Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое помпаж авиационного двигателя

Помпаж (авиация)

Помпа́ж (фр. pompage ) — срывной режим работы авиационного турбореактивного двигателя, нарушение газодинамической устойчивости его работы, сопровождающийся хлопками в воздухозаборнике из-за противотока газов, дымлением выхлопа двигателя, резким падением тяги и мощной вибрацией, которая способна разрушить двигатель. Воздушный поток, обтекающий лопатки рабочего колеса, резко меняет направление, и внутри турбины возникают турбулентные завихрения, а давление на входе компрессора становится равным или бо́льшим, чем на его выходе.

В зависимости от типа компрессора помпаж может возникать вследствие мощных срывов потоков воздуха с передних кромок лопаток рабочего колеса и лопаточного диффузора или же срыва потока с лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата.

Основным способом борьбы с помпажом является применение нескольких соосных валов в двигателе, вращающихся независимо друг от друга с различными скоростями вращения. Каждый из валов несет часть компрессора и часть турбины. Первая (от воздухозаборника) часть компрессора (компрессор низкого давления, КНД) соединяется с последней частью турбины (турбина низкого давления). Современные двигатели имеют обычно два или три вала. Валы более высокого давления вращаются с более высокими скоростями, сообщая воздуху высокого давления требуемую кинетическую энергию. Кроме того, предусматривают механизацию компрессора:

  • поворотные лопатки направляющего аппарата компрессора (регулируемый направляющий аппарат, РНА), ограничивающие на переходных режимах расход воздуха на входе в компрессор, а в некоторых двигателях (ТВ3-117, НК-8) обеспечивающие оптимальный угол натекания воздуха на лопатки (улучшая обдувку спинок лопаток, на которых и образуется срыв);
  • клапаны перепуска воздуха (КПВ), сбрасывающие избыточное давление на промежуточных ступенях компрессора двигателя, облегчая прохождение воздуха через компрессор на нерасчётных режимах (расчётным режимом считается работа на номинальной мощности).

Практически на всех двигателях антипомпажные меры приняты комбинированно: например, ТВ3-117 имеет лишь один вал (вал свободной турбины, приводящей трансмиссию вертолёта, в работе самого двигателя не участвует), но РНА имеют целых 4 первых ступени компрессора (из 12-ти), а за 7-й ступенью установлен КПВ.

Возникающие при срыве потока со спинок лопаток вихри неустойчивы и имеют тенденцию к самовозрастанию. Образующаяся вихревая пелена, распространяясь в межлопаточном канале, уменьшает эффективное сечение потока, в результате чего расход воздуха значительно уменьшается. Наступает момент, когда вихри полностью заполняют межлопаточные каналы, подача воздуха компрессором при этом прекращается. В последующее мгновение происходит смывание вихревой пелены, при этом возможен выброс воздуха на вход в компрессор. Повторное и многократное поджатие одной и той же порции воздуха в компрессоре при помпаже приводит к повышению температуры воздуха на входе в компрессор (в результате многократного подвода энергии к одной и той же массе воздуха). [1]

Работа двигателя в режиме помпажа быстро приводит к его разрушению из-за недопустимого повышения температуры газов перед турбиной и потери прочности её лопаток, поэтому при его возникновении двигатель должен быть переведен в режим «малый газ» (на котором помпаж исчезнет сам собой) или отключен. Рост температуры газов может достигать нескольких сот градусов в секунду, и время принятия решения экипажем ограничено.

На современных двигателях предусмотрена противопомпажная автоматика, обеспечивающая автоматическое, без участия экипажа, устранение помпажа путем обнаружения помпажных явлений через измерение давления и пульсаций давления на разных участках газовоздушного тракта; кратковременного (на доли секунды) снижения или прерывания подачи топлива, открытия перепускных заслонок и клапанов, включения аппаратуры зажигания двигателя, восстановления подачи топлива и восстановления режима работы двигателя. Устанавливается сигнализация на приборных досках экипажа и производится запись в бортовых регистраторах параметров полета.

Например, на двигателях Д-36 (двигатель самолётов Ан-72, Ан-74, Як-42), Д-136 (двигатель тяжёлого вертолёта Ми-26), Д-436 (Ан-148, Бе-200) устанавливается сигнализатор помпажа ПС-2-7, по конструкции схожий с вариометром: его контакты замыкаются при большой скорости изменения давления за компрессором и зажигают табло «Помпаж», кроме того, на Ан-72 и Ан-74 режим работы двигателя автоматически снижается до 0,7 номинального, на вертолёте Ми-26 открываются клапаны перепуска воздуха из-за КНД.

