Kompressorin pysäytys - Compressor stall
Kompressori sakkaus on paikallinen häiriöitä ilmavirta kompressori on kaasuturbiinin tai turboahtimen . Pysähdykseen, joka aiheuttaa ilmavirran täydellisen katkeamisen kompressorin läpi, kutsutaan kompressorin aaltoksi . Ilmiön vakavuus vaihtelee hetkellisestä moottorin instrumenttien tuskin rekisteröimästä tehonlaskusta täydelliseen puristuksen menetykseen ylijännitteen sattuessa, mikä vaatii polttoaineen virtauksen säätöjä normaalin toiminnan palauttamiseksi.
Kompressorin pysähtyminen oli yleinen ongelma varhaisissa suihkumoottoreissa, joissa oli yksinkertainen aerodynamiikka ja manuaaliset tai mekaaniset polttoaineen ohjausyksiköt , mutta se on käytännössä poistettu paremman suunnittelun ja hydromekaanisten ja elektronisten ohjausjärjestelmien, kuten Full Authority Digital Engine Control, käytön ansiosta . Nykyaikaiset kompressorit on suunniteltu ja hallittu huolellisesti estämään tai rajoittamaan jumittumista moottorin toiminta -alueella.
Tyypit
On olemassa kahdenlaisia kompressorin pysäytyksiä:
Pyörivä pilttuu
Pyörivä pilttuu on paikallinen ilmavirran häiriö kompressorissa, joka edelleen tuottaa paineilmaa, mutta heikentää tehokkuutta. Kavitaati- syntyy, kun pieni osa kantopintoja kokea airfoil Stall , häiritsevät paikallista ilmavirran hajottamatta kompressoria. Pysäytetyt ilmakanavat muodostavat taskuja suhteellisen pysähtyneestä ilmasta (joita kutsutaan pysäytyskennoiksi ), jotka kiertävät virtaussuunnan sijaan kompressorin kehän ympäri. Pysäytyssolut pyörivät roottorin siipien kanssa, mutta 50-70% nopeudestaan, mikä vaikuttaa myöhempiin roottorin ympärillä oleviin ilmakalvoihin, kun kukin kohtaa pysäytyssolun. Virtausreitin renkaan ympärillä olevan epävakauden leviämistä ohjaa pysäytyssolujen tukkeutuminen, joka aiheuttaa esiintyvyyspiikin viereisellä terällä. Viereinen terä jumittuu esiintymispiikin seurauksena, mikä aiheuttaa pysäytyssolun "pyörimisen" roottorin ympärille. Paikallisia vakaita pysähtymisiä voi myös esiintyä, jotka ovat aksisymmetrisiä ja kattavat koko kompressorilevyn kehän, mutta vain osan sen säteittäisestä tasosta, ja kompressorin pinnan loppuosa jatkaa normaalin virtauksen läpi.
Pyöriminen voi olla hetkellinen, johtuen ulkoisesta häiriöstä, tai se voi olla tasainen, kun kompressori löytää toimivan tasapainon pysähtyneiden ja asentamattomien alueiden välillä. Paikalliset kioskit heikentävät merkittävästi kompressorin tehokkuutta ja lisäävät rakenteellisia kuormituksia ilmakanavissa, jotka kohtaavat pysäytyssoluja kyseisellä alueella. Monissa tapauksissa kompressorin ilmakanavat ovat kuitenkin kuormitettu kriittisesti ilman kapasiteettia absorboida häiriöitä normaaliin ilmavirtaan siten, että alkuperäiset jumiutumiskennot vaikuttavat naapurialueisiin ja pysähtynyt alue kasvaa nopeasti täydelliseksi kompressorin pysähdykseksi.
