Характеристики компрессоров
В условиях эксплуатации двигателя высота, скорость полета, и частота вращения компрессора изменяются в широких пределах. При этом степень повышения давления, расход воздуха, окружные скорости, числа Маха и углы атаки на лопатках ступеней изменяются и отличаются от их расчетных значений. Это может явиться причиной значительного изменения потребляемой мощности и КПД компрессора, а в некоторых случаях – появления неустойчивости в его работе. Поэтому возникает необходимость в обеспечении устойчивости работы компрессора не только на расчетном, но и на других, нерасчетных режимах.
Зависимости, показывающие, как изменяются основные показатели работы компрессора – степень повышения давления и КПД при изменении частоты вращения компрессора и расхода воздуха называются характеристиками компрессора.
Зависимость степени сжатия компрессора от расхода воздуха называется напорной кривой.
По мере повышения давления в компрессоре повышается плотность воздуха, а массовый расход воздуха во всех сечениях компрессора, естественно, постоянен. Следовательно, по мере повышения плотности необходимо уменьшать площадь проходного сечения газового тракта.
Снижать осевую скорость, практически, нельзя.
Нецелесообразно беспредельно уменьшать высоту лопатки (проходную площадь компрессора), так как ступени с маленькими лопатками будут иметь недопустимо низкий КПД. Все это приводит к тому, что в авиационном компрессоре одновальной схемы нельзя получить степень повышения давления более 10—14.
В многокаскадных компрессорах частота вращения каждого последующего каскада больше предыдущего. Увеличение числа каскадов усложняет конструкцию компрессора и увеличивает его массу, поэтому в современных компрессорах число каскадов не превышает трех.
В условиях эксплуатации значения полного давления и температуры заторможенного потока воздуха на входе в компрессор двигателя могут изменяться в зависимости от атмосферных условий, скорости и высоты полета, потерь в воздухозаборнике и т. д. Эти изменения будут влиять на характеристики компрессора.
Расход воздуха изменяется пропорционально изменению давления, т. е. плотности воздуха на входе.
При уменьшении температуры воздуха на входе в компрессор массовый расход воздуха и степень повышения давления возрастают. Рост расхода воздуха при уменьшении температуры на входе в компрессор обусловлен увеличением плотности воздуха. Более холодный воздух может быть сжат до более высокого давления, что и влечет за собой возрастание степени сжатия при уменьшении температуры.
Изменение осевой скорости сказывается на величине угла атаки потока на лопатках рабочего колеса. Увеличение