換氣扇的百葉窗為啥波浪式開閉？揭秘旋轉失速現象 【萌萌戰隊】

兩個月前有位網友無意中發現 換氣扇的百葉窗擋板竟然會波浪式開閉 經過長時間觀察 發現這種波浪開閉動作穩定而持續 令他十分疑惑 我當時看到這個視頻同樣大惑不解 直到前些天坐飛機出差 剛落地竟聽見引擎發出爆響並冒出了火苗子 這個動靜令我陷入沉思 發動機喘振回火是否和換氣扇百葉窗的 波浪開閉有某種關聯呢 帶着疑問我們還是研究下這款換氣扇 當馬達動力不足時 微弱的風力只能推動百葉窗小幅開啓 造成氣流衝擊擋板風扇背壓升高 於是在不均勻的來流中 某個葉片會在升高的逆壓梯度下首先失速 形成填塞通道的湍流 使進氣流受到阻滯向兩邊偏轉 導致後方葉片的衝角增大跟着失速 形成新的湍流 而前方葉片的衝角減小 氣流正常運動 因此風扇轉動時失速的葉片會自行恢復 並將失速區轉移到後葉 造成失速氣團以很慢的轉速相對風扇反旋 那麼從地面看失速團由於疊加了風扇轉速 就和風扇同向旋轉 這被稱爲旋轉失速 此時失速氣團製造的周向脈動氣流 使百葉窗受到同步旋轉的壓力波動 所以呈波浪式開閉 但這又和發動機喘震有啥關係呢 爲了找到換氣扇的旋轉失速 和發動機喘振的關聯 我們就來觀察一臺渦噴發動機 本來它轉的好好的 也不知爲啥飛行員突然抽風收油 使轉速驟然下降以至於低於正常範圍 此時進氣流因大幅減速 造成壓氣機葉片的氣流正衝角不斷增大 葉片眼看就要失速 但和前面那個破風扇一樣 這些葉片也裝的七歪八扭存在誤差 加上入口的空氣流場也同樣不均勻 於是盤子上有個葉片首先失速將通道擁塞 迫使來流受阻向兩側偏轉 導致後葉衝角增大跟着失速 而前葉的衝角減小則不會失速 因此葉片轉動也製造了 相對緩慢反旋的失速氣團 從地面看這些氣團和壓氣機同向旋轉 形成高頻脈動氣流 於是也出現了旋轉失速 這時失速的葉片因無力增鴨 造成葉盆一側突然卸載 就會像彈直尺一樣振動 看來隨時會崩圈掉葉子 而且失速氣團還在增殖擴大 最後葉片集體失速形成擁塞 將入口氣流完全阻滯 就在這個瞬間 燃燒室的壓力由於失去抵抗 便推動壓氣機裏的空氣向前倒流 終於開始喘振 等燃燒室泄壓後 壓氣機因出口反壓減小又恢復增鴨 但喘振條件並未消除 等燃燒室憋足了勁便再次倒流 於是形成低頻大幅的軸向氣流脈動 使發動機吭吭地喘振起來 竄出的上千度火苗子向前可崩壞進氣道 向後可炸破尾噴管 中間還可燒斷葉片 而且燃燒室也會因供氣不足而富油燃燒 隨時可能熄火 對此有人想到活門放氣防治法 原理是當壓氣機的換算轉速低於設計值時 其前半段的氣流衝角爲正 壓氣機出力大 空氣流量係數偏小 此時後半段的氣流衝角爲負 葉片被氣流推着走導致空氣流量係數偏大 壓氣機負荷減小 並在葉盆形成渦流 出現了前喘後渦的態勢 此時就可在中間級開個放氣活門 使前半段排氣阻力減小 流量係數增大回正 同時使後半段進氣量減小 流量係數降低迴正 這樣就擴大了壓氣機的工作裕度 但壞處是隨便放氣浪費推力 於是又有人想到通過同步環 讓靜子葉片偏轉以調節氣流旋度 使氣流衝角合適而推遲失速 這樣就不會損失推力 但壞處是增加很多零件使結構複雜 但是我們回頭想想 既然壓氣機減速可導致前喘後渦 表現爲前半節出力大後半節出力小 反之壓氣機加速又造成前渦後喘 前半節出力小後半節出力大 那麼聰明的觀衆 本期的問題就是您有什麼錦囊妙計 能讓壓氣機變成前後2節獨立工作 以便在前渦後喘或前喘後渦時互相吸收功率 來自動消除喘振呢