馬健

摘要：渦軸8系列發(fā)動(dòng)機(jī)為自由渦輪式的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，具有性能比較先進(jìn)，尺寸小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，使用維護(hù)方便的特點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)由一級(jí)跨音軸流壓氣機(jī)和一級(jí)超音離心壓氣機(jī)組成的混合式壓氣機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、增壓比高、性能平穩(wěn)的特點(diǎn)。本文根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)工作原理分析喘振的原因并提出維護(hù)建議及防止喘振的措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)喘振 空氣壓力故障

中圖分類號(hào)：V32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2011)2(c)-0000-00

1失速與喘振的概述

工作葉輪進(jìn)口處相對(duì)失速的方向與葉片弦線之間的夾角叫做攻角。影響攻角的因素有兩個(gè)：一是轉(zhuǎn)速，另一個(gè)是工作葉輪進(jìn)口處的絕對(duì)速度（包括大小和方向）。在攻角過大的情況下，會(huì)使氣流在葉背處發(fā)生分離，這種現(xiàn)象叫做失速。失速區(qū)九朝著與葉片旋轉(zhuǎn)方向相反的方向移動(dòng)。這種移動(dòng)失速比周圍速度要小，所以站在絕對(duì)坐標(biāo)系上觀察時(shí)，失速區(qū)以較低的轉(zhuǎn)速與壓氣機(jī)葉輪做同方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為旋轉(zhuǎn)失速。

2發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部空氣系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，外界空氣經(jīng)直升機(jī)上的進(jìn)氣道流入壓氣機(jī)，首先在軸流壓氣機(jī)中得到壓縮，然后再進(jìn)入離心壓氣機(jī)被進(jìn)一步壓縮。壓縮后的高壓空氣進(jìn)入燃燒室，與燃油混合燃燒，生成高壓高溫的燃?xì)?。從燃燒室出來的燃?xì)饬飨驕u輪，首先在燃?xì)獍l(fā)生器渦輪中膨脹做功，帶動(dòng)壓氣機(jī)工作；然后燃?xì)膺M(jìn)入自由渦輪中進(jìn)一步膨脹做功，從而向外提供功率，驅(qū)動(dòng)直升機(jī)旋翼等工作。

2.1 篦齒（或稱迷宮）封嚴(yán)裝置的密封原理。篦齒封嚴(yán)裝置（或稱迷宮封嚴(yán)裝置）是利用篦齒前后空氣的壓差來達(dá)到密封目的。增壓空氣從壓力高的一側(cè)通過篦齒裝置很小的間隙流向壓力低的一側(cè)，空氣的流量被限制得盡可能小，而且始終沿從壓力高到壓力低的方向流動(dòng)，如此，壓力較低的那一側(cè)（例如滑油腔）就被空氣密封，滑油不能從篦齒處泄出。

2.2發(fā)動(dòng)機(jī)前部的內(nèi)部空氣流路。引用軸流壓氣機(jī)后的壓縮空氣（P1′），用于壓氣機(jī)前后軸承篦齒封嚴(yán)裝置的密封。壓縮空氣經(jīng)離心壓氣機(jī)葉輪前面的間隙進(jìn)入，一部分對(duì)壓氣機(jī)后軸承密封，另一部分經(jīng)軸上的孔進(jìn)入軸流壓氣機(jī)軸內(nèi)腔，對(duì)壓氣機(jī)前軸承進(jìn)行密封，同時(shí)加溫壓氣機(jī)軸流轉(zhuǎn)子前端的整流帽罩，防止低溫時(shí)結(jié)冰。

2.3發(fā)動(dòng)機(jī)中部的內(nèi)部空氣流路。引用離心壓氣機(jī)后的壓縮空氣（P2），用于甩油盤篦齒封嚴(yán)裝置的密封（密封燃油）、燃?xì)獍l(fā)生器后軸承篦齒封嚴(yán)裝置的密封、燃?xì)獍l(fā)生器渦輪導(dǎo)向器和渦輪盤的冷卻。

2.4發(fā)動(dòng)機(jī)后部的內(nèi)部空氣流路。引用P2壓縮空氣密封自由渦輪前軸承、利用外界大氣Po冷卻燃?xì)獍l(fā)生器后軸承座和自由渦輪導(dǎo)向器。自由渦輪前軸承的密封空氣，是利用裝在渦輪機(jī)匣上的引氣接頭將P2空氣引出，經(jīng)外部空氣導(dǎo)管送到減速器機(jī)匣上的空氣接頭，再經(jīng)機(jī)匣內(nèi)部通道送到自由渦輪前軸承篦齒封嚴(yán)裝置進(jìn)行密封。

