Помпаж
Помпаж
Помпаж (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).
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.
Помпаж вызывается сильными отклонениями в работе двигателя от расчетных режимов:
вывод самолета на закритические углы атаки;
разрушение и отрыв лопаток рабочего колеса (например, из-за старости);
попадание в двигатель постороннего предмета (птицы, снега, фрагмента бетонного покрытия ВПП);
попадание в воздухозаборник пороховых газов при стрельбе из пушек или пусках ракет на боевых самолетах;
попадание в воздухозаборник продольного вихря.
А также:
ошибками, допущенными при проектировании или сбоями в работе системы управления двигателя и (или) управляемого воздухозаборника;
сильным боковым ветром при запуске двигателя на аэродроме (ранние модели двигателей JT-9D);
низким давлением окружающего воздуха (в жаркую погоду в горах).