На самолёте Ту-22М3 в системе электронного управления двигателями ЭСУД-25 имеется канал АПФ — автоматика помпажа и форсажа, которая в случае появления противотока газов в газовоздушном тракте двигателя (который определяется блоком термопар и штатными датчиками двигателя) автоматически, за время менее 1 сек. отключает подачу топлива и производит перезапуск двигателя, с зажиганием табло «Помпаж». На взлёте эта автоматика блокируется.

Помпаж двигателя самолета: причины

Среди вероятных причин, которые могут привести к возникновению неполадки, стоит выделить:

  • вывод воздушного судна на запредельную траекторию, при которой на двигатель оказываются максимальные нагрузки;
  • повреждение лопастей рабочего колеса по причине окончания их срока службы или неисправности;
  • попадание в движок посторонних предметов;
  • сильные порывы бокового ветра;
  • критически низкое давление окружающего воздуха.

К каким решениям прибегают в авиации для предупреждения помпажа?

Использование в конструкции нескольких отдельных валов является главным решением, которое позволяет предотвратить помпаж двигателя самолета. Что это? Валы в движке перемещаются на разных скоростях, независимо друг от друга. Каждый из них несет на себе часть турбины и компрессора двигателя. На современные самолеты обычно устанавливают агрегаты, которые содержат 2-3 независимых вала. При выходе из строя одного из них, остальные способны поддерживать тягу, которая требуется для перемещения судна в воздушном пространстве.

Читать еще:  Jetta стуки двигателя на холодную

153 секунды падения

Тем не менее в 23:00 Ту-154 вылетел из аэропорта Карши и стал медленно набирать высоту. Примерно в 23:40 лайнер набрал высоту 11 600 метров, но вслед за этим внезапно стал снижаться. Экипаж успел доложить об отказе двигателей и попытках взять ситуацию под контроль. Несмотря на усилия лётчиков, самолёт стремительно терял высоту.

В 23:46 самолёт столкнулся с землёй в пустынной равнинной местности в 68 км северо-восточнее Учкудука. Ту-154 полностью разрушился и сгорел. Все 200 пассажиров и членов экипажа, находившиеся на его борту, погибли.

Расследование катастрофы показало, что на высоте 11 600 метров самолёт потерял скорость и свалился в плоский штопор. Состояние плоского штопора, то есть критический режим полёта, заключающийся в его снижении по крутой нисходящей спирали малого радиуса с одновременным вращением относительно всех трёх его осей, для Ту-154 означает неизбежную катастрофу. Выводить самолёт подобного типа из плоского штопора удавалось лишь лётчикам-испытателям на Ту-154, оборудованном специальным противоштопорным парашютом.

У рейса 5143 подобных средств не было. Последние 153 секунды Ту-154 падал, практически не имея надежд на спасение.

Составляющие компрессорной карты

Компрессорная карта это график, описывающий конкретные характеристики компрессора в различных режимах его работы. Среди этих характеристик мы разберем: эффективность компрессора, диапазон массового расхода воздуха, возможности работы на разных давлениях наддува, а так же скорость вращения вала турбины.

Ниже приведена типичная компрессорная карта с названиями ее составляющих.

Рассмотрим их по порядку:

По вертикальной оси у нас расположен Pressure Ratio, или «соотношение давлений», величина, описываемая как отношение абсолютного давления на выходе из компрессора к абсолютному давлению на его входе:

Где:
PR — соотношение давлений
Pcr — абсолютное давление на выходе компрессора
Pin — абсолютное давление на входе компрессора

*Очень грубо говоря эта величина просто показывает во сколько раз компрессор сжал воздух.