3壓氣機(jī)放氣活門

3.1放氣活門的作用

放氣活門的作用，是在燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速較低時(shí)放掉一部分軸流壓氣機(jī)出口的空氣

（P1′），防止壓氣機(jī)喘振。同時(shí)也有利于起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子加速。

壓氣機(jī)工作時(shí)P2/Po與NG的關(guān)系如圖1所示。

圖1

虛線所示為放氣活門關(guān)閉時(shí)情況，在Ng較低（P2/Po較?。r(shí)，壓氣機(jī)工作線離喘振線較近，因此容易進(jìn)入喘振區(qū)。當(dāng)放氣活門打開時(shí)，空氣流量G′增加，因而壓氣機(jī)工作線離喘振線較遠(yuǎn)，喘振裕度較大，工作中就不會(huì)發(fā)生喘振。

放氣活門安裝在壓氣機(jī)機(jī)匣錐形段上方，放氣活門打開時(shí)，部分P1′空氣經(jīng)活門排入外界大氣。放氣活門開閉界限根據(jù)P2/Po值確定，與一定工作條件（大氣溫度、高度）下的Ng對(duì)應(yīng)。

調(diào)定的P2/Po≈6.1

地面標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，加速過程中，Ng≈92%時(shí)活門關(guān)閉。減速過程中，Ng≈91%時(shí)活門打開

3.2氣動(dòng)式放氣活門

氣動(dòng)式放氣活門根據(jù)P2和Po空氣壓力自動(dòng)控制活門的關(guān)閉和打開。放氣活門控制部分有感受P2和Po的膜盒組，膜盒內(nèi)部作用著P2空氣壓力，膜盒外部作用著Po空氣壓力，當(dāng)P2/Po上升到調(diào)定值時(shí)，膜盒因伸長(zhǎng)而關(guān)小薄膜控制腔的泄漏口，控制腔（節(jié)流嘴B下游）壓力升高，薄膜左移關(guān)閉活塞腔（節(jié)流嘴A下游）的泄漏口，活塞腔內(nèi)壓力升高，活塞克服彈簧力下移，通過扇形齒輪將活門關(guān)閉。

3.3放氣活門工作界限

放氣活門關(guān)、開界限的檢查要在飛行中進(jìn)行，檢查時(shí)應(yīng)關(guān)閉所有空氣引氣開關(guān)，而且要緩慢地改變NG轉(zhuǎn)速。

4喘振的原因及預(yù)防措施

4.1產(chǎn)生喘振的原因

喘振的根本原因是由于氣流攻角過大，在葉背處發(fā)生分離而且這種氣流分離擴(kuò)展道整個(gè)葉柵通道。因此壓氣機(jī)葉柵完全失去擴(kuò)壓能力，不能將氣流推向后方，克服后面較強(qiáng)的反壓，由于流量急劇下降。不僅如此，由于動(dòng)葉葉柵失去擴(kuò)壓能力，后面的高壓氣體可能倒流至前面。這樣，壓氣機(jī)后面的反壓降的很低，整個(gè)壓氣機(jī)流路這一瞬間變得通暢。

4.2喘振發(fā)生條件

喘振發(fā)生條件有：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減小而偏離設(shè)計(jì)值，相對(duì)速度的方向變陡，流量系數(shù)變?。粔簹鈾C(jī)進(jìn)口總溫升高，熱空氣難以壓縮，壓氣機(jī)增壓比小于設(shè)計(jì)值；壓氣機(jī)空氣流量驟然減小，如推油門過快，供油量增加過猛；發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口流場(chǎng)畸變；著陸滑跑速度低時(shí)仍用高反推；進(jìn)氣口結(jié)冰；發(fā)動(dòng)機(jī)翻修質(zhì)量差，外來物損傷，防喘機(jī)構(gòu)工作不正常等。

4.3防喘措施

由于壓氣機(jī)是根據(jù)設(shè)計(jì)點(diǎn)的氣動(dòng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，當(dāng)工作在非設(shè)計(jì)狀態(tài)時(shí)，各級(jí)的速度三角形和設(shè)計(jì)點(diǎn)不同，既是非設(shè)計(jì)點(diǎn)的參數(shù)與壓氣機(jī)的幾何形狀不協(xié)調(diào)，這時(shí)各級(jí)的流量系數(shù)大大偏離了設(shè)計(jì)值，造成氣流攻角過大或過小，產(chǎn)生了喘振。

防喘的原理是壓氣機(jī)在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下通過一些措施也能保持與壓氣機(jī)幾何形狀相適應(yīng)的速度三角形，從而使攻角不要過大或過小。防止壓氣機(jī)失速和喘振的方法常用放氣活門、壓氣機(jī)靜子葉片可調(diào)和采用多轉(zhuǎn)子。

參考文獻(xiàn)

[1]發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)手冊(cè).