2024年5月22日发(作者：诗情)
喘振是发动机的一种不正常的工作状态,是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而
引发的。喘振是发动机的致命故障,严重时可能导致空中停车甚至发动机致命损坏。衡量发动机喘振性能的
指标叫"喘振裕度",就是说发动机的进口流量变化多少会引发喘振,这个值一般都要求达到15％甚至20%以
上。
早期的轴流式压气机多数为单转子轴流式压气机,即各级压气机是安装在同一根传动轴上、由同一个
涡轮驱动并以相同转速工作的。这种压气机结构比较简单,但是当单转子的发动机在工作中转数突然下降时
(比如猛收小油门),气流的容积流量过大而形成堵塞,从而导致前面各级(低压压气机)叶片处于小流量大攻
角的工作状态。这时,就像飞机在大攻角飞行时出现失速一样,气流从压气机叶片后部开始分离,这种分离严
重到一定程度,就会出现喘振。在单转子轴流式压气机中,为了降低低压部分在这种情况下的攻角,只好在压
气机前加装可调导流叶片以降低气流攻角,或者在压气机的中间级上进行放气,即空放掉一部分已经增压的
空气来减少压气机低压部分的攻角。
为了提高压气机的工作效率并增加发动机喘振裕度,人们想到了用双转子来解决问题。即让发动机的
低压压气机和高压压气机工作在不同的转速之下,这样低压压气机与低压涡轮联动形成低压转子,高压压气
机与高压涡轮联动形成高压转子。由于低压压气机和高压压气机分别装在两个同心的传动轴上,当压气机的
空气流量与转速前后矛盾时,它们就可以自动调节。推迟了前面各级叶片上的气流分离,从而增加了喘振裕
度。
然而双转子结构的发动机也并不是完美的。在双转子结构的涡扇发动机上,由于风扇通常和低压压气
机联动,风扇为迁就压气机而必须在高转数下运行,高转数带来的巨大离心力就要求风扇的叶片长度不能太
长,涵道比自然也上不去,而涵道比越高的发动机越省油。低压压气机为了迁就风扇也不得不降低转数和单
级增压比,单级增压比降低的后果是不得不增加压气机风扇的级数来保持一定的总增压比。这样压气机的重
量就难下降。为了解决压气机和风扇转数上的矛盾,人们很自然的想到了三转子结构,所谓三转子就是在双
转子发动机上又了多了一级风扇转子。这样风扇、低压压气机和高压压气机都自成一个转子,各自都有各自
的转速。因此,设计师们就可以相对自由地设计发动机风扇转速、风扇直径以及涵道比。而低压压气机的转
速也可以不受风扇的掣肘。但和双转子发动机相比,三转子结构发动机的结构进一步变得复杂。三转子发动
机有三个相互套在一起的共轴转子,支撑结构更加复杂,轴承的润滑也更困难。三转子发动机比双转子发动
机多了很多工程上的难题,可是英国的罗·罗公司还是对他情有独钟,罗·罗公司的RB-211润扇发动机上用
的就是三转子结构。转子数量的增加换来了风扇、压气机、涡轮的优化。三转子的RB-211与同一技术时
期推力同级的波音747用双转子JT9D涡扇发动机相比:JT9D的风扇叶片有46片,而RB-211只有33片;
压气机、涡轮的总级数JT9D有22级,而RB-211只有19级;压气机叶片JT9D有1486片,RB-21l只有
826片;涡轮转子叶片RB211是522片,而JT9D多达708片;但从支撑轴承上看,RB-211有八个轴承支承
点,而JT9D只有四个。
为了千方百计地提高压气机的喘振裕度,除采用双转子压气机外,中间级放气以及机匣处理等措施已
逐渐被广泛运用。在很多现代化的发动机上人们都保留放气活门以备不时之需。比如在JT9D涡扇发动机
上,普·惠公司就分别在高、低压压气机中的第4、9、15级上保留了三个放气活门。我们的"昆仑"发动机也
采用了机匣处理措施。
压气机的喘振裕度
衡量压气机在一定的工作转速下，工作点上的压比和流量与喘振边界对应点上的压比和流量间保持稳定工
作的可变化范围的尺度。
喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多
而引发的。喘振是发动机的致命故障，严重时可能导致发动机空中停车甚至发动机致命损坏。衡量
发动机喘振性能的指标叫做“喘振裕度”，就是说发动机的进气口流量变化多少会引发喘振，这个值
一般都要求达到15％甚至20％以上。航空涡轮发动机性能要先进，稳定工作范围宽，首先要求喘
振裕度要大，压气机工作点距离喘振边界远。其次，发动机抗畸变能力要强。进气口的气有时是不
均匀的，尤其是飞机做大机动动作时，进气道唇口气流发生分离，造成压气机进口畸变，气流不均
匀。这时发动机的喘振裕度就会减小，加减速又会把一部分喘振裕度消耗掉，也可能造成停车，所