Aksisymmetrinen jumi tai kompressorin aalto
Aksisymmetrinen pysähtyminen , joka tunnetaan yleisemmin kompressorin aallona ; tai paineen nousu , on puristuksen täydellinen katkeaminen, joka johtaa virtauksen kääntymiseen ja aikaisemmin paineistetun ilman voimakkaan poistumisen ulos moottorin imuaukosta, koska kompressori ei pysty jatkamaan työskentelyään sen takana olevaa jo paineistettua ilmaa vastaan. Kompressori joko kokee olosuhteet, jotka ylittävät paineen nousukykynsä rajan, tai se on erittäin kuormitettu siten, että se ei kykene sieppaamaan hetkellisiä häiriöitä, jolloin syntyy pyörivä pysähdys, joka voi levitä alle sekunnissa ja sisältää koko kompressorin.
Kompressori palautuu normaalille virtaukselle, kun moottorin painesuhde laskee tasolle, jolla kompressori pystyy ylläpitämään vakaata ilmavirtaa. Jos kuitenkin pysähtymiseen johtaneet olosuhteet säilyvät, vakaan ilmavirran paluu toistaa olosuhteet aaltoajan aikana ja prosessi toistuu. Tällainen "lukittu" tai itsestään toistuva pysäytys on erityisen vaarallinen, ja erittäin suuri tärinä aiheuttaa kiihtyvää moottorin kulumista ja mahdollisia vaurioita, jopa moottorin täydellisen tuhoutumisen kompressorin ja staattorin siipien rikkoutumisen ja niiden myöhemmän nielemisen jälkeen, moottorin osien tuhoaminen alavirtaan.
Syyt
Kompressori pumppaa ilmaa vakaasti vain tiettyyn painesuhteeseen saakka. Tämän arvon ylittyessä virtaus hajoaa ja muuttuu epävakaaksi. Tämä tapahtuu kompressorin kartalla tunnetulla ylijännitesuoralla . Koko moottori on suunniteltu pitämään kompressori pienellä etäisyydellä ylipaineasteen alapuolella kompressorikartalla tunnetulla käyttölinjalla. Kahden rivin välinen etäisyys tunnetaan kompressorikartan aallonmarginaalina. Moottorin käytön aikana voi tapahtua erilaisia asioita, jotka alentavat ylijännitesuhdetta tai nostavat käyttöpainesuhdetta. Kun nämä kaksi kohtaa samaan aikaan, ei ole enää ylimarginaalia ja kompressorivaihe voi pysähtyä tai koko kompressori voi nousta, kuten edellisissä kohdissa on selitetty.
Tekijät, jotka heikentävät kompressorin ylimarginaalia
Seuraavat asiat, jos ne ovat riittävän vakavia, voivat aiheuttaa jumiutumisen tai ylikuormituksen.
- Vaurioita aiheuttavien vieraiden esineiden nieleminen sekä hiekan ja lian eroosio voivat alentaa aaltoviivaa.
- Kompressoriin kertynyt lika ja kuluminen, jotka lisäävät kompressorin kärkivälyksiä tai tiivisteen vuotoja, nostavat käyttölinjaa.
- Ylijäämämarginaalin täydellinen menetys väkivaltaisella paisumisella voi tapahtua lintuiskulla . Rullaaminen maassa, lentoonlähtö, matalalento (armeija) ja lähestyminen laskeutumiseen tapahtuvat siellä, missä lintuisku on vaarallinen. Kun lintu on nielty kompressorilla, tuloksena oleva tukos ja ilmakalvon vaurio aiheuttavat kompressorin kiihtymisen. Esimerkkejä kiitotien tai lentokoneen kuljettajan ohjaamossa olevista roskista, jotka voivat aiheuttaa vaurioita, ovat renkaan kumipala, roska ja mutterit ja pultit. Eräs esimerkki on toiselta tasolta pudotettu metalliosa . Kiitotiet ja lentotukialusten lentokannet puhdistetaan usein yrittämällä estää vieraiden esineiden nieleminen.
- Lentokoneen toiminta sen suunnitellun kuoren ulkopuolella; esim . äärimmäiset lentoliikkeet, jotka johtavat ilmavirtojen erottumiseen moottorin imuaukossa, lentäminen jäätymisolosuhteissa, joissa imuaukkoon tai kompressoriin voi kerääntyä jäätä, tai lento liian korkealla.
