Warum werden anstelle von Einlässen mit variabler Geometrie Einlassleitschaufeln verwendet, um ein Pumpen/Abwürgen des Kompressors zu verhindern?

Kern-Axialkompressoren von Strahltriebwerken (jedenfalls die von Unterschall-Turbofans) sind so konstruiert, dass die Luft bei maximaler Drehzahl (oder nahe daran) in die richtige Richtung strömt. Darunter verlangsamt sich der Luftstrom immer mehr und wird instabil. Das heißt, der Kompressor kann die große einströmende Luftmenge nicht mehr komprimieren. Um dies zu verhindern, werden variable Einlassleitbleche verwendet, um das Luftstromvolumen in den Kompressor bei niedrigen Drehzahlen zu reduzieren.

Meine Frage ist: Warum wurde diese Methode gewählt? Wenn Sie den Motor mit niedriger Leistung/Drehzahl laufen lassen, erzeugen die geschlossenen Schaufeln einen Luftwiderstand, indem sie ihre stumpfe Seite der Luft präsentieren. Warum also nicht einen stromlinienförmigen Einlass mit variabler Geometrie verwenden, der die überschüssige Luft mit weniger Luftwiderstand entweichen lässt? wie die folgenden:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

OBEN: niedrige Drehzahl, eine ringförmige Schiebetür verengt den Ringspalt

UNTEN: hohe Drehzahl, die Tür gleitet zurück und erweitert den Ringspalt

Antworten (1)

Was Sie vorschlagen, wird als Staubfilter für Hubschraubermotoren verwendet, aber selbst dort ist der Stecker nicht variabel. Stattdessen strömt Luft über die abgerundeten Kanten des Einlasses, wenn weniger benötigt wird.

Einlassschaufeln nähern sich nie einem Punkt, an dem sie den Einlass blockieren würden; Stattdessen lenken sie die Strömung so, dass sie im gewünschten Anstellwinkel auf die Verdichterschaufeln trifft. Sie können beweglich sein, um den Durchfluss an eine Reihe von Kompressordrehzahlen anzupassen, aber sie blockieren niemals den Durchfluss. Die Durchflussregelung wird einfach erreicht, indem durch Variieren der Kompressorgeschwindigkeit mehr oder weniger Luft in den Kompressor gepumpt wird. Wenn weniger Luft gepumpt wird, baut sich im Einlass mehr Staudruck auf und zwingt mehr Luft, über die Einlasslippen zu strömen . Wenn keine Trennung auftritt, verursacht dies wenig Luftwiderstand und wird gegenüber etwas bevorzugt, das mehr Masse und Komplexität hinzufügt.

Ein variabler Ansaugkörper ähnlich dem von Ihnen vorgeschlagenen wird nur bei Überschallansaugungen verwendet, wenn der Stoß, der von der Spitze eines solchen Dorns ausgeht, nahe an den Ansauglippen positioniert werden muss, um gleichmäßige Strömungsverhältnisse an der Ansaugfläche und eine hohe Vorkompressionseffizienz zu erreichen .

Wenn ihre Funktion AoA ist, warum sind sie dann jemals variabel? Soweit ich weiß, wird diese Anstellwinkelsteuerung benötigt, um ein Abwürgen des Kompressors bei hoher Fluggeschwindigkeit und niedriger Drehzahl zu verhindern. Feststehende Klingen würden den Job gut machen, wie es scheint. Was vermisse ich?
@ABJX: Hier finden Sie eine Liste mit guten Antworten. Kurz gesagt: Mit variablen Statoren hat der Motor einen größeren Off-Design-Bereich, die AoA-Anpassung hilft, ein Abwürgen des Kompressors bei niedrigen Drehzahlen zu verhindern, und reagiert schneller auf Drosselklappenänderungen. Die axiale Strömungsgeschwindigkeit fällt bei niedrigeren Drehzahlen schneller ab als die Schaufelumfangsgeschwindigkeit, so dass die AoA schnell über den Abrisspunkt hinaus ansteigen würde.
Entschuldigung, mit Schaufeln meinte ich Einlassschaufeln
von dieser Verbindung fällt der Druck am Auslass des Kompressors ab, wodurch die Geschwindigkeit in den Auslassstufen (HP) zunimmt, was diese Stufen ersticken kann. Dies führt dazu, dass die Belastung der vorderen oder LP-Stufe des Kompressors zunimmt und diese Stufe zum Stillstand kommen kann, was bei einer so niedrigen Drehzahl einen Kompressorstoß (eine heftige aerodynamische Kompressorinstabilität) verursacht. Das Schließen der variablen Statorleitschaufeln in den vorderen Stufen entlastet diese Stufen und verhindert so ein Abwürgen des Kompressors, mit anderen Worten, die axiale Strömung ist zu langsam, was ich gesagt habe. Und ja, ich verstehe, dass ein langsamer axialer Fluss die AoA erhöhen kann
Dies scheint auch darauf hinzudeuten, dass zu viel Luft vorhanden ist, um damit umzugehen?
Warum werden anstelle von Einlässen mit variabler Geometrie Einlassleitschaufeln verwendet, um ein Pumpen/Abwürgen des Kompressors zu verhindern?
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