以喘振裕度必须足够，对畸变不敏感。导弹的尾焰也容易造成温度场畸变，使发动机停车，所以要
有武器发射防喘自动控制系统。
航空发动机的喘振问题
航空发动机的工作过程中，会经常发生发动机加速喘振的现象，其主要原因是由于发动机的压气机与发
动机本体不匹配，造成喘振裕度过小所产生
喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而
引发的。喘振是发动机的致命故障，严重时可能导致发动机空中停车甚至发动机致命损坏。衡量发动机喘
振性能的指标叫做“喘振裕度”，就是说发动机的进气口流量变化多少会引发喘振，这个值一般都要求达
到15％甚至20％以上。航空涡轮发动机性能要先进，稳定工作范围宽，首先要求喘振裕度要大，压气机
工作点距离喘振边界远。其次，发动机抗畸变能力要强。进气口的气有时是不均匀的，尤其是发动机进行
加速动作时，进气道唇口气流发生分离，造成压气机进口畸变，气流不均匀。这时发动机的喘振裕度就会
减小，加减速又会把一部分喘振裕度消耗掉，也可能造成停车，造成涡轮温度急剧上升。所以喘振裕度必
须足够，对畸变不敏感。这也是发动机可靠性的基本要求.
某型号离心与轴流混合的，涡轴发动机的进气道畸变实验，发动机大状态工作时喘振裕度可以达到
25%。
轴流式压气机的喘振
轴流式压气机流量特性曲线将压气机的工作分为两个区：稳定工作区和不稳定工作区。一台压气机在非设
计点工作时，当流量逐渐减小到一定程度，不管在什么转速下工作都会进入不稳定工作区。实验证明，在
压气机进入不稳定工作边界前，首先在一级或几级发生“旋转失速”，然后有可能发展到引起“喘振”。
1．旋转失速
旋转失速使压气机的气动性能明显恶化，甚至无法工作；旋转失速会产生频率较高、强度大而危险
的激振力，并可能导致叶片共振断裂。
2．压气机的喘振喘振的形成
压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象。这种低频率、高振幅的气流振荡
是一种很大的激振力来源，它会导致发动机机件的强烈机械振动和热端超温，并在很短的时间内造成部件
的严重损坏，所以在任何状态下都不允许压气机进入喘振区工作。
3.喘振的根本原因: 由于攻角过大,使气流在叶背处发生分离而且这种气流分离严重扩展至整个叶栅通道。
4．防喘措施
(1)压气机中间级放气
防喘原理: 通过改变空气流量来改变叶轮进口处速度的大小,从而改变相对速度的大小和方向,减小攻角,解
决气流分离,达到防喘.
(2)可调导向器叶片和整流叶片
防喘原理:通过改变导向器叶片角度来改变工作叶轮进口处的绝对速度的方向, 也就是改变预旋量, 从而
改变工作叶轮进口处的相对速度的方向,以减小攻角, 达到防喘的目的。
(3)双转子或三转子结构
防喘原理: 双转子三转子防喘原理是通过改变转速，即改变压气机动叶的切线速度的办法来改变工作叶轮
进口处相对速度的方向，以减小攻角达到防喘的目的。或者说是通过改变转速的办法来改变流量系数使其
接近设计值。其特点是：当压气机偏离设计点时，两个转产会自动调节转速，而使各级压气机流量系数都
接近于设计值，所以在非设计点工作时，攻角变化较小而防喘。
压气机防喘系统
放气带机构主要由放气带、放气孔、作动筒和控制元件等组成。放气孔在压气机中后部某一级机匣外沿用
向分布，用弹性钢制放气带束住。放气带由作动筒操纵，放气带松弛时，气流可由放气孔排．从而减少进
入压气机后面级的空气流量；放气带束紧时停止放气。 WP6,WP8发动机都是采用这种方法在起动和
低功率状态防喘。
放气孔的位置和数目应满足尽量减少对转子叶片前的速度场和压力场影响的要求，否则会引起叶片剧烈
振动甚至折断。放气带的束紧度要经过精细计算，偏松时会产生漏气，过紧则可能造成放气带折断。当其
用于双发飞机时，还要考虑单发起动时先起动发动机放气对后起动发动机的影响。
放气窗放气机构是目前大涵道比涡扇发动机普遍采用的防喘方式，一般用于在低压压气机出口放
气，以减少进入高压压气机的空气流量。该机构由环形放气窗、放气封严环、作动筒及控制元件等组成。
防止压气机喘振的另一措施是在压气机进口采用可转的导流叶片或变弯度导流叶片。
机匣处理
为了避免在叶尖处产生旋转失速，利用吹气和放气来控制附面层是非常有效的。但是试验过程中发现，即
使放气量为零，只要在风扇和压气机转子外侧的机匣内表面上采用一些特殊的结构措施，就能使失速裕
度大大改善。目前常见的结构措施有：在机匣内壁上加工成环梢、料槽或者安装蜂窝结构环。带有这类
结构措施的机匣称为机匣处理。在WPl3发动机第一级转子叶片外围机匣内表面上安装的、由吹气叶片(扰
流片)组成的吹气盒就是机匣处理的一种形式.
