Kompresör durması - Compressor stall

Bir kompresör durması içindeki hava akışının yerel olarak kompresör bir gaz türbini veya turboşarj. Kompresörden geçen hava akışının tamamen kesintiye uğramasına neden olan bir durma, kompresör dalgalanması. Olgunun ciddiyeti, motor aletleri tarafından zar zor kaydedilen anlık bir güç düşüşünden, normal çalışmayı kurtarmak için yakıt akışında ayarlamalar yapılmasını gerektiren bir dalgalanma durumunda tam bir sıkıştırma kaybına kadar değişir.

Kompresör durması, basit aerodinamik ve manuel veya mekanik olan eski jet motorlarında yaygın bir sorundu. yakıt kontrol üniteleri, ancak daha iyi tasarım ve hidromekanik ve elektronik kontrol sistemlerinin kullanımıyla neredeyse ortadan kaldırılmıştır. Tam Yetkili Dijital Motor Kontrolü. Modern kompresörler, bir motorun çalışma aralığında durmayı önlemek veya sınırlamak için dikkatlice tasarlanır ve kontrol edilir.

Türler

Bir animasyon eksenel kompresör ikisini de göstererek stator ve rotor bıçaklar.

İki tür kompresör durması vardır:

Dönen durak

Dönen durak yerel bir kesinti kompresör içindeki hava akışı Bu, sıkıştırılmış hava sağlamaya devam eder, ancak etkinliği azaltılmıştır. Dönen stall, küçük bir oran olduğunda ortaya çıkar. kanat profilleri deneyim kanatlı durak, kompresörü dengesizleştirmeden yerel hava akışını bozmak. Durmuş kanat profilleri, nispeten durgun hava cepleri oluşturur ( durak hücreleri) akış yönünde hareket etmek yerine kompresörün çevresi etrafında dönen. Stall hücreleri, rotor kanatlarıyla birlikte, ancak hızlarının% 50 ila 70'inde dönerek, her biri durma hücresiyle karşılaştığında rotorun etrafındaki sonraki kanat profillerini etkiler. Kararsızlığın akış yolu halkası etrafındaki yayılması, bitişik kanatta bir insidans artışına neden olan durma hücresi blokajı tarafından yönlendirilir. Bitişik kanat, ani yükselişin bir sonucu olarak durur, böylece rotor etrafında durma hücresinin "dönmesine" neden olur. Eksenel simetrik olan ve kompresör diskinin tüm çevresini kaplayan, ancak kompresör yüzünün geri kalanı normal akışı geçmeye devam ederken radyal düzleminin sadece bir kısmını kaplayan stabil lokal duraklamalar da meydana gelebilir.

Bir rotasyonel stall anlık olabilir, harici bir rahatsızlıktan kaynaklanabilir veya kompresör durmuş ve kurulu olmayan alanlar arasında bir çalışma dengesi bulduğunda sabit olabilir. Lokal stall'lar kompresörün verimini önemli ölçüde azaltır ve etkilenen bölgedeki stall hücrelerle karşılaşan kanat profilleri üzerindeki yapısal yükleri artırır. Bununla birlikte birçok durumda, kompresör kanat profilleri, orijinal durak hücrelerinin komşu bölgeleri etkilemesi ve durmuş bölgenin hızla tam bir kompresör durması haline gelmesi için normal hava akışına olan rahatsızlığı absorbe etme kapasitesi olmadan kritik bir şekilde yüklenir.

Eksen simetrik durma veya kompresör dalgalanması

Eksen simetrik durak, daha yaygın olarak bilinir kompresör dalgalanması; veya basınç dalgalanması, kompresörün arkasındaki halihazırda sıkıştırılmış havaya karşı çalışmaya devam edememesi nedeniyle akışın tersine çevrilmesi ve önceden sıkıştırılmış havanın motor girişinden şiddetli bir şekilde dışarı atılmasıyla sonuçlanan sıkıştırmada tam bir bozulmadır. Kompresör, ya basınç artış kapasitesinin sınırını aşan koşullar yaşar ya da anlık bir rahatsızlığı absorbe etme kapasitesine sahip olmayacak şekilde yüksek derecede yüklenir ve tüm kompresörü kapsayacak şekilde bir saniyeden daha kısa sürede ilerleyebilen bir dönme durması yaratır.

