Kompresszor leállása - Compressor stall
A kompresszor istálló egy helyi zavar a légáramlást a kompresszor egy gázturbina vagy a turbófeltöltő . A kompresszoron keresztüli légáramlás teljes megszakadását eredményező elakadást kompresszor túlfeszültségnek nevezzük . A jelenség súlyossága a motor műszerei által alig regisztrált pillanatnyi teljesítménycsökkenéstől a kompresszió teljes elvesztéséig terjed túlfeszültség esetén, amely az üzemanyag -áramlás beállítását igényli a normál működés helyreállításához.
A kompresszor leállása gyakori probléma volt a korai sugárhajtású hajtóműveknél, egyszerű aerodinamikával és kézi vagy mechanikus üzemanyag -szabályozó egységekkel , de gyakorlatilag megszűnt a jobb tervezés, valamint a hidromechanikus és elektronikus vezérlőrendszerek, például a Full Authority Digital Engine Control használatával . A modern kompresszorokat gondosan tervezték és szabályozták, hogy elkerüljék vagy korlátozzák az elakadást a motor működési tartományában.
Típusok
A kompresszor leállásának két típusa létezik:
Forgó bódé
A forgó elakadás a kompresszoron belüli légáramlás helyi zavara, amely továbbra is sűrített levegőt biztosít, de csökkent hatékonysággal. Forgó istálló merül fel, amikor egy kis részét airfoils tapasztalja airfoil istálló , megzavarja a helyi légáramlás nélkül destabilizáló a kompresszort. Az elakadt szárnyak viszonylag stagnáló levegőből álló zsebeket hoznak létre ( elakadáscelláknak nevezik őket ), amelyek ahelyett, hogy az áramlás irányában mozognának, a kompresszor kerülete körül forognak. Az elakadási cellák a rotorlapátokkal együtt forognak, de sebességük 50–70% -án, ami befolyásolja a rotor körüli későbbi légrétegeket, amint mindegyik találkozik az elakadási cellával. Az áramlási út gyűrű körüli instabilitás terjedését az elakadt sejtek elzáródása okozza, ami incidencia -tüskét okoz a szomszédos pengén. A szomszédos penge elakad az incidencia -tüske következtében, ezáltal az elakadási sejtek "forgását" okozzák a rotor körül. Stabil helyi elakadások is előfordulhatnak, amelyek axi-szimmetrikusak, és lefedik a kompresszor tárcsa teljes kerületét, de csak a sugárirányú sík egy részét, a kompresszor felületének többi része pedig továbbhalad a normál áramláson.
A forgási elakadás pillanatnyi lehet, külső zavar miatt, vagy állandó, amikor a kompresszor működési egyensúlyt talál az elakadt és a nem telepített területek között. A helyi standok lényegesen csökkentik a kompresszor hatékonyságát, és növelik a szerkezeti terhelést a légcsatornákon, amelyek az érintett régióban leesnek. Sok esetben azonban a kompresszor légterelőit kritikusan terhelik, anélkül, hogy képesek lennének elnyelni a normál légáramlás zavarait úgy, hogy az eredeti leállási cellák befolyásolják a szomszédos régiókat, és az elakadt terület gyorsan teljes kompresszor leáll.
Axi-szimmetrikus leállás vagy kompresszor túlfeszültség
Axi-szimmetrikus leállás , közismertebb nevén kompresszor túlfeszültség ; vagy nyomásnövekedés , a kompresszió teljes megszakadása, amely az áramlás megfordulását és a korábban sűrített levegő erőszakos kilökését eredményezi a motor szívónyílásán keresztül, mivel a kompresszor képtelen tovább dolgozni a mögötte lévő, már sűrített levegővel szemben. A kompresszor vagy olyan körülményeket él át, amelyek meghaladják a nyomásnövelési képességének határait, vagy nagy terhelésnek van kitéve, hogy nem képes felvenni egy pillanatnyi zavart, és rotációs leállást hoz létre, amely kevesebb, mint egy másodperc alatt terjedhet, és magában foglalja a teljes kompresszort.
A kompresszor visszatér a normál áramláshoz, amint a motor nyomásaránya olyan szintre csökken, amelyen a kompresszor képes fenntartani a stabil légáramlást. Ha azonban az elakadást kiváltó körülmények fennmaradnak, a stabil légáram visszatérése megismétli a túlfeszültség idején fennálló körülményeket, és a folyamat megismétlődik. Az ilyen "bezárt" vagy önreprodukálódó bódé különösen veszélyes, mivel nagyon magas rezgésszint gyorsítja a motor elhasználódását és esetleges károsodását, akár a motor teljes megsemmisülését a kompresszor és az állórészlapok törése és későbbi lenyelése miatt, a motor alkatrészeinek megsemmisítése az áramlásirányban.
