Неустойчивая работа ОК (помпаж)

При снижении расхода воздуха ниже определенной величины работа ОК становится неустойчивой и возникает явление, называемое помпажом.

При помпаже появляются сильные низкочастотные колебания давления и скорости воздуха в ОК и прилегающих к нему элементах двигателя. Пульсация потока вызывает вибрации лопаток ОК и тряску двигателя, что может привести к поломкам ОК и всей силовой установки. Внешними проявлениями помпажа являются периодические сильные хлопки, резкое повышение температуры газов и снижение оборотов двигателя вплоть до срыва и затухания пламени в камере сгорания и самовыключения двигателя. ПомпажОК в эксплуатации недопустим.

    Исследования показывают, что первостепенную роль в появлении помпажа играют срывы потока воздуха с лопаток ОК, возникающие при малых Gв. Срывы потока с лопаток возникают и при больших Gв, однако влияние срывов на работу ОК в этих двух случаях совершенно различно.

    Уменьшение Gв приводит к такому изменению скорости потока, при котором углы атаки лопаток РК и НА увеличиваются. Возникает срыв потока со спинок лопаток первых ступеней ОК. Вместе с тем поток воздуха в силу инерции стремится оторваться от спинки лопатки, что способствует образованию и развитию вихревых областей. Эти области проникают внутрь ОК, заполняя его проточную часть. Происходит периодически повторяющаяся «закупорка» проточной части ОК вихревыми областями. Через эти области воздух из-за ОК периодически прорывается в сторону входа. В результате возникают автоколебания воздушного столба, приводящие к неустойчивой работе ОК.

    При увеличении Gв(по сравнению с расчетным) угол атаки лопаток РК уменьшается и затем становится отрицательным. Это приводит к срыву потока с корыта лопаток, но при этом поток силами инерции прижимается к лопаткам. В результате срывные области у корыта лопаток не могут развиваться и носят местный характер, как правило, .не нарушающий устойчивой работы ОК.

В многоступенчатом ОКпомпаж вначале возникает в одной или нескольких ступенях, но появление неустойчивой работы одной ступени вызывает колебания параметров во всей проточной части, и помпаж охватывает весь ОК. Ступенью, в которой в первую очередь возникает помпаж, будет та, в которой ранее всех появляется развитый срыв со спинок лопаток при малых G_в через эту ступень.

Уменьшение π_кможет происходить в результате снижения оборотов ротора ОК и повышения Т₁*, т.е. в результате уменьшения n_пр. Следовательно, помпаж на первых ступенях ОК может возникнуть при снижении оборотов, повышении температуры наружного воздуха и скорости полета.

Увеличение π_к происходит при повышении оборотов и снижении Т₁, т.е. в результате повышения n_пр.Следовательно, помпаж на последних ступенях ОК может возникнуть приn>n_расч, малых Т_н и малых V_п .

Помпаж, возникающий при малых n_пр на первых ступенях, называют нижним помпажом, а при больших n_пр – верхним помпажом. Возникновение верхнего помпажа в ОК наблюдается редко, в то время как при малых n_пр устойчивая работа большинства ОК без специальных средств регулирования невозможна.

Возникновению помпажа способствует нарушение равномерности потока на входе в ОК из-за его отрыва или турбулизации во входном устройстве двигателя, вызываемых эксплуатационными, конструктивными или технологическими причинами (острые кромки, различные стойки, значительные вмятины, забоины, обледенение входного канала и т.п.). Неравномерность поля скоростей перед ОК может быть следствием значительных углов между набегающим потоком и осью входного устройства при больших углах атаки самолета, а также в результате попадания на вход ОК выхлопной струи от двигателей другого близко летящего самолета.

Всякое искажение расчетного распределения скоростей на входе в ОК независимо от причин, его вызвавших, существенно сужает диапазон устойчивой работы ОК и это необходимо учитывать в процессе эксплуатации.