Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Помпаж двигателя что такое


Помпаж двигателя самолёта — что это такое и чем грозит

Если коротко, помпаж (pompage —фр.) двигателя — это нарушение правильного течения воздушного потока через турбину турбореактивного двигателя. По различным причинам поток меняет своё направление, встречные потоки создают в двигателе турбулентные завихрения, давление на входе становится равным или даже превышает давление на выходе. Проявляется он сильной вибрацией, хлопками, появлением дыма и падением тяги.

Специалисты различают три вида нарушения воздушного потока в турбореактивном двигателе:

  • Вращающийся срыв — выражается в образовании «срывных зон», вращающихся с меньшей угловой скоростью, относительно ротора. Приводит к снижению напора и сильной вибрации лопаток.
  • Внезапное уменьшение напора и расхода воздуха — приводит к «зависанию двигателя»: расход топлива больше, температура растёт, а тяга не увеличивается.
  • Собственно помпаж двигателя — продольные колебания потока во всём воздушном тракте двигателя.

Впервые этот термин стал применяться в 1946 году.

Возможные последствия

Вибрация, возникающая при помпаже, способна разрушить двигатель. Кроме того, при возникновении помпажа в двигателе стремительно поднимается температура, на сотни градусов в секунду, поэтому, если не принимаются срочные меры, может произойти возгорание двигателя.

Очень опасно возникновение помпажа на земле, во время разбега самолёта перед взлётом.

Бывают ситуации, когда скорость ещё недостаточна для отрыва, но уже слишком велика, чтобы самолёт успел остановиться в пределах полосы. Катастрофа в этом случае практически неизбежна.

Причины

Чтобы понять из-за чего возникает помпаж, нужно разобраться, как устроен турбореактивный двигатель. Ну, хотя бы в общих чертах.

Устройство турбореактивного двигателя

Двигатель подвешен под крылом самолёта или прикрепляется к фюзеляжу. Состоит он из трёх частей — компрессора, камеры сгорания и турбины.

https://pp.vk.me/c636331/v636331966/29f62/AlTU8RumFtY.jpg

Работает он приблизительно так:

  1. Компрессор через воздухозаборники всасывает воздух и под давлением подаёт его дальше, в камеру сгорания.
  2. В камеру сгорания через форсунки впрыскивается авиационный керосин, смешиваясь с воздухом в пропорции 1:14, и смесь эта здесь горит
  3. Продукты сгорания через турбину выбрасываются наружу, образуя реактивную струю, которая и двигает самолёт вперёд, как это и описал в своё время К.Э.Циолковский.

Из-за чего возникает помпаж

Причин возникновения помпажа может быть несколько:

  • работа двигателя с запредельной нагрузкой, например, при выполнении сложных элементов пилотажа;
  • ошибки экипажа;
  • разрушение лопаток турбины вследствие выработки ресурса;
  • попадание в двигатель постороннего предмета, птицы, например;
  • чрезмерно низкое давление воздуха при взлёте в очень жаркую погоду;
  • некоторые атмосферные вихри:
  • на военных самолётах причиной помпажа может быть попадание в воздухозаборник поровых газов от выстрелов или пуска ракет.

Например, при попадании в двигатель птицы, события развиваются следующим образом:

  1. попавшая птица на некоторое время парализует работу компрессора, и воздух перестаёт поступать в камеру сгорания;
  2. соотношение керосина и кислорода в рабочей смеси нарушается и горение прекращается;
  3. керосин продолжает поступать и накапливается в камере сгорания;
  4. возобновляется работа компрессора, и из-за повышенного содержания керосина в рабочей смеси в камере сгорания происходит взрыв, хотя и не настолько сильный, чтобы разрушить двигатель;
  5. поток раскалённых газов сильно раскручивает турбину, это влечёт за собой усиленный приток воздуха в камеру сгорания;
  6. соотношение керосина и кислорода рабочей смеси снова нарушается и горение прекращается опять;
  7. в камере сгорания накапливается керосин…

Если не принять меры, процесс принимает циклический характер, что выглядит как череда непрерывных взрывов, и может привести к повреждению жизненно важных узлов и магистралей.

