Поворот лопаток направляющих аппаратов

Изменение в желаемом направлении углов атаки в различных лопаточных венцах компрессора может быть достигнуто соответствующим изменением углов установки (т.е. поворотом) лопаток ротора или статора при изменении режима работы двигателя.

Рис. 5.24. Регулирование компрессора поворотом лопаток ВНА

Поворот лопаток статора (т.е. лопаток направляющих аппаратов) позволяет изменить в желаемом направлении углы атаки в различных ступенях компрессора. Возможность воздействия на углы атаки у лопаток рабочего колеса первой ступени компрессора поворотом лопаток ВНА наглядно показана на рис. 5.24. При пониженных значениях приведенной частоты вращения первая ступень работает с пониженным коэффициентом расхода  и с повышенными углами атаки. Соответствующий этому случаю треугольник скоростей на входе в РК изображен на рис. 5.24 сплошными линиями. Там же тоже сплошными линиями изображены контуры лопаток ВНА в исходном (расчетном) положении. Если же повернуть эти лопатки на угол  в положение, показанное пунктиром, то вследствие изменения направления вектора скорости с ₁ треугольник скоростей деформируется (см. штриховую линию на рис. 5.24) и угол атаки (при неизменном значении расходной составляющей скорости воздуха) уменьшится.

Как видно, поворотом лопаток ВНА на прикрытие можно и при пониженном коэффициенте расхода  обеспечить сохранение расчетного угла атаки на лопатках рабочего колеса и тем самым предотвратить возникновение срыва потока и падение КПД первой ступени при < 1. Но закрутка потока при этом уменьшится, что приведет к снижению работы вращения колеса и соответственно степени повышения давления воздуха в ступени.

Однако поворот лопаток ВНА существенно улучшает условия обтекания лопаток РК только первой ступени. Поэтому общая эффективность такого регулирования сравнительно невелика. Кроме того, условия обтекания лопаток самого ВНА при их прикрытии, как видно из рис. 5.24, ухудшаются (резко возрастают углы атаки на входе в него). Поэтому КПД всего компрессора увеличивается при таком регулировании незначительно. Несколько более эффективным в этом отношении является применение ВНА с лопатками переменной кривизны, один из вариантов конструкции которых схематично показан на рис. 5.24, в.

Рис. 5.25. Влияние поворота лопаток НАв группе первых ступеней на характеристику компрессора

Значительно более эффективен поворот лопаток нескольких последовательно расположенных НА. При этом увеличивается число рабочих колес, углы атаки на лопатках которых могут быть непосредственно и существенно снижены в результате поворота стоящих перед ними направляющих аппаратов. Поэтому при регулировании компрессора поворотом НА в первой и нескольких следующих за ней ступенях запас устойчивости на пониженных значениях  увеличивается настолько, что надобность в одновременном применении, например, перепуска воздуха часто отпадает. При этом КПД компрессора при < 1 может быть существенно повышен. Примерное изменение положения границы устойчивой работы и рабочей кривой на характеристике компрессора ТРД при таком регулировании показано на рис. 5.25.

При практическом применении регулирования компрессора поворотом лопаток НА в группе первых ступеней и определении программы такого регулирования необходимо иметь в виду два обстоятельства.

1). Углы поворота лопаток НА в различных ступенях должны быть различными. Чем меньше  и чем дальше расположена данная ступень от середины компрессора, тем в большей мере отклоняется режим ее работы от оптимального и, следовательно, тем больше должен быть угол поворота лопаток НА, стоящего перед ее рабочим колесом, для сохранения углов атаки, близких к оптимальным. Наибольшие отрицательные углы поворота при < 1 должен иметь ВНА.

Рис. 5.26. Типичная программа регулирования компрессора поворотом лопаток НАв группе первых ступеней

2). Как было указано, поворот ВНА на прикрытие уменьшает работу, затрачиваемую на вращение РК ступени и, соответственно, развиваемый ею напор. Одновременное прикрытие ВНА и нескольких НА в группе первых ступеней еще больше снижает напор (повышение давления) в этих ступенях, а в месте с ним и степень повышения давления, и расход воздуха у компрессора в целом). Это благоприятно сказывается на мощности, потребной для прокрутки компрессора на режимах запуска двигателя, и на его способности быстро изменять режим работы. Поэтому у двигателей дозвуковых ЛА обычно лопатки НА в группе первых ступеней начинают прикрываться, как только  становится меньшим единицы, как показано на рис. 5.26.