Что такое помпаж авиационного двигателя

Помпаж (авиация)

Помпа́ж (фр. pompage ) — срывной режим работы авиационного турбореактивного двигателя, нарушение газодинамической устойчивости его работы, сопровождающийся хлопками в воздухозаборнике из-за противотока газов, дымлением выхлопа двигателя, резким падением тяги и мощной вибрацией, которая способна разрушить двигатель. Воздушный поток, обтекающий лопатки рабочего колеса, резко меняет направление, и внутри турбины возникают турбулентные завихрения, а давление на входе компрессора становится равным или бо́льшим, чем на его выходе.

В зависимости от типа компрессора помпаж может возникать вследствие мощных срывов потоков воздуха с передних кромок лопаток рабочего колеса и лопаточного диффузора или же срыва потока с лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата.

Основным способом борьбы с помпажем является применение нескольких соосных валов в двигателе, вращающихся независимо друг от друга с различными скоростями вращения. Каждый из валов несет часть компрессора и часть турбины. Первая (от воздухозаборника) часть компрессора (компрессор низкого давления) соединяется с последней частью турбины (турбина низкого давления). Современные двигатели имеют в среднем три вала. Валы более высокого давления вращаются с более высокими скоростями. Кроме этого для предупреждения помпажа в авиационных реактивных двигателях предусматривают поворотные лопатки спрямляющего аппарата компрессора (характерно для двигателей КБ А. М. Люльки) и перепускные воздушные клапаны, которые сбрасывают избыточное давление на промежуточных ступенях компрессора двигателя.

Возникающие при срыве потока со спинок лопаток вихри неустойчивы и имеют тенденцию к самовозрастанию. Образующаяся вихревая пелена, распространяясь в межлопаточном канале, уменьшает эффективное сечение потока, в результате чего расход воздуха значительно уменьшается. Наступает момент, когда вихри полностью заполняют межлопаточные каналы, подача воздуха компрессором при этом прекращается. В последующее мгновение происходит смывание вихревой пелены, при этом возможен выброс воздуха на вход в компрессор. Повторное и многократное поджатие одной и той же порции воздуха в компрессоре при помпаже приводит к повышению температуры воздуха на входе в компрессор (в результате многократного подвода энергии к одной и той же массе воздуха). [1] Работа двигателя в режиме помпажа быстро приводит к его разрушению из-за недопустимого повышения температуры газов перед турбиной и потери прочности её лопаток, поэтому при его возникновении двигатель должен быть переведен в режим «малый газ» (на котором помпаж исчезнет сам собой) или отключен. Рост температуры газов может достигать нескольких сот градусов в секунду, и время принятия решения экипажем ограничено. На современных двигателях предусмотрена противопомпажная автоматика, обеспечивающая автоматическое, без участия экипажа, устранение помпажа путем обнаружения помпажных явлений через измерение давления и пульсаций давления на разных участках газовоздушного тракта; кратковременного (на доли секунды) снижения или прерывания подачи топлива, открытия перепускных заслонок и клапанов, включения аппаратуры зажигания двигателя, восстановления подачи топлива и восстановления режима работы двигателя. Устанавливается сигнализация на приборных досках экипажа и производится запись в бортовых регистраторах параметров полета.

Содержание

Причины возникновения

Помпаж вызывается сильными отклонениями в работе двигателя от расчетных режимов:

Разное

Источник

Помпаж двигателя: что это такое и чем он грозит самолету

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

Помпаж двигателя самолета – это особый режим работы агрегата, при котором происходит нарушение его газодинамической устойчивости. Можно сказать, что в такой момент двигатель самолета «срывается». Чаще всего данное явление сопровождается крайне характерными громкими хлопками в тракте двигателя, вибрацией, падение тяги, а в некоторых случаях, еще и извержением пламени из сопла! В совокупности все перечисленные факторы могут стать причиной разрушения агрегата прямо во время полета.

Возникает помпаж по причине срыва воздушного потока и попадания его на лопатки рабочего колеса. Резкое изменение направления воздуха становится причиной образования турбулентных завихрений в турбине, что в свою очередь приводит к изменению давления на входе в компрессор агрегата.

Спровоцирован помпаж двигателя может из-за нарушения геометрии уже упомянутых лопаток. Также причиной помпажа может стать попадание в двигатель постороннего предмета, например, птицы. В редких случаях на вероятность возникновения помпажа влияют погодные условия. Чаще всего подобное случается при сильном боковом ветре в момент запуска двигателя, а также низкое атмосферное давление при высокой температуре воздуха.

