Помпаж компрессора

Межлопаточные каналы всех ступеней компрессора профилируются исходя из расчетного режима работы (номинального режима).

При работе компрессора на нерасчетном режиме параметры потока воздуха (давление, температура, скорость и плотность) в течениях проточной части изменяются. Проходные сечения, подобранные для расчетного режима, в этом случае не будут соответствовать новым значениям параметров воздушного потока, и при изменении углов набегания потока на лопатки возможен его срыв и образование завихрений. Как правило, эти срывы и завихрения потока при неблагоприятных условиях происходят на части ступеней, вызывая неустойчивую работу, или помпаж, всего компрессора.

Наибольшее влияние на возникновение помпажа оказывает частота вращения ротора. При уменьшении ее по сравнению с расчетными значениями уменьшаются расход воздуха, степень повышения давления и мощность, потребляемая компрессором.

Уменьшение Gв приводит к уменьшению осевой скорости и разрыву потока, что и вызывает появление срывов на первых ступенях компрессора. При этом последние ступени могут работать в турбинном режиме или в режиме запирания.

Срыв потока проиходит и при постоянной частоте вращения при изменении расхода воздуха Gв, связанном с изменением атмосферных условий или с особенностями работы и управления двигателем.

При уменьшении расхода воздуха срыв происходит со спинок лопаток (возможно запирание компрессора и выброс воздуха в атмосферу), а при увеличении - со стороны корытца лопаток (такой срыв является местным и его распространение из-за центробежных сил маловероятно, но к.п.д. компрессора все же снижается).

Необходимо знать:

- эксплуатационные причины помпажа;

- признаки возникновения помпажа;

- последствия помпажа.

Компрессор двигателя ТВ2-117А имеет конструктивные меры борьбы с помпажем: клапаны перепуска воздуха (КПВ) и поворотные лопатки ВНА и НА.

Эксплуатационные причины помпажа

• запуск двигателя с ранним отключением стартера;

• запуск двигателя при попутной или боковой скорости ветра, превышающей допустимую;

• отказ или неправильная работа агрегатов механизации компрессора (КПВ и поворотных лопаток ВНА и НА);

• попадание посторонних предметов на вход в двигатель;

• повышенный износ лопаток компрессора;

• попадание вертолета в турбулентный воздушный поток;

• увеличение шага несущего винта при неполном повороте корректора газа вправо до упора;

• увеличение шага несущего винта с темпом, превышающим приемистость;

• включение ПОС на взлетном режиме работы двигателя.

Признаки возникновения помпажа

• изменение тона работы двигателя;

• появление хлопков из-за выброса воздуха в атмосферу;

• колебания температуры газа с тенденцией к значительному росту;

• колебания оборотов турбокомпрессора;

• возможна повышенная вибрация.

Последствия возникновения помпажа

• уменьшение мощности двигателя или самовыключение двигателя;

• разрушение элементов компрессора и силовой установки;

• разрушение элементов турбины из-за повышенной температуры.

Клапаны перепуска воздуха

Для предотвращения помпажа при запуске двигателя используется частичный перепуск воздуха за VI ступенью компрессора в атмосферу через два клапана перепуска. При этом уменьшается сопротивление проточной части компрессора, что способствует увеличению расхода воздуха через первые ступени и увеличению значения составляющей абсолютной скорости (с). Относительная скорость (w) будет направлена под расчетным углом к профилю лопатки и срыв потока с лопаток не произойдет.

Перепуск части воздуха из компрессора в атмосферу вызывает понижение мощности и увеличение расхода топлива двигателя. Однако это оправдывается устойчивой работой двигателя и уменьшением потребной мощности стартера.

Перед запуском клапаны открыты, при запуске на оборотах турбокомпрессора 50...56 % КПВ закрываются. Управляются КПВ автоматически от гидросистемы двигателя.

Поворотные лопатки ВНА и НА

Наиболее экономичным способом защиты компрессора от помпажа является изменение углов установки регулируемых лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) и направляющих апппаратов (НА) I-III ступеней.

Изменением углов установки лопаток при изменении режимов работы двигателя или полетных условий обеспечивается плавное, бессрывное обтекание рабочих лопаток и лопаток НА в довольно широком диапазоне частот вращения. Это не только повышает запас устойчивости компрессора по помпажу, но и его к. п. д.

При запуске и на низких режимах работы двигателя лопатки установлены на минимальные углы: лопатки ВНА - -39±1°, лопатки НА I и II ступени - -30±1°, лопатки НА III ступени - -25±1°.

При увеличении оборотов более 76,5 ± 1,5% лопатки начинают поворачиваться в зависимости от Nтк и tн, а когда Nтк=100% и tн=15 °С лопатки устанавливаются на углы 0°.

Управляются лопатки ВНА и НА автоматически двумя гидромеханизмами от гидросистемы двигателя.