Не всегда причины, вызывающие помпаж можно предвидеть, поэтому особую важность имеют меры по предотвращению этого опасного явления и борьбе с ним.

Предупреждение

Чтобы не допустить помпажа, в современных двигателях предусмотрено несколько, обычно три, независимых валов турбины. Поэтому при выходе одного вала из строя, остальные в состоянии обеспечить устойчивую работу двигателя. Компрессоры также имеют конструктивные особенности, позволяющие контролировать направление и давление создаваемого потока.

Антипомпажная автоматика без участия экипажа предотвращает возникновение помпажа, выявляя с помощью датчиков, установленных на всём протяжении воздушного тракта, помпажные явления и мгновенно реагируя изменением подачи топлива и настроек компрессора.

Устранение во время полёта

При возникновении помпажа летчик немедленно уменьшает тягу в двигателе или даже на время глушит его. При падении давления, создаваемого компрессором, помпаж пропадает сам собой, нормальная работа двигателя восстанавливается. Современные двигатели оснащены противопожарной автоматикой, которая при пожаре в двигателе прекращает подачу топлива и устраняет возгорание.

Самолёт снижается для набора скорости и производится «холодная продувка двигателя», во время которой он освобождается от паров топлива. Затем подача топлива возобновляется, либо самолёт продолжает полёт на оставшихся в строю двигателях.

Помпаж двигателя может представлять серьёзную угрозу во время полёта, но оснащение современных самолётов средствами контроля и диагностики работы двигателя и наличие дублирующих систем позволяют свести риск к минимуму и сделать полёты безопасными.

Что такое перенапряжение компрессора? (с рисунками)

Волна компрессора - это поток через компрессор, который направлен против направления потока при нормальной работе или колеблющегося потока в обоих направлениях. Волна может привести к состоянию, известному как остановка компрессора, которое останавливает компрессор и может привести к серьезным повреждениям. В случае турбинных двигателей, таких как двигатели реактивных самолетов, скачок, который приводит к остановке двигателя, может привести к остановке двигателя или даже к выходу из строя в случае повреждения. Известно, что этот сбой стал причиной ряда авиакатастроф, в том числе знаменитого аварийного сброса самолета A320 US Airways в реке Гудзон недалеко от Ньюарка, штат Нью-Джерси, в 2009 году.Скачок компрессора также является явлением, известным автомобильным инженерам и энтузиастам, поскольку это может происходить в турбокомпрессорах в автомобильных двигателях.

Скачок компрессора может привести к выходу двигателя из строя в реактивных двигателях.

Авиационные двигатели, особенно турбины и реактивные двигатели, чаще всего являются предметом обсуждения при обсуждении помпажа компрессора.Ряд условий может привести к этому явлению, но в основном это происходит в условиях, когда компрессор перегружен сверх своей способности перемещать больше воздуха. По существу, противодавление сжатого воздуха, который выпускается из компрессора, превышает максимальную производительность компрессора. Это вызывает внезапный и сильный обратный поток воздуха в направлении, противоположном нормальному потоку. В зависимости от серьезности помпажа и других условий это может привести к серии колебательных потоков назад и вперед через компрессор или вызвать остановку или отказ компрессора.

Отказ двигателя в результате скачка компрессора - это явление, связанное с рядом авиакатастроф.

Когда реактивный двигатель испытывает помпаж компрессора, резкое изменение воздушного потока обычно приводит к громкому стучащему шуму и выбрасыванию воздуха или струи пламени из впускного отверстия двигателя.Это может привести к повреждению двигателя и вызвать полный отказ двигателя. В менее серьезных случаях это просто приводит к остановке двигателя или разбрызгиванию. Ранние реактивные двигатели испытывали это явление чаще из-за примитивных систем подачи топлива. В условиях, которые вызывают нагнетание компрессора и приближаются к критической точке, современные реактивные двигатели имеют автоматические системы для измерения подачи топлива, чтобы помочь предотвратить выбросы. Однако мусор, экстремальные условия или отказы другого оборудования могут по-прежнему вызывать помпаж компрессора.