Для того, чтобы не допустить помпажа двигателя, в современных агрегатах устанавливается несколько соосных валов. Они не способны нивелировать риски в полной мере, однако существенно их сокращают. Нужны соосные валы для того, чтобы в случае срыва двигателя в одной части, его другая часть продолжила работать и предотвратила негативное явление. Помимо этого, в современных агрегатах имеются специальные клапаны перезапуска воздушного потока и поворотные лопатки, способные менять направление тока воздуха.

Также все пилоты умеют правильным образом направлять самолет в пике в случае возникновения помпажа в двигателе. С высокой долей вероятности это поможет решить проблему и не даст двигателю развалиться.

Если хочется узнать еще больше интересного, то стоит почитать о том, почему все самолеты красят именно в белый цвет и узнать, так ли это на самом деле.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Источник

Что такое помпаж двигателя самолета

Если коротко, помпаж (pompage —фр.) двигателя — это нарушение правильного течения воздушного потока через турбину турбореактивного двигателя. По различным причинам поток меняет своё направление, встречные потоки создают в двигателе турбулентные завихрения, давление на входе становится равным или даже превышает давление на выходе. Проявляется он сильной вибрацией, хлопками, появлением дыма и падением тяги.

Специалисты различают три вида нарушения воздушного потока в турбореактивном двигателе:

Впервые этот термин стал применяться в 1946 году.

Возможные последствия

Вибрация, возникающая при помпаже, способна разрушить двигатель. Кроме того, при возникновении помпажа в двигателе стремительно поднимается температура, на сотни градусов в секунду, поэтому, если не принимаются срочные меры, может произойти возгорание двигателя.

Очень опасно возникновение помпажа на земле, во время разбега самолёта перед взлётом.

Бывают ситуации, когда скорость ещё недостаточна для отрыва, но уже слишком велика, чтобы самолёт успел остановиться в пределах полосы. Катастрофа в этом случае практически неизбежна.

Причины

Чтобы понять из-за чего возникает помпаж, нужно разобраться, как устроен турбореактивный двигатель. Ну, хотя бы в общих чертах.

Устройство турбореактивного двигателя

Двигатель подвешен под крылом самолёта или прикрепляется к фюзеляжу. Состоит он из трёх частей — компрессора, камеры сгорания и турбины.

Работает он приблизительно так:

Из-за чего возникает помпаж

Причин возникновения помпажа может быть несколько:

Например, при попадании в двигатель птицы, события развиваются следующим образом:

Если не принять меры, процесс принимает циклический характер, что выглядит как череда непрерывных взрывов, и может привести к повреждению жизненно важных узлов и магистралей.

Не всегда причины, вызывающие помпаж можно предвидеть, поэтому особую важность имеют меры по предотвращению этого опасного явления и борьбе с ним.

Предупреждение

Чтобы не допустить помпажа, в современных двигателях предусмотрено несколько, обычно три, независимых валов турбины. Поэтому при выходе одного вала из строя, остальные в состоянии обеспечить устойчивую работу двигателя. Компрессоры также имеют конструктивные особенности, позволяющие контролировать направление и давление создаваемого потока.

Антипомпажная автоматика без участия экипажа предотвращает возникновение помпажа, выявляя с помощью датчиков, установленных на всём протяжении воздушного тракта, помпажные явления и мгновенно реагируя изменением подачи топлива и настроек компрессора.

Устранение во время полёта

При возникновении помпажа летчик немедленно уменьшает тягу в двигателе или даже на время глушит его. При падении давления, создаваемого компрессором, помпаж пропадает сам собой, нормальная работа двигателя восстанавливается. Современные двигатели оснащены противопожарной автоматикой, которая при пожаре в двигателе прекращает подачу топлива и устраняет возгорание.

Самолёт снижается для набора скорости и производится «холодная продувка двигателя», во время которой он освобождается от паров топлива. Затем подача топлива возобновляется, либо самолёт продолжает полёт на оставшихся в строю двигателях.

Помпаж двигателя может представлять серьёзную угрозу во время полёта, но оснащение современных самолётов средствами контроля и диагностики работы двигателя и наличие дублирующих систем позволяют свести риск к минимуму и сделать полёты безопасными.

Источник

Что такое помпаж двигателя самолета?

Перед тем как разобраться, что такое помпаж двигателя самолета, надо понимать, что такое срыв турбореактивного агрегата лайнера. В целом, это неполадка, которая имеет свои характерные признаки. В них нужно разбираться, чтобы не допустить трагедии.

Помпаж двигателя самолета: что это?

Эта неполадка представляет собой утрату устойчивого течения потока воздуха через турбину. Если вовремя не обнаружить проблему, а также не начать с ней бороться, то может произойти возгорание и разрушение мотора. В таком случае воздушное судно не сможет лететь, следовательно, произойдет трагедия. Спровоцировать эту проблему могут следующие причины:

Как мы видим, некоторые проблемы связаны с человеческим фактором, а некоторые обусловлены погодными явлениями, поэтому их трудно предвидеть. Очень важно уметь предупредить эти проблемы, дабы не допустить катастрофы.

Как не допустить помпажа?

В авиации есть некоторые меры, которые позволяют предупредить такую неприятность, как помпаж. Главное решение проблемы таится в применении в конструкции нескольких валов отдельных. Для начала выясним, что такое валы? Они движутся в моторе на различных скоростях, вне зависимости друг от друга. У каждого имеется часть турбины и компрессора мотора. Сегодняшние модели зачастую оснащены агрегатами, в состав которых входят 2—3 независимых вала. Если какой-то из них сломался, то остальные в силах поддерживать тягу, требуемую для перемещения самолета.

Как устранить помпаж, если это случилось во время рейса?

При перелете могут произойти разные внештатные ситуации. Именно поэтому пилот должен быть готовым ко всему. Если случился помпаж двигателя, то эта проблема поправима, если лайнером управляет грамотный летчик. Даже неопытный пилот во время полета заметит, если происходит помпаж движка. В такой ситуации нужно вовремя сориентироваться и приступить к решению проблемы. Зачастую летчики переводят мотор на сниженные обороты или вообще отключают его на какой-то период. В результате подобных действий помпаж сам пропадает.

Нужно знать, что повышение температуры мотора при данной проблеме может достигать несколько сотен градусов. Так, с каждой секундой на сотню температура повышается, что очень опасно. Для предотвращения такой проблемы есть противопожарная автоматика, которая присутствует практически во всех современных авиалайнерах. Благодаря ей можно устранить возгорание, как только оно началось. При этом экипаж может продумать план действий по ликвидации данной проблемы. Как только срабатывает автоматика, тут же снижается подача горючего. Возможна даже приостановка подачи.

Также возможен вариант, что пилоты на какое-то время отправят самолет в свободное пике. При этом процессе воздушное судно медленно теряет высоту, пока не пройдет возгорание. После этого в моторе нормализуется подача горючего и самолет продолжает лететь в нормальном темпе.

Благодаря современным достижениям науки и техники такую проблему, как помпаж двигателя авиалайнера, можно решить непосредственно во время полета. Хотя, безусловно, лучше, чтобы еще до отправки самолета эта проблема была замечена и решена.

Как летчики готовятся к полету?

Нужно знать, что так просто в рейс никто не отправляется. Без тщательной подготовки ни один самолет не поднимется в воздух. Подготовка к отправке подразумевает следующее:

Помимо подготовки личного персонала, безусловно, готовится сам летательный аппарат. За 3 часа до вылета самолет готовят к дальнейшему применению. Процедура подготовки включает в себя такие этапы:

В конце происходит проверка салона, который обязательно должен быть в чистом состоянии, кресла должны быть полностью готовыми для пассажиров. Когда уполномоченные работники проведут все работы по проверке, самолет будет готов к эксплуатированию. Отметим, что сотрудники несут ответственность за исправность лайнера и, следовательно, за безопасность экипажа. Именно поэтому на такую работу берут только ответственных, умных, внимательных и трудолюбивых людей.

Как выясняется, в процессе полета с самолетом могут произойти разные неприятности. Главное, чтобы пилоты были готовы к этому, и знали выход из той или иной ситуации. Помпаж двигателя – это распространенная проблема, которую можно предотвратить, если есть необходимое оборудование. А пока предлагаем посмотреть помпаж двигателя самолета на видео.

Источник

помпаж двигателя

помпа́ж дви́гателя (франц. pompage) — различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической природе и внешним проявлениям различают три основных вида неустойчивого течения.

1. Вращающийся срыв — результат потери устойчивости осесимметричного течения. Он может локализоваться в одной или нескольких ступенях компрессора или охватывать всю его проточную часть; в последнем случае формирование вращающегося срыва приводит к глобальной потере устойчивости течения в двигателе. Вращающийся срыв возникает при обтекании лопаток компрессора с большими положительными углами атаки. В ограниченном пространстве кольцевой проточной части компрессора появление отрывного течения на отдельных лопатках приводит к образованию дискретных срывных зон, которые вращаются в том же направлении, что и ротор, но с меньшей угловой скоростью. Появление вращающегося срыва приводит к падению напора ступеней в области малых расходов воздуха, а также возникновению вибраций лопаток.

2. Скачкообразное уменьшение расхода воздуха и напора компрессора вследствие потери статической устойчивости течения в компрессоре, которое иногда происходит на пусковых режимах работы двигателя. Потеря статической устойчивости чаще всего оказывается необратимой, приводит к «зависанию» двигателя: при увеличении расхода топлива растёт температура газов, уменьшается расход воздуха, а частота вращения не увеличивается.

3. Собственно П. д. — продольные автоколебания потока во всём воздушно-газовом тракте двигателя и воздухозаборника, возникающие в результате потери динамической устойчивости течения в силовой установке, являющейся газовой автоколебательной системой с активными элементами, в которых при колебаниях может подводиться к газу или отводиться от него энергия (компрессор, камера сгорания, турбина, зазоры в проточной части); все её элементы обладают и реактивными свойствами: в них при колебаниях на газ действуют инерционные и упругие силы.

П. д. — разветвлённой динамической системы с большим числом степеней свободы — может происходить с различными частотами, соответствующими разным формам колебаний. Возникновение П. д. сопровождается большими динамическими нагрузками на все элементы конструкции силовой установки, выбросом горячих газов на вход двигателя, ростом температуры газов перед турбиной, что при длительном воздействии приводит к разрушению силовой установки. В самолётах с несколькими двигателями помпаж одного из них может приводить к потере управляемости самолётом.

Для избежания П. д. линии рабочих режимов (ЛРР) компрессора на его характеристике располагаются на достаточном удалении от области неустойчивых режимов; расстояние между ЛРР и границей устойчивых режимов (см. рис.)

(π*_к — степень повышения полного давления; G_пр — расход воздуха, приведённый к стандартным атмосферным условиям) называется запасом устойчивости компрессора; в стендовых условиях на установившихся режимах работы газотурбинного двигателя величина ∆K_у — функция приведённой частоты вращения

(n — фактическая частота вращения, T₀ * — температура заторможенного потока перед компрессором), а также положения органов регулирования двигателя.

При работе двигателя в различных условиях эксплуатации запас устойчивости может уменьшаться по следующим причинам:

1) смещение ЛРР компрессора к границе устойчивости в результате повышения температуры газов перед турбиной на неустановившихся режимах (за счёт увеличения расхода топлива для раскрутки двигателя). Уменьшение запаса устойчивости по этой причине тем больше, чем выше темп разгона (меньше время «приёмистости») и на отдельных участках может достигать 12—15% от ∆К_у. В турбореактивных двухконтурных двигателях с форсажем может уменьшаться запас устойчивости вентилятора при включении форсажа, если рост температуры в форсажной камере не компенсируется соответствующим увеличением площади критического сечения реактивного сопла. Аналогичные процессы происходят и при нестационарном повышении температуры воздуха перед двигателем;

2) смещение границы устойчивых режимов в сторону ЛРР вследствие неравномерности поля давлений и температуры перед двигателем, возникающей в результате отрывного несимметричного течения в воздухозаборнике или появления перед ним теплового возмущения с неравномерным распределением температуры по сечению входного канала;

3) мгновенное (нестационарное) взаимное сближение ЛРР компрессора и границы устойчивых режимов под воздействием нестационарных внешних возмущений, например, пульсаций давления в воздухозаборнике. В этих условиях возможно жёсткое самовозбуждение П. д., который в некоторых случаях после прекращения возмущении может самоликвидироваться;

4) взаимное сближение границы устойчивых режимов и ЛРР в процессе эксплуатации в результате падения кпд компрессора и турбины и уменьшения максимального напора из-за эрозии лопаток и износа истираемых покрытий проточной части.

Для обеспечения устойчивой работы компрессора при нормальной эксплуатации двигателя используются автоматически управляемые поворот лопаток направляющих аппаратов компрессора и перепуск воздуха; этой же цели способствует выполнение двигателя по двух-, трёхзальной схеме. Во многих конструкциях для расширения области безотрывного обтекания лопаток над рабочими колёсами устанавливаются специальные участки корпуса с перфорированной обечайкой и полостью над ней. Для предотвращения последствий П. д. в эксплуатации используется автоматизированная противопомпажная защита двигателя.

Литература:
Казакевич В. В., Автоколебания (помпаж) в компрессорах, 2 изд., М., 1974;
Холщевников К. В., Емин О. Н., Митрохин В. Т., Теория и расчет авиационных лопаточных машин, 2 изд., М., 1986.

Источник