Теория газотурбинных двигателей - стр. 15
Течение воздуха в компрессоре из-за относительного перемещения рабочих и неподвижных лопаток всегда является нестационарным. В дополнение к этой нестационарности, характеризуемой частотами колебаний порядка нескольких тысяч герц, в условиях эксплуатации может возникнуть нестационарность со значительно меньшими частотами, вызванная, например, периодическими колебаниями давления на входе при нарушении устойчивости течения в воздухозаборнике, нестацинарностью процесса в камере сгорания, а также носящими случайный характер пульсациями потока и крупномасштабной турбулентностью, возникающими при срывах потока в каналах воздухозаборника, при повышенной турбулентности атмосферы и т. п.
Обрыв лопаток обычно приводит к таким разрушениям элементов проточной части, в результате которых (если двигатель продолжает работать) степень сжатия и КПД компрессора резко падают, а запас устойчивости существенно снижается; во многих случаях это приводит к нарушению устойчивости работы компрессора. Незначительные повреждения (забоины) приводят к менее резкому ухудшению параметров компрессора, но при большом их количестве также могут служить причиной заметного снижения КПД и запаса устойчивости. К такому же результату приводит увеличение радиальных зазоров или сильная коррозия лопаток.
Влиянию абразивного износа лопаток особенно подвержены компрессоры вертолетных двигателей. Это происходит потому, что вертолеты в большинстве случаев базируются на грунтовых площадках, не имеющих твердого покрытия, и длительное время работают вблизи земли.
При прохождении через двигатель 100 кг пыли степень сжатия компрессора уменьшается на 8% и КПД – примерно на 3%.
Регулирование компрессоров
С целью уменьшения рассогласования ступеней многоступенчатого компрессора на нерасчетных режимах в авиационных газотурбинных двигателях применяются различные способы регулирования компрессоров:
а) повышение запасов устойчивости компрессора;
б) снижение уровня вибронапряжений в лопатках;
в) повышение КПД компрессора на нерасчетных режимах работы двигателя;
г) изменение соотношения между приведенной частотой вращения и степенью повышения давления воздуха на рабочих режимах.
К основным способами регулирования компрессоров относятся:
а) перепуск воздуха из проточной части компрессора;
б) поворот направляющих или рабочих лопаток;
в) изменение соотношения между частотой вращения ступеней компрессора.
Перепуск воздуха является одним из наиболее простых способов регулирования компрессора. Устойчивая работа компрессора обеспечивается только при приведенных оборотах больших, чем обороты нижнего срыва. При меньших значениях приведенных оборотов расход воздуха через расположенную за компрессором турбину оказывается меньшим, чем на границе устойчивой работы компрессора. Устойчивую работу двигателя в этой области можно обеспечить, перепустив часть воздуха из проточной части компрессора мимо турбины через клапаны перепуска воздуха [2], управляемые системой автоматического регулирования двигателя. Клапаны перепуска воздуха часто выполняют в виде стальной ленты, закрывающей окна в статоре компрессора.