Помпаж в авиадвигателях

[aircraft+]

Dan B-Yallay в сообщении #1034223 писал(а):

Xey в сообщении #1034215 писал(а):

почему продукты сгорания идут в сторону турбины и крутят её, а в сторону компрессора не идут?

Назад идти не даёт высокое давление, созданное компрессором.

Но ведь при помпаже то как раз возникает противоток и противодавление компрессору.
В связи с этим ещё пока вопрос для размышления:

Противоток пробивает ли давление компрессора и "выплёскивается" обратно на вход компрессора ? При этом если пошёл противоток, то это означает, что турбина-компрессор сильно сбавила обороты, а значит компрессор и не может уже создать серьёзного противодавления противотоку. Возникает положительная обратная связь - противоток тормозит компрессор - компрессор не создаёт противодавления - протвоток ещё сильнее тормозит компрессор и т.д.
Помпаж.

[statistonline]

aircraft+ в сообщении #1034086 писал(а):

Хотелось бы поподробнее обсудить возможные причины

Они хорошо известны. Основные - изменение геометрии лопаток (сокращение радиальных размеров, например) и внутреннего пространства корпуса, запыленность и загрязненность газотурбинных дв-лей, который ведут к падению к.п.д. компрессора и, соотв., к падению давления в компрессорном отсеке. А может и просто оторвать или загнуть лопатку, например, из-за десятка причин. Режим протекания сразу становится существенно нестационарным, компрессор "захлебывается", и вот вам помпаж.

[aircraft+]

statistonline в сообщении #1034253 писал(а):

Они хорошо известны. Основные - изменение геометрии лопаток (сокращение радиальных размеров, например) и внутреннего пространства корпуса, запыленность и загрязненность газотурбинных дв-лей, который ведут к падению к.п.д. компрессора и, соотв., к падению давления в компрессорном отсеке. А может и просто оторвать или загнуть лопатку, например, из-за десятка причин. Режим протекания сразу становится существенно нестационарным, компрессор "захлебывается", и вот вам помпаж.

Ну во-первых, вы перечислили только малую толику причин. В Вики их намного больше и отнюдь не все связаны с предварительным механическим повреждениеим или загрязнением двигателя.

Цитата:

Причины возникновения[править | править вики-текст]

Помпаж вызывается сильными отклонениями в работе двигателя от расчетных режимов:
вывод самолета на закритические углы атаки;
разрушение и отрыв лопаток рабочего колеса (например, из-за старости);
попадание в двигатель постороннего предмета (птицы, снега, фрагмента бетонного покрытия ВПП);
попадание в воздухозаборник пороховых газов при стрельбе из пушек или пусках ракет на боевых самолетах;
попадание в воздухозаборник продольного вихря.

А также:
ошибками, допущенными при проектировании или сбоями в работе системы управления двигателя и (или) управляемого воздухозаборника;
сильным боковым ветром при запуске двигателя на аэродроме (ранние модели двигателей JT-9D);
низким давлением окружающего воздуха (в жаркую погоду в горах).
помпаж входного устройства может возникнуть на больших сверхзвуковых скоростях полета при значительном увеличении количества воздуха, подводимого к двигателю, по сравнению с расходом воздуха через двигатель, т.е. когда пропускная способность диффузора значительно превышает потребности двигателя в расходе воздуха.

Как видите причин связанных с механическими повреждениями, там даже меньше, чем других.

А во-вторых, они вовсе не являются причиной (ну как минимум основной причиной) помпажа.
Даже при оторванных лопатках компрессора-турбины вовсе не всегда возникает помпаж. Нестабильность работы, вибрации - да, но не помпаж.

Поэтому нас не механические причины интересуют, а именно режимы протекания воздуха через турбину при помпаже. И внутренние положительные/отрицательные связи потоков воздуха и турбины-компрессора, поскольку там всё друг от друга зависит.

[statistonline]

aircraft+ в сообщении #1034262 писал(а):

Поэтому нас не механические причины интересуют, а именно режимы протекания воздуха через турбину при помпаже.

А в чем тогда конечный смысл обсуждения, поясните? Тема заявлена слишком уж широко.

aircraft+ в сообщении #1034262 писал(а):

А во-вторых, они вовсе не являются причиной (ну как минимум основной причиной) помпажа.

Не соглашусь. Не знаю, что там про это говорит Вики, но вероятнее всего помпаж возникнет на режимах запуска и взлета, когда компрессор прогрет, а турбина еще нет, что приводит к изменениям в расчетной геометрии. Поэтому запустили, плавненько прогрели и полетели. Кстати, в дизелях такое же можно увидеть, точнее, услышать - бум-бум на всю улицу! Там причина часто схожая -закоксованность цилиндров.

[vorvalm]

Кстати, помпаж может быть не только отрицательным явлением, но и положительным,
что используется в пульсирующих воздушно-реактивных двигателях (ПуВРД).

[aircraft+]

statistonline в сообщении #1034265 писал(а):

А в чем тогда конечный смысл обсуждения, поясните? Тема заявлена слишком уж широко.