Okoz
A kompresszor csak stabil módon szivattyúzza a levegőt egy bizonyos nyomásarányig. Ezen az értéken túl az áramlás lebomlik és instabillá válik. Ez a kompresszor térképén az úgynevezett túlfeszültség -vonalnál fordul elő . A teljes motort úgy tervezték, hogy a kompresszor működjön egy kis távolságon a túlfeszültség -nyomás alatt, az úgynevezett üzemi vonalon a kompresszor térképen. A két vonal közötti távolság a kompresszor térképén túlfeszültség -határként ismert. A motor működése során különböző dolgok történhetnek a túlfeszültség -nyomásarány csökkentése vagy az üzemi nyomásarány növelése érdekében. Ha a kettő egybeesik, akkor már nincs túlfeszültség -határ, és a kompresszor fokozat leállhat, vagy a teljes kompresszor túlfeszültséget okozhat az előző szakaszokban leírtak szerint.
A kompresszor túlfeszültségét rontó tényezők
Az alábbiak, ha elég súlyosak, leállást vagy túlfeszültséget okozhatnak.
- A károsodást okozó idegen tárgyak lenyelése , valamint a homok és a szennyeződés eróziója csökkentheti a túlfeszültség -vezetéket.
- A piszok felhalmozódása a kompresszorban és a kopás, amely növeli a kompresszor csúcsainak távolságát vagy a tömítés szivárgását, mind hajlamosak megemelni a kezelővezetéket.
- Teljes elvesztése túlfeszültség margin erőszakos háborgó is előfordulhat egy madárral való ütközés . A földi taxizás, a felszállás, az alacsony szintű repülés (katonai) és a földhöz közeledés mind ott történik, ahol a madárcsapás veszélyt jelent. Amikor egy madarat lenyel egy kompresszor, az elzáródás és a légterelő sérülése a kompresszor túlfeszültségét okozza. Példák a kifutópályán vagy a repülőgép -hordozó pilótafülkében keletkező törmelékre, amelyek kárt okozhatnak, a gumiabroncsdarabok, az alom, valamint az anyák és csavarok. Egy konkrét példa egy másik síkból leejtett fémdarab . A kifutópályákat és a repülőgép -hordozók fedélzeti fedélzeteit gyakran takarítják, hogy megakadályozzák az idegen tárgyak lenyelését.
- Repülőgépek üzemeltetése a tervezett burkolaton kívül; pl . szélsőséges repülési manőverek, amelyek légáramlás -szétválasztást eredményeznek a motor szívónyílásán belül, repülés jegesedési körülmények között, ahol a jég felhalmozódhat a szívócsőben vagy a kompresszorban, repülés túlzott magasságban.
- A motor működése a repülési kézi eljárásokon kívül; pl . a korai sugárhajtású motoroknál hirtelen gázmozgások ( ütésgyorsítás ), amikor a pilóta megjegyzései lassú fojtószelepeket határoztak meg. A túlzott üzemanyag-feltöltés addig emelte a kezelővezetéket, amíg el nem érte a túlfeszültségi vonalat. (Az üzemanyag-szabályozási képesség kibővítve automatikusan korlátozza a túltöltést, hogy megakadályozza a túlfeszültséget).
- Turbulens vagy forró légáramlás a motor szívónyílásába, pl . Fordított tolóerő alkalmazása alacsony előremeneti sebességnél, ami a forró turbulens levegő újbóli elnyelését eredményezi, vagy katonai repülőgépeknél a rakétagyújtás során keletkező forró kipufogógázokat.
- Forró gázok a fegyvergyújtásból, amelyek a bemenet torzulását okozhatják; pl . Mikoyan MiG-27 .
Hatások
A kompresszor tengelyirányban szimmetrikus leállása vagy kompresszor túlfeszültsége azonnal azonosítható, mivel egy vagy több rendkívül hangos dörömbölést okoz a motorból. Az ilyen típusú kompresszor leállása során gyakoriak a jelentések a motorból származó lángokról. Ezeket az elakadásokat a kipufogógáz hőmérsékletének emelkedése, a forgórész fordulatszámának növekedése kísérheti a leállított kompresszor által végzett munka nagymértékű csökkenése miatt, és-több hajtóműves repülőgépek esetében- az érintett motor irányába rángatózás miatt. a tolóerő elvesztése.
Válasz és helyreállítás
A megfelelő válasz a kompresszor leállására a motortípustól és a helyzettől függően változik, de általában abból áll, hogy azonnal és folyamatosan csökken az érintett motor tolóereje. Míg a modern hajtóművek fejlett vezérlőegységekkel elkerülhetik az elakadás számos okát, a sugárhajtású repülőgép -pilótáknak továbbra is ezt kell figyelembe venniük a légsebesség csökkentésekor vagy a gázpedál növelésekor.
Figyelemre méltó bukási események
Repülőgépek fejlesztése
Rolls-Royce Avon motor
A Rolls-Royce Avon turboreaktoros motort az 1940-es évek elején ismétlődő kompresszor-túlfeszültség befolyásolta, amelyet nehéznek bizonyult a tervezésből kiküszöbölni. Ilyen volt a motor fontossága és sürgőssége, hogy a Rolls-Royce engedélyezte a Sapphire motor kompresszoros tervezését Armstrong Siddeley- től a fejlesztés gyorsítása érdekében.