Как рассчитать Pressure Ratio: К примеру мы хотим рассмотреть ситуацию работы компрессора при 0.7 атм наддува в коллекторе. Для начала вспомним что «наддув» это относительное давление, а мы везде оперируем только абсолютным. Поэтому сразу добавляем к нему 1.0 атмосферного давления и дальше имеем в виду что у нас 1.7атм абсолютного давления в коллекторе

. В нашем случае, при нормальном атмосферном давлении на входе в турбину, соотношение давлений будет таким:

PR = Pcr/Pin = 1.7/1.0 = 1.7

Но на самом деле все несколько сложнее. В виду наличия в системе воздушного фильтра давление на входе в компрессор, как правило, несколько меньше атмосферного. В зависимости от размера и качества фильтра оно может быть меньше на 0.02-0.10атм. Допустим у нас оно меньше атмосферного на 0.05атм.

Тогда наша формула приобретет следующий вид:

PR = 1.7/(1.0-0.05) = 1.7 / 0.95 = 1.79

Повторим еще раз — для вычисления Pressure Ratio нам надо знать наддув для которого мы его считаем и разряжение на впуске перед компрессором. После этого

PR = (1.0 + давление на выходе компрессора) / (1.0 — разряжение на впуске)

В случае спортивной машины без воздушного фильтра, мы можем принять наш делитель всегда равным единице и просто считать PR = 1 + ДавлениеНаВыходе.

Air Flow или расход воздуха

По горизонтальной оси у нас расположен «массовый расход воздуха».

Это величина, показывающая, массу воздуха, проходящую за единицу времени через компрессор и, соответственно, дальше через двигатель. Исторически это величина на компрессорных картах выражается в lb/min или по-русски в фунтах воздуха за минуту времени. Фунт это 0.45кг, а минута это 60 секунд 🙂

Поскольку, как мы уже проходили, мощность двигателя напрямую зависит от количества топливо-воздушной смеси которая проходит через него, массовый расход, это, одна из главных характеристик которую мы можем получить, изучая компрессорную карту. При прохождении через мотор 1 фунта воздуха в минуту, современные моторы вырабатывает в среднем 9-11 лошадиных сил мощности. Соответственно даже беглый взгляд на компрессорную карту может нам сказать, на какую потенциальную мощность мы можем рассчитывать с этой турбиной. На приведенном выше примере, область работы компрессора заканчивается примерно на 52 фунтах, соответственно эту турбину грубо можно сразу оценить на 500лс.

Что такое Surge

Граница Surge это крайняя левая линия компрессорной карты. Работа компрессора левее этой границы, т.е. за пределами обозначенной компрессорной картой, связанна с нестабильностью воздушного потока, всплесками и провалами наддува. Длительная работа компрессора в таком режиме приводит к преждевременному выходу его из строя в виду большой переменной нагрузки на подшипники и крыльчатку компрессора.

Читать еще:  Двигатель газ сапунит что делать

Турбина может попасть в режим Surge в одном из двух случаев.

Первый самый распространенный — при резком закрытии дросселя, когда массовый расход воздуха через мотор резко падает, но турбина все еще вращается достаточно быстро. Это мгновенно перебрасывает нас влево по компрессорной карте в зону Surge. Но быстрое срабатывание Blow Off клапана восстанавливает расход воздуха через турбины, выпуская избыток наддутого воздуха в атмосферу.

Второй случай — возникновение Surge на режиме полной нагрузки, обычно на низких оборотах, когда турбина только начинает выходить на наддув. Он значительно более опасен, поскольку может продолжаться относительно долго, особенно на высоких передачах. Как правило, это связанно со слишком большой скоростью вращения турбины и большом создаваемом давлении в компрессоре, при относительно малом общем расходе воздуха через мотор. Обычно наблюдается на гибридах с маленькой горячей частью, маленьким A/R горячей части и большой компрессорной частью.

Еще одним способом, помогающим снизить вероятность попадания компрессора в зону Surge является использование компрессорного хаузинга с так называемым «Ported Shroud». Фактически это обводные воздушные каналы, встроенные в компрессорный хаузинг:

Благодаря этим каналам удается сместить границу Surge левее по компрессорной карте, за счет того что часть воздуха может выйти из компрессора назад во впуск. Это позволяет при прочих равных использовать больший компрессор на меньшей турбинной части без возникновения эффекта Surge. Ниже приведено сравнение двух компрессорных карт: с обычным компрессорным хаузингом и со встроенными обводными каналами:

Видно, что есть довольно значительная область карты красного цвета, которая является рабочей для турбины с портированным компрессорным хаузингом, но при этом находится левее границы Surge карты синего цвета, соответствующей обычному хаузингу.

