Как регулируемые выпускные клапаны предотвращают помпаж?

Клапаны открываются на низкой скорости, чтобы предотвратить заклинивание лопастей. При низкой скорости золотника или настройке низкой мощности (установка низкой мощности => меньше топлива, добавляемого в цикл => меньше мощности в турбине и, следовательно, меньше мощности, доступной для компрессора), объемный расход через канал компрессора с фиксированной геометрией становится равным слишком большой (относительно расчетного значения, сжатие меньше при более низкой скорости), сброс части воздуха снижает объемный расход после выпускных отверстий.

Это можно объяснить с помощью так называемых треугольников/диаграмм скоростей компрессора:

Увеличение осевой скорости через компрессор ( U _ri увеличивается ) при уменьшении скорости золотника ( ωr уменьшается ) приводит к тому, что угол V _ri потока ( U _ri - V _ri ) становится менее крутым и вызывает остановку потока, уменьшая работу компрессор и блокировка проточного канала; это называется всплеск. Сброс воздуха снижает скорость потока U _ri , чтобы предотвратить заклинивание лопаток компрессора. Некоторые компрессоры могут изменять геометрию лопаток статора, чтобы приспособиться к изменению угла всасывания, это называется регулируемыми лопатками статора, которые расширяют рабочий диапазон. Слив является последним средством предотвращения помпажа.

Это можно легко визуализировать путем моделирования газовой турбины. В следующем примере показана стационарная характеристика газовой турбины (уменьшение расхода топлива) типичного турбовального двигателя вертолета, нанесенная на график характеристики компрессора. Штриховая симуляция не включает график стравливания и пересекает линию помпажа слева (поскольку это симуляция с экстраполированными картографическими характеристиками, это математически возможно, но не в реальной жизни, компрессор заглохнет и воздушный поток застопорится), сплошная синяя линия представляет производительность, при которой запас по помпажу в 10 % поддерживается за счет стравливания воздуха из компрессора (отсюда область параллельной рабочей линии при малой мощности).

На изображении показана линия производительности/равновесия в установившемся режиме в характеристике компрессора, рабочая линия в переходном режиме будет иметь другой профиль. Причина, по которой отвод может быть интересен для раскручивания (добавляется больше топлива для более высокой настройки мощности), заключается в том, что мгновенное увеличение подачи топлива вызовет увеличение количества продукта реакции, вызывая повышение давления внутри газовой турбины при том же уровне. скорость золотника (из-за инерции золотник наматывается относительно медленно), что приводит к тому, что рабочая точка переходит к линии помпажа (следуя линии постоянной скорости золотника). Обычно количество топлива ограничивается контроллером, который постепенно добавляет топливо. Если рабочая точка окажется близко к линии помпажа, сброс воздуха из компрессора предотвратит помпаж компрессора.