Рабочие режимы и запас устойчивости

КОМПРЕССОРА В СИСТЕМЕ ГТД

При определении характеристик компрессора на стенде или при их расчете можно получить почти все возможные устойчивые режимы работы компрессора. Но при работе компрессора в системе ГТД той или иной схемы реализует­ся лишь часть этих возможных режимов, занимающая некоторую область в поле характеристики компрессора - область рабочих режимов. Значения  и , соответствующие какому-либо конкретному рабочему режиму, изображаются на характеристике компрессора рабочей точкой. Важное значение в теории ГТД имеют рабочие точки, соответствующие установившимся режимам работы двигателя, т. е. постоянным во времени значениям частоты вращения, подачи топлива и других параметров и факторов, которые могут влиять на работу элементов двигателя.

Для большинства схем авиационных ГТД каждому значению приведенной частоты вращения на установившихся режимах соответствует только одна рабочая точка. Соединив такие рабочие точки, относящиеся к различным значениям , получим рабочую линию (линию рабочих режимов). Таким образом, рабочая линия представляет собой совокупность всех установившихся режимов работы компрессора в системе конкретного ГТД.

Форма и расположение рабочей линии в поле характеристики компрессо­ра зависят от расчетных параметров компрессора, типа двигателя и программы его регулирования. Для примера на рис. 5.19 показано типичное расположение рабочей линии на характеристике нерегулируемого компрессора с высокой расчетной степенью повышения давления, работающего в системе ТРД. Как видно, в этом случае рабочая линия пересекает границу устойчивой работы компрессора в двух точках н и в. Первая из них лежит в области значений , меньших расчетного, и поэтому соответствующее ей нарушение устойчивой работы компрессора называется «нижним срывом». Неустойчивая работа компрессора в системе двигателя, соответствующая точке в, называется «верхним срывом». У компрессоров с малыми расчетными значениями  нижний срыв обычно отсутствует.

 

Рис. 5.19. Рабочая линия на характеристике компрессора ТРД Рис. 5.20. Изменение Δ К упри изменении n пр в низконапорном и высоконапорном компрессорах

Удаленность рабочей точки от границы устойчивой работы предоставляет собой запас устойчивости, который имеется в данной рабочей точке (при данном значении ) по отношению к возможному смещению её положения или положения границы устойчивости, при котором устойчивая работа компрессора еще не будет нарушена. Количественную оценку этого запаса принято производить следующим образом.

Если  и  есть степень повышения давления и приведенный расход воздуха в рабочей точке, а  и  - то же на границе устойчивостипри том же значении , то выражение

%                     (11.1)

называется запасом устойчивости компрессора.

При расчетном значении приведенной частоты вращения n _{пр р} запас устойчивости компрессора в авиационных ГТД обычно составляет не менее

15 … 20% (рис. 5.20). Как видно, характер изменения Δ К _у при уменьшении n _пр в низконапорном ивысоконапорном компрессорах различный.