Az átalakított motort olyan repülőgépek hajtották, mint az angol elektromos Canberra bombázó, valamint a de Havilland Comet és a Sud Aviation Caravelle repülőgépek.
Olympus 593
A Concorde Supersonic Transport (SST) 1960 -as fejlesztése során komoly esemény történt, amikor a kompresszor túlfeszültsége szerkezeti meghibásodást okozott a szívásban. A kompresszorból előrehaladó kalapácsütés elég erős volt ahhoz, hogy a bemeneti rámpa leváljon és kilépjen a szívócsonk elülső részéről. A rámpa mechanizmusát megerősítették, és az ellenőrzési törvényeket megváltoztatták, hogy megakadályozzák az újbóli előfordulást.
Repülőgép -balesetek
A kompresszor istálló hozzájárult az 1994-es halála Lt. Kara Hultgreen , az első női hordozó alapú amerikai haditengerészet vadászpilóta . A lány repülőgép, a Grumman F-14 Tomcat , tapasztalt kompresszor istálló és kudarcát bal hajtómű, Pratt & Whitney TF30 turbó miatt zavart légáramlás okozta Hultgreen azon kísérlete, hogy felépüljön egy téves megközelítés végső helyzetben végrehajtásával sideslip ; a kompresszor leállása a túlzott elfordulási szög miatt az ilyen típusú motorok ismert hiányossága volt.
A Southern Airways 242. számú járata
Az 1977-es vesztesége Southern Airways Flight 242 , a McDonnell Douglas DC-9-9-31 , míg benyúlni zivatar cella felett Georgia tulajdonítottak kompresszor standokon által előidézett elfogyasztása nagy mennyiségű vizet és jégeső . A bódék miatt a pengék ütköztek az álló lapátokkal mindkét Pratt & Whitney JT8D-9 turbóventilátor motorjában. A standokon olyan súlyosak voltak, hogy okozhat a megsemmisítése a motorok, így a hajózószemélyzet más választása, mint hogy egy kényszerleszállás közúton, megölve 62 utas és a másik nyolc ember a földön.
1997 Irkutszk Antonov An-124 baleset
Az Antonov 124 szállítógép megsemmisült, amikor lezuhant közvetlenül az oroszországi Irkutszk-2 repülőtérről történő felszállás után . Három másodperccel a 14 -es kifutópályáról való leszállás után, körülbelül 5 méter (16 láb) magasságban, a 3. számú motor megugrott. A magas támadási szöggel felmászó 1 -es és 2 -es motorok is felpörögtek, ami miatt a repülőgép mintegy 1600 méterrel (5200 láb) zuhant le a kifutópálya vége felett. Lakónegyedben több házba ütközött, a fedélzeten tartózkodó 23 -an meghaltak, a földön pedig 45 ember vesztette életét.
A Trans World Airlines 159. járata
1967. november 6-án a TWA 159- es járat , a Boeing 707 -es , az akkor még elnevezett Greater Cincinnati repülőtérről felszálló gurulós járatán , elhaladt a Delta Air Lines 379-es járatán, a McDonnell Douglas DC-9-en, amely néhány méterre a kifutópályától beszorult a koszba. " s széle. A TWA repülőgép első tisztje hangos durranást hallott, ma már ismert, hogy a kompresszor leállása volt, amelyet a Delta 379 kipufogógázának lenyelése okozott. Úgy véli, hogy ütközés történt, a másodpilóta megszakította a felszállást. Gyorsasága miatt a repülőgép túlszárnyalta a kifutópályát, a 29 utas közül 11 -en megsérültek, egyikük négy nappal később meghalt a sérülések következtében.
1991 decemberében a Scandinavian Airlines 751 -es járata , a McDonnell Douglas MD-81 -es Stockholmból Koppenhágába tartó járatán lezuhant, miután mindkét motor elveszett a jégbevitel miatt, ami röviddel a felszállás után leállt. Az újonnan telepített automatikus fojtószelep-rendszer miatt, amely megakadályozza, hogy a pilóták csökkentsék a teljesítményt a felszállás során, a pilóta parancsai a teljesítmény csökkentésére a túlfeszültség felismerésekor a rendszer ellenkeztek, ami motorkárosodáshoz és teljes motorhibához vezetett. A repülőgép sikeresen kényszerleszállást hajtott végre egy erdei tisztáson, életveszély nélkül.
Lásd még
Hivatkozások
A sugárhajtómű-Rolls-Royce plc, 1995. ISBN 0-902121-23-5 .
Megjegyzések
Bibliográfia
- Kerrebrock, Jack L. "Repülőgép -hajtóművek és gázturbinák", 2. kiadás. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press, 1992. ISBN 0-262-11162-4 .