2.6 Газодинамическая устойчивость компрессора

Одним из важных требований, предъявляемых к компрессору, является обеспечение его газодинамической устойчивости на всех режимах работы двигателя в заданном диапазоне атмосферных условий и высотно - скоростных режимов полета.

Возможность появления газодинамической неустойчивости обусловлена конструктивными особенностями осевого компрессора.

Геометрические параметры проточной части компрессора, в частности, площади поперечных сечений и углы установки лопаток проектируются для одного наиболее характерного (расчетного) режима работы.

На этом режиме при заданных параметрах рабочего процесса (частоте вращения ротора, массовом секундном расходе воздуха, степени повышения давления) гарантированно обеспечиваются условия безотрывного и плавного обтекания всех лопатках рабочих колес и направляющих аппаратов воздухом.

Для обеспечения работы на нерасчетных режимах в двигателе ВК-2500ПС-03 используются поворотные лопатки ВНА и НА первых четырех ступеней компрессора. Эти лопатки можно поворачивать и этим самым изменять угол их установки при работе двигателя на земле и в полете.

Поворот лопаток на определенный угол осуществляется по командам системы автоматического управления (САУ) двигателя в зависимости от режима его работы.

Однако при эксплуатации двигателя компрессору приходится работать в широком диапазоне атмосферных условий и высотно - скоростных режимов полета, а также на режимах с разными параметрами рабочего процесса.

Данные режимы могут существенно отличаться от расчетного режима, на который спроектирован компрессор. При этом может изменяется характер обтекания лопаток - возникают завихрения и отрывы потоков. При определенных условиях они приводят к возникновению помпажа компрессора и падению параметров двигателя.

Помпаж – неустойчивый режим работы компрессора из-за появления и развития периодических срывных течений на лопатках РК и НА, приводящих к значительным колебаниям воздуха в проточной части. Помпаж характеризуется выбросами воздуха во входное устройство вертолета и резким падением давления на выходе из компрессора.

В результате возникает неустойчивость горения в камере сгорания, забросы температур газа в турбинах, сильные вибрации с характерным громким звуком («хлопком») и значительное падение всех параметров работы двигателя.

Для выхода из помпажа требуется немедленный аварийный останов и последующий перезапуск двигателя. На двигателе ВК-2500ПС-03 для достижения газодинамической устойчивости и предотвращения помпажа используется система автоматической защиты двигателя при помпаже (ППЗ).

Эта система предназначена для защиты двигателя при помпаже и восстановления режима его работы. Она входит в состав САУ двигателя.

БАРК диагностирует помпаж по величине отношения пульсационной составляющей давления воздуха за компрессором к среднему значению давления воздуха за компрессором.

БАРК формирует сигнал «Помпаж» при превышении текущей величиной пульсационной составляющей настроечного значения, вырабатывает и выдает ряд команд на агрегаты и механизмы двигателя, выполнение которых обеспечивает его защиту от помпажа и автоматическое восстановление режима работы.

Подробно устройство и работа ППЗ рассмотрены в теме 12.