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1、西安航空职业技术学院西安航空职业技术学院毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文）论文题目：论文题目： 压气机喘振的原因分析及防治措施压气机喘振的原因分析及防治措施所属系部：所属系部： 航空维修工程学院航空维修工程学院指导老师：指导老师： 职职 称：高工称：高工 学生姓名：学生姓名： 班级、学号班级、学号: : 专专 业：业： 航空机电设备维修航空机电设备维修西安航空职业技术学院制西安航空职业技术学院制2013 年 9 月 6 日毕毕业业设设计计( (论论文文) )进进度度计计划划表表日日 期期工工 作作 内内 容容执执 行行 情情 况况指导教师指导教师 签签 字字教师对进度教师对进度 计划实施
2、情计划实施情 况总评况总评签名年 月 日本表作评定学生平时成绩的依据之一。西安航空职业技术学院 毕业设计论文0压气机喘振的原因分析及防治措施【摘要】本论文主要阐述了航空发动机喘振的原因与防治措施。发动机作为飞机的心脏被誉为“工业之花”它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性而发动机的喘振就是发动机的所有故障中最常见也是最有危害性的一个。现就从喘振的形成发生的条件预防措施及使用维护中注意的事项做以浅析。压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率高振幅的震荡现象。这种低频率高振幅的气流振荡是一种很大的激振力来源他会导致发动机机件的强烈机械振动和热端超温并在很短的时间内造成机件的严重损坏所以在任何状态
3、下都不允许压气机进入喘振区工作。 关键词：航空发动机 喘振 预防措施 预防措施 超温 熄火停车AbstractAbstract: This thesis describes the aviation engine surge causes and prevention measures. Aircraft engine as the heart， known as “the flower industry“， which directly affect aircraft performance， reliability and economy， while the engine surge i
4、s all engine failure is the most common but also the most hazardous one. From now on surge formation， occurring conditions， preventive measures and precautions in the use and maintenance to do with Analysis. Airflow compressor surge is occurring along the axial direction of the compressor， low frequ
5、ency， high amplitude oscillation phenomenon. This low-frequency high amplitude oscillations of air is a source of great centrifugal force， it causes the engine parts of the intense mechanical vibration and thermal side-temperature， and in a very short time result in serious damage to the mechanical
6、parts， Therefore， in any state are not allowed to enter the compressor surge zone work.KeyKey words:words: Aircraft engine surge PRECAUTIONS overtemperature shutdown Parking西安航空职业技术学院 毕业设计论文1目目 录录1 1 概述概述 .32 2 喘振的认识喘振的认识 .52.1 压气机工作原理52.1.1 基元级速度三角形52.1.2 增压原理62.2 喘振的定义72.3 喘振的表现及危害82.3.1 案例83 3 造成
7、发动机喘振的原因造成发动机喘振的原因 .103.1 气流分离103.2 叶片槽道的扩压性113.3 旋转失速123.3.1 旋转失速的定义：123.3.2 低速气流区的生成：123.3.3 旋转失速分类：123.3.4 旋转失速的主要特征：123.3.5 旋转失速的影响：123.3.6 旋转失速与喘振的关系：134 4 喘振的预防及应采取的措施喘振的预防及应采取的措施 .144.1 通过改进发动机结构设计来预防喘振144.2 通过设计喘振控制系统来防止喘振的发生144.2.1 喘振控制系统常用的防止喘振方法:144.2.2 可旋转导向叶片154.2.3 控制供油规律164.3 正确操作， 精心