- Moottorin toiminta lentokäsikirjan ulkopuolella; esim . varhaisissa suihkumoottoreissa äkilliset kaasuliikkeet ( lyönnin kiihdytys ), kun lentäjän huomautukset määrittivät hitaat kaasuliikkeet. Liiallinen liiallinen polttoaineen syöttö nosti käyttölinjaa, kunnes se kohosi aaltoviivan. (Polttoaineen säätömahdollisuuksia laajennettiin automaattisesti rajoittamaan ylipolttoaineita ylikuormituksen estämiseksi).
- Turbulentti tai kuuma ilmavirta moottorin imuaukkoon, esim . Käänteisen työntövoiman käyttö alhaisella eteenpäin suuntautuvalla nopeudella, mikä johtaa kuuman turbulenttisen ilman uudelleen nauttimiseen tai, sotilaslentokoneiden osalta, ohjuksen laukaisun kuumien pakokaasujen nielemiseen.
- Kuumat kaasut pistoolin ampumisesta, jotka voivat aiheuttaa tulon vääristymistä; esim . Mikoyan MiG-27 .
Tehosteet
Kompressorin aksiaalisesti symmetriset pysähdykset tai kompressorin aallot tunnistetaan välittömästi, koska ne tuottavat yhden tai useamman erittäin voimakkaan paukun moottorista. Raportit moottorista tulevista liekkisuihkuista ovat yleisiä tämän tyyppisen kompressorin pysähtymisen aikana. Näihin pysähtymisiin voi liittyä kohonnut pakokaasulämpötila, roottorin nopeuden nousu, joka johtuu pysähtyneen kompressorin tekemän työn suuresta vähenemisestä, ja-monimoottoristen lentokoneiden osalta- haukottelu moottorin suuntaan, johon moottori vaikuttaa. työntövoiman menetys.
Vastaus ja toipuminen
Sopiva reaktio kompressorin pysähtymiseen vaihtelee moottorityypin ja tilanteen mukaan, mutta yleensä se koostuu välittömästi ja tasaisesti vähenevästä työntövoimasta kyseisessä moottorissa. Vaikka nykyaikaiset moottorit, joissa on kehittyneet ohjausyksiköt, voivat välttää monia jumittumisen syitä, suihkukoneiden lentäjien on edelleen otettava tämä huomioon laskettaessa nopeutta tai lisäämällä kaasua.
Merkittäviä kaatumisia
Lentokoneiden kehitys
Rolls-Royce Avon -moottori
Rolls-Royce Avon -moottoreilla vaikutti toistettiin kompressori tulva aikaisin sen 1940 kehityksen osoittautunut vaikeaksi poistaa suunnittelusta. Tällainen oli moottorin havaittu tärkeys ja kiireellisyys, jonka vuoksi Rolls-Royce lupasi Armstrong Siddeleyn Sapphire- moottorin kompressorisuunnittelun nopeuttaakseen kehitystä.
Uudistettu moottori jatkoi voimanlähteitä, kuten englantilainen sähköinen Canberra -pommikone ja de Havilland Comet ja Sud Aviation Caravelle -lentokoneet.
Olympus 593
Concorde Supersonic Transportin (SST) 1960 -luvun kehityksen aikana tapahtui suuri tapahtuma, kun kompressorin aalto aiheutti rakenteellisen vian imussa. Kompressorista eteenpäin etenevä vasaraisku oli riittävän luja, jotta tuloramppi irtosi ja karkotettiin imuaukon edestä. Ramppimekanismia vahvistettiin ja valvontalakeja muutettiin, jotta estettäisiin uusiutuminen.