Ну хорошо, отсечём причны помпажа вследствие механических факторов (повреждений и т.п.) самого двигателя. Оставим только эти

Цитата:

Причины возникновения[править править вики-текст]

Помпаж вызывается сильными отклонениями в работе двигателя от расчетных режимов:
попадание в воздухозаборник пороховых газов при стрельбе из пушек или пусках ракет на боевых самолетах;

попадание в воздухозаборник продольного вихря.

сбоями в работе системы управления управляемого воздухозаборника;

сильным боковым ветром при запуске двигателя на аэродроме

низким давлением окружающего воздуха (в жаркую погоду в горах).

помпаж на больших сверхзвуковых скоростях полета при значительном увеличении количества воздуха,

aircraft+ в сообщении #1034262 писал(а):

Не соглашусь. Не знаю, что там про это говорит Вики, но вероятнее всего помпаж возникнет на режимах запуска и взлета,

Ну тут полагаю, что мнению Вики можно доверять более, чем вашему "вероятнее всего", потому что мнение Вики как раз и складывается из всех мнений всех специалистов.

-- 07.07.2015, 11:26 --

vorvalm в сообщении #1034267 писал(а):

Кстати, помпаж может быть не только отрицательным явлением, но и положительным,
что используется в пульсирующих воздушно-реактивных двигателях (ПуВРД).

Помпаж к таким двигателям отношения не имеет, а пульсирующим он назван лишь потому что имеет циклы работы - топливо и воздух подаются в рабочую камеру периодически, в отличие от турбореактивного двигателя, где этот процесс непрерывный.

[vorvalm]

aircraft+ в сообщении #1034268 писал(а):

Цитата:

Причины возникновения[править править вики-текст]

Помпаж вызывается сильными отклонениями в работе двигателя от расчетных режимов:
попадание в воздухозаборник пороховых газов при стрельбе из пушек или пусках ракет на боевых самолетах;

попадание в воздухозаборник продольного вихря.

сбоями в работе системы управления управляемого воздухозаборника;

сильным боковым ветром при запуске двигателя на аэродроме

низким давлением окружающего воздуха (в жаркую погоду в горах).

помпаж на больших сверхзвуковых скоростях полета при значительном увеличении количества воздуха,

Не указана одна из существенных причин помпажа одновального осевого компрессора.
А именно, отказ автоматики сброса воздуха в сверхзвуковых ступенях компрессора (5 и 7 ступени) при дросселировании двигателя.
Характерно для двигателя АЛ-7Ф.

[statistonline]

Хорошо, давайте по порядку.
п.1 Попадание в воздухозаборник пороховых газов при стрельбе из пушек или пусках ракет на боевых самолетах.
Посмотрите, например, вот это: Пашковский И. М. Устойчивость и управляемость самолета. М., Машиностроение, 1975.
Цитата: "Одним из наиболее серьезных недостатков ГТД является потеря газодинамической устойчивости силовой установки при попадании на вход в двигатель выхлопных газов от ракет или реактивных снарядов. Основным воздействующим фактором в этом случае является быстрое нарастание по времени температуры воздуха Т на входе в компрессор по всему его тракту при значительной неравномерности температурного поля. Другие сопутствующие факторы, такие, как химическое воздействие (попадание в двигатель продуктов сгорания ракетного топлива), газодинамическое воздействие (пульсации и неравномерности давления в потоке на входе в двигатель), не являются определяющими."
п.2 Попадание в воздухозаборник продольного вихря. Не знаю, ничем не могу тут помочь. Хотя, думаю, см. п.4
п.3 Сбоями в работе системы управления управляемого воздухозаборника. Механические факторы, в том числе влияющие на характеристики компрессора, не обсуждаем вроде.
п.4 Сильным боковым ветром при запуске двигателя на аэродроме. Тут все достаточно тривиально, срыв потока на воздухозаборнике, принцип пульверизатора.
п.5 Низким давлением окружающего воздуха (в жаркую погоду в горах). По-моему, банальный недогруз компрессора.

[aircraft+]

vorvalm в сообщении #1034273 писал(а):

Не указана одна из существенных причин помпажа одновального осевого компрессора.
А именно, отказ автоматики сброса воздуха в сверхзвуковых ступенях компрессора (5 и 7 ступени) при дросселировании двигателя.
Характерно для двигателя АЛ-7Ф.

Во, уже и специалисты подключились. Которые наверняка уже не только по книжкам и картинкам с этим явлениям знакомы, но и возможно подскажут нам какие-то реальные экспериментальные данные и наблюдавшиеся эффекты. Это отлично.

[statistonline]

Послушайте, вы точно хорошо представляете, что именно вы собираетесь обсуждать? Вас интересуют экспериментальные данные и эффекты? Тогда почему вам самому лень открыть литературу по этим вопросам? Да ее полно. Хоть эксперименты, хоть моделирование, хоть теория. Или вы просто на реферат себе хотите насобирать данных?