Хотите автоматически сэкономить время и деньги месяца? Пройдите 2-минутный тест, чтобы узнать, как начать экономить до 257 долларов в месяц.

Для автолюбителей явление помпажа компрессора, которое испытывает турбокомпрессор, приводит к "стучащему" звуку от двигателя.

Для автолюбителей явление помпажа компрессора, которое испытывает турбокомпрессор, приводит к "стучащему" звуку от двигателя. Это на самом деле серия шумов от ударов с высокой частотой, когда выхлопные газы в турбокомпрессоре колеблются, заставляя механизм останавливаться и запускаться или ускоряться и замедляться, что приводит к очень неравномерной подаче наддува или мощности. Это может происходить в любой закрытой системе, использующей компрессор с потоком в определенном направлении при нормальной работе.Любое повышение давления против направления потока, которое вызывает изменение этого потока через компрессор, можно назвать скачком компрессора.

Струйный компрессор, который подает воздух под высоким давлением в камеры сгорания, является основным компонентом реактивных двигателей. ,

взлет самолета - что это? Причины, последствия, решения

Взрыв двигателя самолета - что это? Под определением следует понимать выход из строя турбореактивного двигателя летательного аппарата судна, нарушение стабильности его работы. Типичными признаками такой неисправности являются появление хлопков, дыма, снижения тяги, сильных вибраций.

Покрытие авиационного двигателя - что это? На самом деле, корень проблемы заключается в потере постоянного потока воздуха через турбину.Без принятия экстренных мер это может привести к возгоранию и разрушению двигателя.

Подъем двигателя самолета: причины

Среди возможных причин, которые могут привести к неисправности, стоит выделить:
  • уход воздушного судна в непроходимую траекторию, при которой максимальные нагрузки на двигатель оказываются;
  • повреждение лопаток рабочего колеса в связи с окончанием срока их службы или неисправностью;
  • попадание в двигатель посторонних предметов;
  • сильные порывы бокового ветра;
  • критически низкое давление окружающего воздуха.

Какие решения используются в авиации для предотвращения скачков напряжения?

Использование в конструкции нескольких отдельных валов является основным решением, которое помогает предотвратить помехи двигателя самолета. Что это? Валы в двигателе движутся с разными скоростями независимо друг от друга. Каждый из них несет часть турбины и компрессора двигателя. Современные самолеты обычно устанавливают агрегаты, которые содержат 2-3 независимых вала. Если один из них выходит из строя, другие могут поддерживать тягу, необходимую для перемещения корабля в воздушном пространстве.

Как устранить помпаж во время полета?

Взрыв двигателя самолета - что это? Это явление быстро приводит к разрушению двигателя во время полета. В экстренной ситуации пилоты переводят двигатель на пониженную скорость или даже на некоторое время выключают. При своевременном обнаружении проблемы и применении этого подхода, помпаж обычно исчезает сам по себе.

Повышение температуры двигателя при помпаже может составлять несколько сотен градусов в секунду. Поэтому современное огнестрельное оружие устанавливается в автоматических системах пожаротушения.Это позволяет устранить пожар, что дает экипажу больше времени для принятия правильных решений. Когда автоматизация активирована, подача топлива прерывается или уменьшается одновременно.

Самолет может на некоторое время отправиться в свободную вершину, если есть пульсирующий реактивный двигатель. Что это? На борту все двигатели отключены. Самолет начинает постепенно терять высоту, пока огонь не будет ликвидирован. Затем двигатели возвращаются к подаче топлива и возвращаются в нормальный режим полета.

