喘振——原来航空发动机也会“咳嗽”
摘要
相信大家在乘坐航班的时候，都听过航空发动机的轰鸣声，有谁听到过发动机咳嗽吗？今天，我们就来聊一聊，航空发动机的一种“肺病”——喘振。
航空发动机的结构原理
所谓喘振，喘是对现象的描述，而振即振动，是喘的结果。涡扇发动机的核心机主要由压气机、燃烧室和涡轮组成，压气机就如同发动机的“肺部”负责吸气，每秒钟可以吸入几百斤的空气，大流量的空气会在压气机的出口形成高压，高压空气与燃料在燃烧室混合、燃烧释放能量推动涡轮带动风扇旋转做功。
喘振发生过程
空气在压气机里面流动，时刻都顶着巨大的压力，之所以顶着压力往前，是因为压气机叶片“逼得太紧”。空气流过压气机的动叶速度增加，遇到压气机的静叶速度下降。当空气稳定进入压气机时，空气在动、静叶间一级一级的流动，发动机可以正常运转。一旦发生空气流量减少，发动机内部就会形成一股“神秘力量”——压力差。在压力差的助推下，空气不由自主地前后涌动，由正常的“前浪推后浪”转变为“前浪后浪交替循环”，最终将导致发动机一阵阵“咳嗽”，同时还会引起巨大的振动，这就是航空发动机的“喘振”。
引发喘振的原因及预防措施
引起发动机喘振的原因有很多，最常见的就是流量突然减小，通常是因为吞砂、吞水、吞冰、吞鸟等。为尽量降低或避免发动机产生喘振的风险，在发动机设计之初主要从“防病”和“治病”两方面入手。一方面要通过提高压气机叶片材料强度、优化内部结构、提高抗震能力、喘振裕度等，达到“防病”的目的。另一方面当发现发动机出现“肺病”征兆时，可以通过级间放气机构、可调静子等，避免进一步恶化、主动防喘，达到“治病”的目的。我国自主研发的航空发动机目前在防喘方面已取得长足的进展，比如天津直博会参展的1100kW级涡轴发动机，其自带整体式多功能防砂装置，配有健康管理系统，可实现振动监测，可靠性极高。
原文来源：中国航发北京航科