[aircraft+]

statistonline в сообщении #1034275 писал(а):

п.1 Попадание в воздухозаборник пороховых газов при стрельбе из пушек или пусках ракет на боевых самолетах.
Посмотрите, например, вот это: Пашковский И. М. Устойчивость и управляемость самолета. М., Машиностроение, 1975.
Цитата: "Одним из наиболее серьезных недостатков ГТД является потеря газодинамической устойчивости силовой установки при попадании на вход в двигатель выхлопных газов от ракет или реактивных снарядов. Основным воздействующим фактором в этом случае является быстрое нарастание по времени температуры воздуха Т на входе в компрессор по всему его тракту при значительной неравномерности температурного поля. Другие сопутствующие факторы, такие, как химическое воздействие (попадание в двигатель продуктов сгорания ракетного топлива), газодинамическое воздействие (пульсации и неравномерности давления в потоке на входе в двигатель), не являются определяющими."
п.2 Попадание в воздухозаборник продольного вихря. Не знаю, ничем не могу тут помочь. Хотя, думаю, см. п.4
п.3 Сбоями в работе системы управления управляемого воздухозаборника. Механические факторы, в том числе влияющие на характеристики компрессора, не обсуждаем вроде.
п.4 Сильным боковым ветром при запуске двигателя на аэродроме. Тут все достаточно тривиально, срыв потока на воздухозаборнике, принцип пульверизатора.
п.5 Низким давлением окружающего воздуха (в жаркую погоду в горах). По-моему, банальный недогруз компрессора.

Вот, здОрово ! Как раз это я и хотел обсудить.
1. Опять же, нарастание по времени температуры это лишь первичный фактор. К чему он приведёт ?
а) повышению давления на входе, б)понижению давления на входе,
2. Тоже самое п.1
3. Нет, это не механическая причина. Она приведёт в изменению объёма входящего в компрессор потока.
4.Точно. Это однозначно приводит к понижению давления перед компрессором.
5.Тут всё просто, как в п.5.

Итак уже какие-то выводы - помпаж возникает при изменении параметров (давления, скорости и дебета) входящего потока выше каких-то критических значений.

-- 07.07.2015, 12:36 --

(Оффтоп)

statistonline в сообщении #1034281 писал(а):

Послушайте, вы точно хорошо представляете, что именно вы собираетесь обсуждать? Вас интересуют экспериментальные данные и эффекты? Тогда почему вам самому лень открыть литературу по этим вопросам? Да ее полно. Хоть эксперименты, хоть моделирование, хоть теория. Или вы просто на реферат себе хотите насобирать данных?

Мне на это нужно ответить или не нужно отвечать ?
Если отвечать не нужно, то я ведь сюда никого силком не тяну - можете не участвовать в обсуждении.

[Chifu]

Входящий поток это работа воздухозаборника, а помпаж может быть в компрессоре при срыве потока обтекания лопаток (компрессора) ... по разным причинам (в том числе по внутренним причинам в компрессоре).

[aircraft+]

Chifu в сообщении #1034291 писал(а):

Входящий поток это работа воздухозаборника,

Входящий поток это не только работа воздухозаборника, но и
- работа (частота вращения) компрессора
- давление перед воздухозаборником
- скорость потока перед воздухозаборником
- турбулентность потока перед воздухозаборником

Цитата:

а помпаж может быть в компрессоре при срыве потока обтекания лопаток (компрессора) ... по разным причинам (в том числе по внутренним причинам в компрессоре).

Каким именно внутренним причинам в компрессоре, кроме механических повреждений, которые мы уже отмели из анализа ?

[Xey]

statistonline в сообщении #1034275 писал(а):

Цитата: "Одним из наиболее серьезных недостатков ГТД является потеря газодинамической устойчивости силовой установки при попадании на вход в двигатель выхлопных газов от ракет или реактивных снарядов. Основным воздействующим фактором в этом случае является быстрое нарастание по времени температуры воздуха Т на входе в компрессор по всему его тракту при значительной неравномерности температурного поля.

На рисунке видно, что воздух от компрессора вдувается в камеру с отверстиями, из нее идет в другую камеру, куда впрыскивается топливо, и уже потом на лопатки турбины.

Должна быть область входа воздуха, область впрыска топлива и область горения смеси.
Видимо, попадание горячего воздуха смещает область горения в сторону компрессора.

[aircraft+]

Xey в сообщении #1034302 писал(а):

На рисунке видно, что воздух от компрессора вдувается в камеру с отверстиями, из нее идет в другую камеру, куда впрыскивается топливо, и уже потом на лопатки турбины.

Должна быть область входа воздуха, область впрыска топлива и область горения смеси.
Видимо, попадание горячего воздуха смещает область горения в сторону компрессора.

Скорее всего, нет. Зона сжигания топлива очень ограничена и именно там стоят форсунки, то есть поджиг происходит только в одном месте и не смещается.
Там ещё одна схема есть, но она сюда не влазит - размер большой.
Посмотрите так http://avia-simply.ru/wp-content/upload ... 24x409.jpg