Наконец,

Подъем двигателя может стать довольно серьезной проблемой во время полета.Однако современные достижения науки и техники позволяют справиться с этим явлением. На сегодняшний день самолеты оснащены всевозможными сигнальными устройствами для экипажа, системами пожаротушения, системами, обеспечивающими своевременное отключение агрегата и его перезапуск. р> ,

помпажа и глушения в турбинных двигателях

В турбинном двигателе компрессор аэродинамически выполняет функцию сжатия воздуха до требуемого уровня, когда воздух проходит через различные его ступени. Точно так же, как самолеты с неподвижным крылом, воздух, проходящий через аэродинамические поверхности различных ступеней лопаток компрессора двигателя, может потерпеть неудачу. Когда какой-либо аэродинамический профиль страдает от подобной ситуации, компрессор становится менее эффективным, что позволяет воздуху высокого давления, присутствующему за областью срыва, проталкиваться вперед через компрессор к впускному отверстию.Это называется обратным потоком. Это локальное нарушение воздушного потока обычно называется остановом компрессора.

Это может развиться внезапно и часто характеризуется звуковым симптомом как громкий удар. Приборы двигателя могут показывать ошибочные показания в нескольких стойлах, но в случае одной остановки ситуация заканчивается настолько быстро, что инструменты не успевают отреагировать. Следовательно, число остановок компрессора варьируется от одного до отказа, не регистрирующего никаких изменений в инструментах двигателя, до ряда остановок, приводящих к полной потере сжатия.

Аналогичным образом, полное нарушение сжатия, приводящее к полному обращению потока сжатого воздуха в сочетании с выбросом предварительно сжатого воздуха из впускного отверстия двигателя, называется помпаж двигателя. Эта ситуация возникает из-за того, что компрессор не может продолжать работу против воздуха, который уже сжат, и из-за полной потери компрессии.

Компрессор либо сталкивается с условиями, которые превосходят максимальный предел его возможностей повышения давления, либо загружается таким образом, что он не может поглотить временное возмущение, создавая вращающийся останов.В дальнейшем он может распространяться менее чем за секунду, охватывая весь компрессор. Задержка на поверхностях аэродинамического профиля вращающихся лопастей или неподвижных лопастей компрессора может вызвать скачок напряжения в двигателе, и ситуация останова компрессора может развиться на одном лопасти компрессора, лопастях или на их группе.

Рисунок № 1: аэродинамический профиль

Причины и риски;

На ранних стадиях газотурбинных двигателей это была общая проблема из-за наличия простых аэродинамических и ручных / механических механизмов контроля топлива.Современные двигатели разрабатываются с целью минимизации шансов на развитие условий, которые могут привести к скачку или остановке. Но, тем не менее, в турбинных двигателях всегда существует вероятность помпажа / глушения из-за повреждения посторонними предметами (FOD), неправильной регулировки топлива или неисправности блоков управления топливом. В любое время, когда давление в камере сгорания двигателя увеличивается от давления в области диффузора, может произойти помпаж двигателя.


Поскольку существует более одной причины для помпажа, результирующий звук может варьироваться от попсового удара одиночного карбюратора до скорости пулемета.Шум сопровождается очень заметными колебаниями скорости вращения двигателя и крутящего момента приборов. Повторные выбросы и возникающие в результате переходные крутильные нагрузки от двигателя могут привести к повреждению компонентов воздушного каркаса, поэтому их следует избегать. Двигатель обычно не повреждается в результате помпажа, если только не происходит многократный скачок. Как правило, помпаж указывает на то, что работа двигателя не является нормальной, что необходимо провести расследование, чтобы определить причину, и следует предпринять шаги для исправления состояния, прежде чем выпускать самолет для нормальной работы.

Угол атаки в турбинных двигателях;

Для многих из нас может показаться удивительным, что угол атаки лопастей и лопастей компрессора может изменяться, хотя они надежно закреплены в диске ротора компрессора или кожухах статора. Изменение угла атаки происходит, когда изменяется соотношение между скоростью воздуха, проходящего через лопасти компрессора, и скоростью вращения. Чтобы понять эту взаимосвязь более четко, принято представлять скорость воздуха и скорость вращения стрелками или векторами, длина которых пропорциональна величине скорости воздуха или скорости вращения.Относительная скорость затем отображается вектором, длина которого определяется длиной двух других векторов. Угол атаки аэродинамического профиля представлен углом между векторами скорости и относительной скорости, как показано на рисунке ниже.