Kompresör normal akışına geri dönecektir. motor basınç oranı kompresörün sabit hava akışını sürdürebileceği bir seviyeye düşer. Bununla birlikte, durmayı tetikleyen koşullar devam ederse, kararlı hava akışının geri dönüşü, dalgalanma anındaki koşulları yeniden oluşturacak ve işlem tekrarlanacaktır.[1] Bu tür bir "kilitli" veya kendi kendini yeniden üreten bir durma, özellikle tehlikelidir, çok yüksek titreşim seviyeleri, hızlanan motor aşınmasına ve olası hasara neden olur, hatta motorun kompresör ve stator kanatlarının kırılması ve daha sonra yutulması yoluyla tamamen tahrip olmasına neden olur. aşağı akış motor bileşenlerini yok etmek.

Nedenleri

Bir kompresör, havayı yalnızca belirli bir basınç oranına kadar kararlı bir şekilde pompalayacaktır. Bu değerin ötesinde akış bozulacak ve kararsız hale gelecektir. Bu, bir dalgalanma hattı olarak bilinen şeyde meydana gelir. kompresör haritası. Komple motor, kompresörün, kompresör haritasında çalışma hattı olarak bilinen dalgalanma basınç oranının küçük bir mesafe altında çalışmasını sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. İki hat arasındaki mesafe, kompresör haritasındaki dalgalanma marjı olarak bilinir. Motorun çalışması sırasında aşırı basınç oranını düşürmek veya çalışma basıncı oranını yükseltmek için çeşitli şeyler meydana gelebilir. İkisi çakıştığında artık herhangi bir artış marjı kalmaz ve bir kompresör aşaması durabilir veya önceki bölümlerde açıklandığı gibi kompresörün tamamı aniden yükselebilir.

Kompresör dalgalanma marjını aşındıran faktörler

Aşağıdakiler yeterince ciddiyse, bayılmaya veya dalgalanmaya neden olabilir.

  • Yutulması yabancı objeler Kum ve kir erozyonunun yanı sıra hasarla sonuçlanan dalgalanma hattını düşürebilir.
  • Kompresörde kir birikmesi ve kompresör ucu açıklıklarını veya conta sızıntılarını artıran aşınma, çalışma hattını yükseltme eğilimindedir.
  • Şiddetli dalgalanma ile aşırı marjın tamamen kaybedilmesi, kuş grevi. Yerde taksi yapmak, kalkmak, alçak seviyeden uçmak (askeri) ve karaya yaklaşmak, kuş çarpmalarının tehlike oluşturduğu yerlerde gerçekleşir. Bir kuş, bir kompresör tarafından yutulduğunda, ortaya çıkan tıkanma ve kanat hasarı, kompresörün ani yükselmesine neden olur. Bir pistte veya uçak gemisi uçuş güvertesinde hasara neden olabilecek enkaz örnekleri lastik parçaları, çöpler ve somunlar ve cıvatalardır. Spesifik bir örnek başka bir uçaktan düşen metal bir parça.[2] Yabancı cisimlerin yutulmasını önlemek amacıyla pistler ve uçak gemisi uçuş güverteleri sık sık temizlenir.
  • Tasarım zarfının dışında uçak operasyonu; Örneğin., motor girişinde hava akışı ayrımlarına neden olan aşırı uçuş manevraları, giriş veya kompresörde buz oluşabileceği buzlanma koşullarında uçuş, aşırı irtifalarda uçuş.[3]
  • Uçuş el kitabı prosedürlerinin dışında motor çalışması; Örneğin.erken jet motorlarında ani gaz kelebeği hareketleri (çarpma ivmesi) pilotun notları yavaş gaz kelebeği hareketlerini belirttiğinde. Aşırı aşırı yakıt, dalgalanma hattına ulaşıncaya kadar işletim hattını kaldırdı. (Aşırı doldurmayı önlemek için aşırı yakıt doldurmayı otomatik olarak sınırlandırmak için yakıt kontrol yeteneği genişletildi).
  • Motor girişine türbülanslı veya sıcak hava akışı, Örneğin., kullanımı ters tepki düşük ileri hızda, sıcak türbülanslı havanın yeniden yutulmasıyla veya askeri uçaklar için füze ateşlemesinden kaynaklanan sıcak egzoz gazlarının yutulmasıyla sonuçlanır.
  • Girişte bozulmaya neden olabilecek silah ateşlemesinden kaynaklanan sıcak gazlar; Örneğin., Mikoyan MiG-27.