8、维护发动机，也能避免喘振的发生.174.4 战斗机发射武器时发动机喘振采取的措施174.5 飞行过程中发动机喘振采取的措施174.5.1 副油路节流嘴直径（压降）对主调节器的影响.184.5.2 升压限制器投入工作点对防喘切油的影响.184.5.3 定压源不稳定对防喘切油过程的影响.184.5.4 副油路节流嘴直径改变对主油路节流嘴影响.184.5.5 层板节流器流量对防喘切油的影响.19结 束 语3谢 辞4文 献5西安航空职业技术学院 毕业设计论文21 概述近几十年来，随着航空事业的发展，飞行器的安全性和可靠性越来越引起人们的重视，特别是民用客机，一旦发生故障，轻则影响飞机的性能，重则机毁人
9、亡，后果不堪设想。航空发动机是飞机的心脏，而发动机的喘振问题一直制约着涡轮发动机的发展，影响发动机的性能，同时发动机的喘振是发动机的所有故障中最有危害性的一个，是对民用客机安全以及整个航空事业发展的巨大威胁。民用客机要求安全、可靠、经济。安全是民用飞机设计首要考虑的问题。要达到安全的目的，必须符合最基本的适航性要求，即: 要求航空器包括部件及子系统整体性能和操纵特性在预期运行环境和使用限制下具有安全性和物理完整性品质。这种品质要求航空器应始终处于符合其型号设计和安全运行状态。飞机发动机喘振是指喷气式发动机压气机的喘振。压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象。这种低频率高
10、振幅的气流振荡是一种很大的激振力来源，它会导致发动机机件的强烈机械振动和热端超温，并在很短的时间内造成机件的严重损坏，所以在任何状态下都不允许压气机进入喘振区工作。喘振时的现象是：发动机的声音由尖哨转变为低沉；发动机的振动加大；压气机出口总压和流量大幅度的波动；转速不稳定，推力突然下降并且有大幅度的波动；发动机的排气温度升高，造成超温；严重时会发生放炮，气流中断而发生熄火停车。因此，一旦发生上述现象必须立即采取措施使压气机退出喘振工作状态。喘振的根本原因：由于攻角过大使气流在叶背处发生分离而且这种气流分离严重扩展至整个叶栅通道。喘振的机理过程是：空气流量下降，气流攻角增加，当流量减少到一定程度
11、时，流入动叶的气流攻角大于设计值，于是在动叶叶背出现气流分离流量下降越多，分离区扩展越大，当分离区扩展到整个压气机叶栅通道肘，压气机叶栅完全失去扩压能力，这时，动叶再也没有能力将气流压向后方，克服后面较强的反压，于是流量急剧下降，不仅如此，由于动叶叶栅失去扩压能力，后面高压气体还可能通过分离的叶栅通道倒流至压气机的前方，或由于叶栅通道堵塞，气流瞬时中断，倒流的结果使压气机后面的反压降得很低，整个压气机流路在这一瞬间就变得“很通畅” ，而且由于压气机仍保持原来的转速，于是瞬时大量气流被重新吸入压气机，压气机恢复“正常”流动和工作，流入动叶的气流由负攻角很快增加到设计值，压气机后面也建立起了高压气
12、流，这是喘振过西安航空职业技术学院 毕业设计论文3程中气流重新吸入状态。然而，由于发生喘振的流动条件并没有改变，因此，随着压气机后面反压的不断升高，压气机流量又开始减小，直到分离区扩展至整个叶栅通道，叶栅再次失去扩压能力，压气机后面的高压气体再次向前倒流或瞬时中断，如此周而复始地进行下去。西安航空职业技术学院 毕业设计论文42 喘振的认识2.1 压气机工作原理2.1.1 基元级速度三角形轴流压气机由多级组成，每级由一圈转子和静子级成，设想用一个与压气机相同的轴线，其半径等于压气机平均半径的圆柱面去切割压气机，并将所得的切面展为平面，则如图 2-1 所示的情形，这样的平面叫做“平面叶栅” 。平面
13、叶栅的形状是沿叶高变化的，把平均半径处的平面叶栅叫做“基元级” 。图图 2-12-1 平面叶栅平面叶栅如果我们用某直径的圆柱面取压气机的一个级，并展为平面，即得一个两排平面叶栅组成的基元级，基元级是压气机的基本元素，当气流经过动叶栅（转子） ，在它的前后两个速度三角如图 2-2。图图 2-22-2 气流经过动叶栅前后的速度气流经过动叶栅前后的速度C 表示绝对速度 w 为相对速度 u 为转缘速度西安航空职业技术学院 毕业设计论文5由于轴流式压气机基元级的增压比小，且在基元级前后流程通道尺寸径向尺寸逐渐缩小，所假定在基元级的进出口的轴向分速不变即 C2=C3 ,如再假定 C1 C3 方向一致则叶轮
14、前后的两个速度三角形画在一起。2.1.2 增压原理为了更方便的研究单级压气机内气流速度的变化规律，常将叶轮进、出口速度三角形组合在一起，形成级的速度三角形如图 2-3。2222 211211()()22uWccww图图 2-3 基元级速度的三角形基元级速度的三角形式中：W表示相对速度；C表示绝对速度；U表示牵连速度。叶轮轮缘功上式右边第一项为气流经过转子所获动能，第二项表示气流经过转子有多少相对动能转化为气体静压的提高，由于转子叶片对气流做功增加气流速度，根据气动原理，它的冲压也增加，但这些增加量还比不上扩压的影响，如图 2-4，当气流流过转子叶片时，叶片剖面形状决定了通道是扩散的，根据伯努利原理，气流的静压增强。当流过静子叶片时，动能没增加，气流速度冲压会下降其下降数量是前一级转子中所增加的值，由于静子叶片形成通道也是扩散的，它的静压也增加，这样气流通过每一基元级时速度几乎不变，而压力（冲压和静压的总和）增加了，气流通过整个压气机时达到了压力增大的设计目的。西安航空职业技术学院 毕业设计论文6图图 2-4 轴流式压气机内气流参数变化轴流式压气机内气流参数变化压气机能增加气流压力主要是压气机涡轮输入的能量，而每个转子或静子与气流之间都要有一定攻角，这样就在每个叶片上下表面形成不同的压力区，如图 2-5。图图 2-5 轴流式压气机增压原理轴流式压气
