航空發動機防喘振放氣裝置為什麼要安置在壓氣機中部?


我試試在不用公式不用數學的條件下盡量解釋清楚

首先喘振是咋回事

當來流速度過低,而渦輪機轉數不變,氣流和葉片就不是正對著的了。就會產生一定的攻角,或者叫誤差角,這會產生葉片背部(吸面)局部的分離流,也就是一團渦流,當這團渦流變大,就會阻塞流道,無法加壓,後面高壓區的流體會往前噴,然後後面壓力低了,繼續增壓,再分離,再噴。一直循環下去,下圖是喘振的循環流程。

這是第一級壓氣機的情況。

而第一級壓氣機不好好加壓,那麼同樣質量流的空氣,就會有大得多的體積流,因為壓力低導緻密度低嘛。最後一級壓氣機跟第一級比,正好相反,來流的速度太快了,導致葉片正面(壓面)形成分離流。下圖為最後一級葉片,綠色為理想情況,紅色為真實情況,氣流沒對準,會在壓面形成分離氣團。

壓氣機中部放氣,讓第一級壓氣的背壓變低,可以好好增壓,再讓最後一級的來流速度變低,對準葉片。還有更進一步的解決方案,把中間抽出來的氣,放到第一級入口,又提高了第一級的來流速度。

此外可變角度壓氣機定子也可以緩解這個問題,結構如下圖。

來流和轉數不配,它改變角度,雖然相對速度低了,但是角度還是對的。

或者多軸方案,每級的靈活度更高,根據來流可以配自己的轉數,不會轉數綁定。羅羅的三軸航發就有這個巨大的優點,省略了大量的可變定子結構。既然提到羅羅,給個露臉的機會吧。


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