа как на картинке 2.б.
В комплекте с клапанами перепуска работают лопатки регулируемого направляющего аппарата (РНА), которые одновременно являются лопатками статора нескольких начальных ступеней компрессора. Из названия видно что они могут изменять угол установки в зависимости от режима работы двигателя. Они призваны создавать оптимальные углы атаки на рабочих колёсах и таким образом ещё более улучшать устойчивость компрессора к помпажу.
Это всё конечно-же достаточко упрощённо, хотя даёт вполне наглядную картинку газодинамических процессов в двигателе.
Надеюсь получилось понятно и мои стёртые до локтей пальцы пострадали не зря.
Ну и художник из меня тоже не очень ......