Etkileri

Sukhoi Su-57 prototipte kompresörün durması MAKS 2011.

Kompresör eksenel simetrik kesintileri veya kompresör ani yükselmeleri, motordan bir veya daha fazla aşırı yüksek ses çıkardığı için hemen tanımlanabilir. Bu tip kompresör durması sırasında motordan çıkan alev fışkırmaları raporları yaygındır. Bu duraklamalara, artan egzoz gazı sıcaklığı, durmuş kompresör tarafından yapılan işin büyük ölçüde azalması nedeniyle rotor hızında bir artış ve - çok motorlu uçak durumunda - eşlik edebilir. esneme itme kuvveti kaybı nedeniyle etkilenen motor yönünde.

Tepki ve kurtarma

Kompresör duraklamalarına verilen uygun tepki, motor tipine ve duruma göre değişir, ancak genellikle etkilenen motor üzerinde hemen ve sürekli olarak azalan itme kuvvetinden oluşur. Gelişmiş kontrol ünitelerine sahip modern motorlar, birçok durma nedenini önleyebilirken, jet uçağı pilotları, hava hızını düşürürken veya gazı artırırken bunu dikkate almaya devam etmelidir.

Önemli durma olayları

Uçak geliştirme

Rolls-Royce Avon motoru

Rolls-Royce Avon turbojet motoru 1940'ların başlarında tasarımdan çıkarılması zor olan tekrarlanan kompresör dalgalanmalarından etkilendi. Motorun algılanan önemi ve aciliyetiydi. Rolls Royce kompresör tasarımı lisanslı Safir motordan Armstrong Siddeley gelişimi hızlandırmak için.

Motor, yeniden tasarlandığı şekliyle, aşağıdaki gibi uçaklara güç sağladı. English Electric Canberra bombardıman uçağı ve de Havilland Comet ve Sud Aviation Caravelle uçaklar.

Olympus 593

1960'lı yıllarda Concorde Süpersonik Taşıma (SST) bir kompresör dalgalanması girişte yapısal bir arızaya neden olduğunda büyük bir olay meydana geldi. Kompresörden ileri doğru yayılan çekiç şoku, bir giriş rampasının ayrılmasına ve girişin önünden dışarı çıkmasına neden olmak için yeterli güçteydi.[4] Yeniden oluşmasını önlemek için rampa mekanizması güçlendirildi ve kontrol yasaları değiştirildi.[5]

Uçak düştü

ABD Donanması F-14 kazası

Bir kompresör durması, Lt.'nin 1994 ölümüne katkıda bulundu. Kara Hultgreen ilk kadın taşıyıcı tabanlı Amerika Birleşik Devletleri Donanması savaş pilotu. Uçağı, bir Grumman F-14 Tomcat, kompresörün durması ve sol motorunun arızalanması, Pratt & Whitney TF30 turbofan, Hultgreen'in yanlış bir yerden kurtarma girişiminin neden olduğu bozulmuş hava akışı nedeniyle son yaklaşım bir yan kayma; Aşırı yalpalama açısından kompresör duraklamaları bu tip motorun bilinen bir eksikliğiydi.

Southern Airways Uçuş 242

1977 kaybı Southern Airways Uçuş 242, bir McDonnell Douglas DC-9-9-31, bir girerken fırtına hücre bitti Gürcistan büyük miktarlarda su yutulmasıyla ortaya çıkan kompresör durmalarından kaynaklanmaktadır ve selamlamak. Stalllar, kanatların her ikisinde de sabit kanatlarla çatışmasına neden oldu. Pratt & Whitney JT8D-9 turbofan motorlar. Stall'lar o kadar şiddetliydi ki, uçuş mürettebatının bir Acil iniş halka açık bir yolda 62 yolcu ve yerde sekiz kişi daha öldü.