Как это выглядит в реальной жизни? Ниже приведено фото двух турбин 30й серии, первая 3071 без «Ported Shroud», вторая 3076 с заводским «Ported Shroud»

Так же бывает возможность доработки заводского компрессорного хаузинга под «Ported Shroud», если с завода он не был изготовлен. Например в случае GT3582R это выглядит так:

Посмотрим еще раз на нашу компрессорную карту и рассмотрим последние три составляющих:
«Предельная граница эффективности», «Зоны эффективности компрессора» и «Скорость вращения турбины»

Предельная граница эффективности компрессора

Как линия Surge ограничивает карту слева, так граница эффективности ограничивает ее справа. Garrett на своих картах указывает область работы компрессора до 60-58% эффективности. Все, что находится правее этой границы, будет иметь эффективность ниже 58% и использование компрессора в этой области теряет смысл. За этим пределом начинается неоправданно большой нагрев сжимаемого компрессором воздуха, а скорость вращения турбины выходит за допускаемые производителем значения.

Зоны эффективности компрессора

Мы видим концентрические замкнутые линии, расходящиеся из центральной области карты. Возле каждой такой линии подписано значение эффективности компрессора внутри области очерченной этой линией. Самая маленькая область в центральной части соответствует максимально возможной эффективности компрессора. По мере удаления от центра мы будем попадать в области все меньшей и меньшей эффективности пока не упремся либо в предел по Surge слева, либо в предел по производительности справа.

Скорость вращения турбины

Линии, обозначенные на карте как «скорость вращения турбины», показывают с какой скоростью будет вращаться вал турбины в этой области. Значения выражаются в оборотах вала за минуту времени. С ростом скорости вращения турбины у нас увеличивается давление и/или расход воздуха через компрессор. Как видно, эти линии начинают сходиться в области границы зоны эффективности и, как уже было сказано выше, за пределами этой области скорость вращения турбины быстро увеличивается за пределы допустимого.

На этом мы заканчиваем рассмотрение компрессорной карты и теперь, понимая что на ней изображено, в следующей главе мы перейдем к изучению процесса подбора турбины под конкретный мотор.

По материалам Garrett TurboTech.
Перевод и адаптация Oleg Coupe (TurboGarage)
При использовании материалов ссылка на источник обязательна.

в Шереметьево засосало техника в двигатель Б-737

Вы используете Internet Explorer устаревшей и не поддерживаемой более версии. Чтобы не было проблем с отображением сайтов или форумов обновите его до версии 7.0 или более новой. Ещё лучше — поставьте браузер Opera или Mozilla Firefox.

Обсудить и задать вопросы можно в этой теме.

elevon

опытный

в 4 утра при гонке двигателей Б-737 погиб техник

  • инфо
  • инструменты
  • Прокомментировать новость

старожил

— Как же он так неловко.
Нельзя меры безопасности нарушать, не инструктировали его никогда, что ли.
Двигатели там так низко:

  • инфо
  • инструменты
  • Прокомментировать новость

elevon

опытный

Во вторник на летном поле терминала Шереметьево-1 погиб один из сотрудников аэропорта. Как стало известно «Газете.Ru» из источников в администрации аэропорта, во время буксировки самолета Boeing 737-700, принадлежащего авиакомпании «Эйр Астана» и вылетающего по маршруту Москва–Алма-Аты в 3.44 мск, погиб сотрудник инженерно-авиационной службы 26-летний Игорь Елфимов. В тот момент, когда инженер находился рядом с турбиной двигателя, экипаж самолета начал опробовать двигатель, чтобы сбалансировать подачу воздуха.
В считанные секунды Елфимова затянуло во входное устройство, а затем в вентилятор турбины, где инженера буквально разорвало на куски.

Читать еще:  Ваз 21154 датчик температуры двигателя

В связи с трагедией вылет самолета был задержан. Пассажиров рейса Москва–Алма-Аты немедленно высадили из самолета, перевезли в гостиницу. Через несколько часов они вылетели в Алма-Ату другим рейсом.

