2.15.4. Влияние неравномерности потока перед компрессором

При работе двигателя поле скоростей и давлений в потоке перед компрессором оказывается существенно неравномерным вследствие возмущений, вносимых криволинейными каналами воздухозаборника, нарастания пограничного слоя на его стенках, сложной системы скачков уплотнения (на сверхзвуковых скоростях полета) и т.д. Эта неравномерность усиливается при полете с большими углами атаки и скольжения.

Рассмотрим механизм радиальной неравномерности на работу компрессора.

Если неравномерность такова, что вызывает увеличение углов атаки лопаток, где имелся большой запас по срыву потока, и, наоборот, уменьшение в тех областях, где лопатки работали (в равномерном поле) почти с критическими углами атаки, то запас устойчивости ступени в целом возрастает. Однако в большинстве случаев на практике при возникновении радиальной неравномерности зона пониженных осевых скоростей располагается в переферийной части лопаток ступени, где и в равномерном поле скоростей раньше всего достигаются критические углы атаки.

Второй важной особенностью работы компрессора с таким полем скоростей является значительное уменьшение радиальной неравномерности при прохождении потока через осевую ступень. Уменьшение осевой скорости перед ступенью ведет к увеличению степени повышения давления, тем более резкому, чем круче протекает характеристика ступени. Поэтому в зонах с пониженными значениями значениями полного давления и абсолютной скорости ступень будет сообщать воздуху больше энергии и обеспечит большее повышение давления, чем в зонах с повышенными значениями абсолютной скорости. В результате неравномерности поля полных давлений воздуха за ступенью будет уже значительно меньше, чем перед ступенью. Поэтому радиальная неравномерность потока на входе в многоступенчатый компрессор оказывает существенное влияние только на работу первых его ступеней, а к 3-й или 4-й ступени уже почти полностью сглаживается.

Механизм воздействия окружной или смешанной неравномерности на работу ступени и компрессора более сложен, так как в этих случаях нарушается осевая симметрия потока, а обтекание лопаток рабочих колес приобретает существенно нестационарный характер из-за периодического попадания их в зоны повышенных и пониженных абсолютных скоростей.

Рабочие лопатки периодически попадают в зону пониженных осевых скоростей, т.е. периодически обтекаются с повышенными углами атаки.

В некоторых случаях (например, при отклонении струи газов, выходящих из сопла, в устройствах для реверса тяги, при отражении ее от поверхности земли у самолетов вертикального взлета и посадки, при неблагоприятном ветре на режиме висения вертолета и т.п.) возможно возникновение неравномерности поля температур на входе в компрессор вследствие попадания горячих газов (или подогретых ими воздушных струй) в воздухозаборник.

Попадание горячих газов или подогретых струй воздуха на вход в компрессоре приводит не только к снижению степени сжатия компрессора, но и к резкому снижению запаса устойчивости.