Рисунок № 2: Влияние зависимости между скоростью воздушного потока и скоростью вращения ротора компрессора.

На приведенном выше рисунке № 2 угол «а» можно рассматривать как критический угол атаки воздушного потока.Этот угол атаки может увеличиться за пределы критической точки. Угол «b» - это состояние, когда скорость воздуха уменьшается без соответствующего уменьшения скорости вращения, а угол «c» - это состояние, когда скорость вращения увеличивается без соответствующего увеличения скорости воздуха. Любое из этих условий может вызвать остановку компрессора в лопатке или лопатке статора.

Как это происходит в турбинном двигателе?

Чтобы понять это явление, давайте рассмотрим причины и последствия остановки на любой поверхности аэродинамического профиля.Поскольку это известный факт для многих из нас, аэродинамический профиль спроектирован с целью создания подъемной силы путем создания низкого давления на верхней поверхности и высокого давления на нижней стороне. Каждый аэродинамический профиль увеличивает подъемную силу с увеличением угла атаки, пока он не достигнет критического угла. Подъемная сила быстро уменьшается, если угол атаки превышает критический угол атаки. Это происходит из-за разделения воздушного потока, как показано на рисунке № 1. Все мы, как правило, знакомы с этим условием и его дальнейшими последствиями, поскольку оно также применимо к самолетам с неподвижным крылом.Задержка компрессора, происходящая на одном профиле компрессора в турбинном двигателе, аналогична остановке самолета с неподвижным крылом.


Функция секции компрессора газотурбинного двигателя состоит в том, чтобы подавать требуемое количество атмосферного воздуха в секцию камеры сгорания под требуемым повышенным давлением и делать это максимально эффективно. Компрессор способен постепенно увеличивать уровень давления воздуха, проходящего через каждую отдельную ступень компрессора.Это достигается за счет правильного использования характерной способности лопастей и лопастей в форме профиля для подъема.


Подобно тому, как подъемная сила, создаваемая в неподвижном (вращающемся) крыле, выдерживает вес самолета против сил гравитации, сумма всех дополнительных подъемных сил, создаваемых профилями крыла в камере сгорания, поддерживает резервуар воздуха высокого давления внутри камеры сгорания. раздел. До тех пор, пока ничего не случится, чтобы нарушить производительную мощность лопастей или лопастей, воздух под высоким давлением будет поступать из компрессора в камеру сгорания с той же скоростью, с которой он вытекает через турбины, и состояние тонкого баланса будет поддерживается.Если достаточное количество лопастей или лопастей внутри компрессора подвергается срыву, то это состояние равновесия больше не может поддерживаться. Резервуар высокого давления воздуха в камере сгорания имеет тенденцию выпускать воздух вперед через компрессор, что вызывает кратковременную остановку воздушного потока. Когда это состояние происходит, двигатель, как говорят, находится в скачке. Разгрузка резервуара высокого давления в камере сгорания полностью разгружает компрессор и на некоторое время раскручивает аэродинамические поверхности. Компрессор создает противодавление до точки, в которой снова может произойти остановка и результирующий выброс.

Линия помпажа двигателя и рабочая линия;


Нижний предел рабочей области, в которой двигатель может работать достаточно хорошо с удовлетворительными характеристиками, называется линией работы двигателя. Граница рабочей области, где может возникнуть помпаж двигателя, может быть точно расположена и известна как линия помпажа двигателя. Для наиболее эффективной работы газотурбинного двигателя желательно работать как можно ближе к линии помпажа, но без опасности помпажа двигателя при любых определенных условиях эксплуатации или окружающей среды.

Surge Margin;


Запас помпажа определяется как расстояние или область нормальной работы между нормальной рабочей линией двигателя и помпажной линией.