По данным «Газеты.Ru», Игорь Елфимов два года назад окончил МГТУ гражданской авиации, работал в аэропорту Быково, а последний год обслуживал самолеты в инженерно-авиационной службе Шереметьева-1. Как сообщили в пресс-службе аэропорта, Игорь Елфимов погиб во время работ по обеспечению готовящегося к взлету самолета. Сейчас расследование гибели инженера ведет специально созданная комиссия, в которую вошли специалисты федеральной службы по надзору в сфере транспорта, московской авиатранспортной прокуратуры и линейного управления внутренних дел аэропорта. В свою очередь, представитель аэропорта Ангелина Матросова сообщила, что администрация Шереметьева-1 выразила соболезнования семье погибшего и готова оказать его близким как материальную, так и моральную помощь. Однако сообщить, что именно стало причиной трагедии, в Шереметьеве отказались. «О причинах случившегося говорить пока рано. Обстоятельства выясняются и будут названы позже», – сообщили «Газете.Ru» в пресс-службе аэропорта.

В то же время, по данным источников «Газеты.Ru», близких к комиссии по расследованию обстоятельств трагедии, есть три основные версии случившегося. Согласно одной из них, причиной ЧП могло стать нарушение техники безопасности. Турбины Boeing-737 расположены на низком расстоянии от земли, безопасное расстояние до турбин составляет около 5 метров. По словам очевидцев, Игорь Елфимов находился в момент трагедии у носовой стойки шасси самолета, пренебрег инструкциями и в момент запуска двигателя решил еще раз осмотреть турбину, в результате чего и произошла трагедия. По другой версии, причиной гибели инженера могла стать неслаженность действий экипажа самолета – они могли раньше времени запустить двигатель, а инженер просто не успел отойти на безопасное расстояние. По третьей версии, причиной ЧП могла стать неисправность самой турбины.

Как отметили источники «Газеты.Ru», помимо обстоятельств трагедии комиссия должна будет определить материальный ущерб. Если выяснится, что трагедия произошла по вине авиакомпании, то компенсация за нанесенный материальный ущерб будет выплачена администрации аэропорта. Если же виновником признают администрацию Шереметьева-1, за отмененный рейс расплачиваться будут владельцы аэропорта.

Сергей Шойгу — всё ещё министр обороны. Сергей Шойгу возглавляет партийный список «Единой России» на / минобороны :: Шойгу :: политика

Сергей Шойгу — всё ещё министр обороны. Сергей Шойгу возглавляет партийный список «Единой России» на выборах в госдуму

Ранее, 18 августа, сверхзвуковой истребитель МиГ-29СМТ разбился во время тренировочного полета в Астраханской области, сообщили в пресс-службе Южного военного округа (ЮВО). Пилот погиб.

До этого, 17 августа, опытный образец российского военно-транспортного самолета Ил-112В потерпел крушение в Московской области. Экипажем командовал заслуженный летчик-испытатель, герой России Николай Куимов. Он и два других члена экипажа погибли.

В Турции 14 августа самолет-амфибия Бе-200 министерства обороны РФ, выполнявший задачу по тушению пожаров, упал при заходе на посадку, на его борту находились восемь человек. Все они погибли.

Двумя неделями ранее, 31 июля, в Охотском море потерпел крушение истребитель Су-35. Пилоту удалось катапультироваться.

политика(75280)

Отличный комментарий!

Ну ясен корень что август! Столько праздников.

1-е — день воздушных сил ВСУ
2-е — день аэромобильных войск ВСУ
8-е — день войск связи ВСУ
23-е — день флага Украины
24-е — день Независимости Украины
28-е — день авиации Украины

Итого шесть. Так что еще один пепелацц министерства нападения РФ с оккупантом внутри пока где-то летает.

Смотрите во всех кинотеатрах страны

Половецкий Период III
печенеги гадят

В Ролях Клоуны дегенераты, Биба и Боба и обитаемая станция на луне.

Попробую рассказать своими словами. Четыре военных самолёта выполняли тренировочный полёт с полным боекомплектом. Перед полётом был выбран запасной аэродром, но не тот, который был ближе всего, а тот, который находится дальше. Потому что ближайший был перегружен, и вообще был гражданским. И вот форс-мажор наступил, на аэропорт назначения сесть нельзя, а на запасной лететь тоже нельзя, потому что топлива на то, чтобы туда долететь, не заправили.

Всё обошлось только благодаря неимоверному таланту авиадиспетчера. Когда я досмотрел видео, я удивился наглости военных, которые довольно нагло требовали принять их в аэорпорту, на котором их не ждали. А также я надеялся что это — единичный случай.

Но увы, судя по новостям последнего месяца, это не так.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector