НЕУСТОЙЧИВАЯ РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ ЧИСЕЛ ОБОРОТОВ НА ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ

Опыт эксплуатации показывает, что неустойчивая работа турбореактивных двигателей часто возникает на режимах разгона (при увеличении числа оборотов) и связана с помпажем компрессора и сгоранием переобогащенной топливовоздушной смеси.

Внешние признаки неустойчивой работы двигателя такие двигатель трясет, в компрессоре слышен характерный шум — “урчание”, из реактивного насадка выбрасывается дым и пламя. Температура газов за турбиной повышается против нормальной иногда на 30°. При полетах на высотах более 8000 м при работе двигателя на помлажном режиме наблю­дались случаи самовыключения двигателя.

При медленном разгоне двигателя (медленном переме­щении сектора газа) в камеры сгорания подаются такие количества воздуха и топлива, которые обеспечивают обра­зование в зоне горения смеси с α <=1. Нормальная или слегка обогащенная смесь быстро и полно сгорает, температура газов перед турбиной увеличивается медленно, не превышая допустимых величин, при этом .происходит плавное увеличе­ние числа оборотов — нормальный разгон двигателя.

Картина меняется, когда мы, желая осуществить быстрый разгон двигателя, резко перемещаем сектор газа.

При быстром движении сектора газа или резком откры­тии стоп-крана подача топливным насосом топлива в зону горения сильно увеличивается. Число же оборотов двигателя вначале разгона двигателя остается неизменным или уве­личивается очень мало. Следовательно, остается неизмен­ной или также увеличивается незначительно (пропорционально числу оборотов) подача воздуха компрессором. Таким образом, поступление воздуха в камеры сгорания отстает от увеличения подачи топлива.

В первый момент увеличение подачи топлива приводит к обогащению смеси, при этом температура газов повы­шается, объем газов в камере сгорания от нагревания их увеличивается. Увеличившийся объем газов не успевает вытечь из камеры сгорания через каналы турбины и своим присутствием тормозит поступление воздуха из компрессора в камеру сгорания.

В зону же горения продолжает поступать топливо, и смесь еще больше обогащается. Топливо не успевает сгореть в зоне горения, и горение идет за счет вторичного воздуха в каналах турбины, за турбиной и даже за реактивным соплом. Этим и объясняются выбросы пламени и дыма из реактивного насадка.

Температура газов перед турбиной при этом не только не повышается, а, наоборот, начинает уменьшаться. Это при­водит к уменьшению избыточной мощности турбины — раз­гон двигателя замедляется.

Уменьшение числа оборотов вызывает уменьшение коли­чества воздуха, подаваемого компрессором; топливовоздуш­ная смесь переобогащается еще больше, процесс горения топлива идет еще медленнее, температура газов перед тур­биной еще уменьшается и число оборотов двигателя падает. Наконец, двигатель останавливается. (Вспомните горение переобогащениой смеси в осветительной лампе.)

Ранее было рассмотрено, как при уменьшении секундного расхода воздуха в компрессоре появляются вихревые зоны, которые вызывают пульсацию — колебание давления и ско­рости воздушного потока на выходе из компрессора. Нерав­номерное поступление воздуха в камеры сгорания сильно затрудняет образование устойчивого факела пламени. В зоне горения образуется то нормальная, то богатая топливовоз­душная смесь, температура и давление газов перед турбиной колеблются, скорость истечения газов из реактивного на­садка меняется, двигатель трясет.

Неустойчивая работа компрессора способствует наруше­нию процесса сгорания и вызывает неустойчивую работу всего двигателя — помпаж.

Если во время помпажа уменьшить подачу топлива — взять сектор газа на себя или прикрыть стоп-кран, то через непродолжительное время процесс сгорания улучшается. Качество смеси в зоне горения приближается к нормальному (α ≈ 1), температура газов перед турбиной повышается до допустимых пределов, и двигатель начинает работать нор­мально.