Изменение рабочей линии двигателя;


Линия помпажа конкретного компрессора турбинного двигателя в основном фиксируется как конструктивная особенность. Рабочая линия двигателя может варьироваться в зависимости от нескольких условий.Наиболее значимые из всех условий упомянуты как:

  1. Изменение площади геометрического потока (GFA) сопла турбины первой ступени увеличивает поток воздуха и скорость через компрессор с большим GFA или уменьшает его с меньшим GFA. Уменьшение скорости сквозного потока приводит к увеличению относительного угла атаки при любой заданной скорости вращения и, следовательно, позволяет двигателю работать ближе к линии помпажа.
  2. Повреждение, эрозия или накопление грязи изменяют аэродинамическую линию хорд лопастей и лопастей компрессора.Это также вызывает потерю эффективности компрессора. Эта потеря может привести к скачку напряжения из-за снижения способности компрессора обеспечивать пропорциональный массовый расход воздуха для данной скорости ротора компрессора. Из всех этих условий накопление грязи легко исправимо.
  3. График обогащенного топлива с ускорением имеет тенденцию создавать более высокое, чем обычно, давление в камере сгорания, что приводит к тенденции к воздушному потоку и, следовательно, к скорости воздушного потока в компрессоре, которая должна быть уменьшена.Это имеет тенденцию к увеличению компрессора двигателя. По этой причине важно, чтобы регулировка клапана регулирования давления топлива осуществлялась только на авторизованных предприятиях с соответствующим испытательным оборудованием и инструментами.

Антипомпажные / защитные меры;

а. Система регулируемых направляющих лопаток (VIGV)

Чтобы обеспечить запас по помпажу, угол падения воздуха на входе в первый ротор компрессора должен быть в пределах рабочего диапазона без срывов трансзвукового аэродинамического профиля (первые две ступени компрессора).Поскольку этот рабочий диапазон без срывов зависит от скорости компрессора, становится необходимым изменять угол атаки как функцию скорости компрессора. Обычно это достигается путем изменения углового положения входной направляющей лопатки. Переменная направляющая лопатка расположена перед первым ротором компрессора и состоит из ряда полых лопастей, расположенных с помощью синхронизирующего кольца.

Направляющие лопатки с изменяемым впуском соответствуют углу впуска между впускным воздухом и лопастями первого ротора компрессора, чтобы удовлетворить требования к воздушному потоку сборки ротора компрессора.При низких скоростях газовой турбины требуется большой угол впуска, в то время как при более высоких скоростях компрессора требуемый угол впуска соответственно уменьшается. Так как это правильный угол потока воздуха на входе относительно скорости ротора, который нас интересует. Направляющие лопатки на входе должны изменяться в зависимости от скорости вращения ротора компрессора и температуры воздуха.

б. Межступенчатая система удаления воздуха

Эта система поставляется с турбинным двигателем для улучшения характеристик ускорения компрессора.Система автоматически сбрасывает в компрессор небольшое количество воздуха (около одной десятой) в течение периода в цикле ускорения двигателя, когда более быстрое ускорение компрессора является более желательным, чем небольшая потеря мощности двигателя из-за выпуска воздуха. В стандартный день стравливающие ленты обычно открываются при частоте вращения компрессора ниже 70-80% и закрываются при ускорении выше этого значения, чтобы обеспечить бесперебойную работу турбинного двигателя.

Меры по исправлению положения;


Если во время запуска или полета двигателя произойдет помпаж двигателя, то, как правило, двигатель может быть выведен из скачка путем немедленного уменьшения расхода топлива.Это может быть сделано с помощью дросселя, чтобы немного уменьшить мощность. Затем следует провести расследование, чтобы определить причину помпажа, чтобы можно было предпринять корректирующие действия согласно соответствующему Руководству по техническому обслуживанию двигателя.

  • Хорошо обслуживаемый двигатель, который надлежащим образом отрегулирован, обеспечит полную бесперебойную мощность для установки, в которой он находится. Правильная техника пилотирования является единственным другим компонентом, необходимым для бесперебойной работы двигателя и самолета.

.

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.