Lentokoneen onnettomuudet
Kompressori pysähtyi vuonna 1994 kuolemaan luutnantti Kara Hultgreen , ensimmäinen naispuolinen kuljettaja-pohjainen Yhdysvaltain laivaston hävittäjälentäjä . Hänen lentokoneessaan, Grumman F-14 Tomcatissa , ilmeni kompressorin jumiutuminen ja vasemman moottorin, Pratt & Whitney TF30 -turbo- tuulettimen vika , koska ilmavirta oli häiriintynyt, koska Hultgreen yritti toipua virheellisestä lähestymisasennosta suorittamalla sivuliipaisimen ; liiallisesta kääntymiskulmasta johtuvat kompressorin pysähtymät olivat tämän tyyppisen moottorin tunnettu puute.
Southern Airwaysin lento 242
Vuonna 1977 menetetty Southern Airwaysin lento 242 , McDonnell Douglas DC-9-9-31 , tunkeutuessaan ukkosmyrskyyn Georgian yläpuolella, johtui kompressorikojuista, jotka johtuivat suurista määristä vettä ja rakeita . Pysähdykset aiheuttivat siipien törmäyksen paikallaan olevien siipien kanssa molemmissa sen Pratt & Whitney JT8D-9- turbomoottorimoottoreissa. Pysähdykset olivat niin vakavia, että ne aiheuttivat moottorien tuhoutumisen, jolloin ohjaamomiehistöllä ei ollut muuta vaihtoehtoa kuin tehdä hätälasku yleiselle tielle, jolloin kuoli 62 matkustajaa ja vielä kahdeksan ihmistä maassa.
1997 Irkutsk Antonov An-124-onnettomuus
Antonov 124 kuljetuskone tuhoutui, kun se kaatui heti lentoonlähdön Irkutsk-2 lentokentälle Venäjällä. Kolmen sekunnin kuluttua kiitotieltä 14 nousemisesta noin 5 metrin (16 jalan) korkeudessa numero 3 -moottori kiihtyi. Kiipeäminen pois suurella hyökkäyskulmalla , moottorit 1 ja 2 myös kiihtyivät, mikä aiheutti lentokoneen törmäyksen noin 1600 metriä (5200 jalkaa) kiitotien pään yli. Se iski useisiin asuinalueen taloihin, tappoi kaikki 23 koneessa ollutta ja 45 ihmistä maassa.
Trans World Airlinesin lento 159
6. marraskuuta 1967 TWA lento 159 , joka on Boeing 707 sen ulostulotelalle silloiselta nimetyn Cincinnati Airport , läpäissyt Delta Air Lines lento 379, joka on McDonnell Douglas DC-9 juuttunut lika muutaman metrin pois kiitotien " s reuna. TWA -lentokoneen ensimmäinen upseeri kuuli voimakkaan paukun, jonka tiedetään nyt olleen kompressorin pysähtyminen, joka aiheutui Delta 379: n pakokaasun nielemisestä sen ohi. Kopilotti uskoi törmäyksen tapahtuneen, ja keskeytti nousun. Nopeutensa vuoksi lentokone ylitti kiitotien ja loukkasi 11 matkustajaa 29: stä, joista yksi kuoli neljä päivää myöhemmin vammojen seurauksena.
Joulukuussa 1991 Scandinavian Airlinesin lento 751 , McDonnell Douglas MD-81 , joka lensi Tukholmasta Kööpenhaminaan, kaatui, kun molemmat moottorit olivat menettäneet jäätä, mikä johti kompressorin pysähtymiseen pian nousun jälkeen. Äskettäin asennetun automaattisen kaasun järjestelmän vuoksi, joka on suunniteltu estämään lentäjät vähentämästä tehoa lentoonlähdön nousun aikana, järjestelmä ohjasi lentäjän komennot tehon vähentämiseksi ylijännitteen tunnistamisessa, mikä johti moottorivaurioihin ja moottorin täydelliseen vikaantumiseen. Lentokone teki onnistuneen pakkolaskun metsänraivaukselle menettämättä ihmishenkiä.
Katso myös
Viitteet
Suihkukone-Rolls-Royce plc, 1995. ISBN 0-902121-23-5 .
Huomautuksia
Bibliografia
- Kerrebrock, Jack L. "Lentokoneiden moottorit ja kaasuturbiinit", 2. painos. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press, 1992. ISBN 0-262-11162-4 .