1997 Irkutsk Antonov An-124 kazası

Bir Antonov 124 nakliye uçağı imha edildiğinde çöktü kalkıştan hemen sonra Irkutsk-2 Rusya'da Havaalanı. Yaklaşık 5 metre (16 ft) yükseklikte 14 numaralı Pistten kalktıktan üç saniye sonra, 3 numaralı motor ani yükseldi. Yüksekten uzaklaşmak saldırı açısı, motorlar 1 ve 2 de yükseldi ve uçağın pistin sonundan yaklaşık 1.600 metre (5.200 ft) sonra düşmesine neden oldu. Bir yerleşim bölgesinde birkaç evi vurdu, gemideki 23 kişiyi ve yerde 45 kişiyi öldürdü.[6]

Trans World Airlines Uçuş 159

6 Kasım 1967'de, TWA Uçuş 159, bir Boeing 707 onun üzerinde kalkış rulosu o zaman adı verilen Greater Cincinnati Havaalanı, geçti Delta Havayolları Uçuş 379, a McDonnell Douglas DC-9 bir kaç metre uzakta toprağa sıkışmış koşu yolu kenarı. TWA uçağındaki birinci subay, geçerken Delta 379'dan egzozun yutulmasıyla tetiklenen bir kompresör durması olduğu bilinen yüksek bir ses duydu. Bir çarpışmanın meydana geldiğine inanan yardımcı pilot, kalkışı iptal etti. Hızından dolayı uçak pisti aşarak 29 yolcudan 11'i yaralandı, bunlardan biri 4 gün sonra yaralanmalar sonucu hayatını kaybetti.

Scandinavian Airlines Uçuş 751

Aralık 1991'de Scandinavian Airlines Uçuş 751, bir McDonnell Douglas MD-81 Stockholm'den Kopenhag'a yapılan bir uçuşta, buzun yutulması nedeniyle her iki motoru da kaybettikten sonra düştü ve kalkıştan kısa bir süre sonra kompresörün durmasına neden oldu. Pilotların kalkış tırmanışı sırasında gücü azaltmasını önlemek için tasarlanmış yeni kurulan bir otomatik gaz kelebeği sistemi nedeniyle, pilotun dalgalanmayı tanıma üzerindeki gücü azaltma komutları sistem tarafından tersine çevrildi ve bu da motor hasarına ve toplam motor arızasına yol açtı. Uçak, bir orman temizliğinde can kaybı olmadan başarıyla iniş yaptı.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Jet Motoru - Rolls-Royce plc, 1995. ISBN  0-902121-23-5.

Notlar

  1. ^ Kerrebrock 1992, s. 261.
  2. ^ Air France Flight 4590'ın kazası, pistteki bir DC-10'dan düşen bir titanyum alaşım parçasıyla başlatıldı. Metal enkaz, Air France Concorde'un bir lastiğini patlattı ve patlayan lastik parçaları uçağa hasar vererek bir yakıt deposunu kırdı ve kanat yapısal arızasına ve motor arızasına neden oldu. Metal döküntü kompresör arızasına neden olmazken, Concorde kazası, küçük bir metal döküntü parçasının bir uçak tarafından bir piste düşürülmesi ve başka bir uçak tarafından vurulması örneğidir ve kesinlikle mümkün olan bu tür bir enkaz, bir piste bırakıldığında, bir jet motorunun girişinin ilerisindeki bir tekerlek tarafından fırlatılabilir ve motor tarafından yutulabilir ve kompresör hasarına neden olabilir. Ayrıca, Flight 4590 Concorde'un liman motorlarının ani yükselmeleri, sızan yakıt motorlara (gaz kelebeği kontrolünün dışında) yutulurken (gaz kelebeği kontrolünün dışında) ve hızla yandığında iç motor basıncındaki ani yükselmelerin neden olduğu kompresör durmasına örnek olabilir.
  3. ^ "Havacılık ve Uzay Uygulamaları için Jet Tahrik Sistemi" 2. baskı 1964 Walter J.hesse Nicholas V.S. Mumford, Pitman Yayıncılık Şirketi s201
  4. ^ Not: Girişten fırlatılmadan önce giriş rampası önce içeri doğru hareket etti ve kompresörün ön yüzüne çarptı ve ilk kompresör aşamalarında önemli hasara neden oldu. Bu hasara rağmen, Olympus 593 hala% 80'e varan güçte çalışır durumda kaldı.
  5. ^ Trubshaw, Brian; Edmondson, Sally. Brian Trubshaw Test Pilotu. s 110. ISBN  0 7509 1838 1
  6. ^ http://aviation-safety.net/database/record.php?id=19971206-0

Kaynakça

  • Kerrebrock, Jack L. "Uçak Motorları ve Gaz Türbinleri", 2. baskı. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1992. ISBN  0-262-11162-4.

Dış bağlantılar