把压气机设计成双转子的或三转子的，也是重要的防喘措施之一。所谓双转子或三转子压气机是由两个或
三个转子组成，各转子的轴是套在一起，但转速不同。内轴的转速最低，相应的压气机在最前端，称为
低压压气机。外轴的转速最高，相应的压气机在最后端，称为高压压气机。对于三转子压气机则有中压
转子，其位置、轴和转速都居中。各转子分别由各自的涡轮驱动。
采用双转子或三转子压气机防喘的基本原理是：在相同总增压比及总级数时，当压气机转子分开
后每个转子的级数减少，同时各转子可以在各自的最佳转速工作。另外．转子的转速可以实现自动调节。
2024年5月22日发(作者：诗情)
喘振是发动机的一种不正常的工作状态,是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而
引发的。喘振是发动机的致命故障,严重时可能导致空中停车甚至发动机致命损坏。衡量发动机喘振性能的
指标叫"喘振裕度",就是说发动机的进口流量变化多少会引发喘振,这个值一般都要求达到15％甚至20%以
上。
早期的轴流式压气机多数为单转子轴流式压气机,即各级压气机是安装在同一根传动轴上、由同一个
涡轮驱动并以相同转速工作的。这种压气机结构比较简单,但是当单转子的发动机在工作中转数突然下降时
(比如猛收小油门),气流的容积流量过大而形成堵塞,从而导致前面各级(低压压气机)叶片处于小流量大攻
角的工作状态。这时,就像飞机在大攻角飞行时出现失速一样,气流从压气机叶片后部开始分离,这种分离严
重到一定程度,就会出现喘振。在单转子轴流式压气机中,为了降低低压部分在这种情况下的攻角,只好在压
气机前加装可调导流叶片以降低气流攻角,或者在压气机的中间级上进行放气,即空放掉一部分已经增压的
空气来减少压气机低压部分的攻角。
为了提高压气机的工作效率并增加发动机喘振裕度,人们想到了用双转子来解决问题。即让发动机的
低压压气机和高压压气机工作在不同的转速之下,这样低压压气机与低压涡轮联动形成低压转子,高压压气
机与高压涡轮联动形成高压转子。由于低压压气机和高压压气机分别装在两个同心的传动轴上,当压气机的
空气流量与转速前后矛盾时,它们就可以自动调节。推迟了前面各级叶片上的气流分离,从而增加了喘振裕
度。
然而双转子结构的发动机也并不是完美的。在双转子结构的涡扇发动机上,由于风扇通常和低压压气
机联动,风扇为迁就压气机而必须在高转数下运行,高转数带来的巨大离心力就要求风扇的叶片长度不能太
长,涵道比自然也上不去,而涵道比越高的发动机越省油。低压压气机为了迁就风扇也不得不降低转数和单
级增压比,单级增压比降低的后果是不得不增加压气机风扇的级数来保持一定的总增压比。这样压气机的重
量就难下降。为了解决压气机和风扇转数上的矛盾,人们很自然的想到了三转子结构,所谓三转子就是在双
转子发动机上又了多了一级风扇转子。这样风扇、低压压气机和高压压气机都自成一个转子,各自都有各自
的转速。因此,设计师们就可以相对自由地设计发动机风扇转速、风扇直径以及涵道比。而低压压气机的转
速也可以不受风扇的掣肘。但和双转子发动机相比,三转子结构发动机的结构进一步变得复杂。三转子发动
机有三个相互套在一起的共轴转子,支撑结构更加复杂,轴承的润滑也更困难。三转子发动机比双转子发动
机多了很多工程上的难题,可是英国的罗·罗公司还是对他情有独钟,罗·罗公司的RB-211润扇发动机上用
的就是三转子结构。转子数量的增加换来了风扇、压气机、涡轮的优化。三转子的RB-211与同一技术时
期推力同级的波音747用双转子JT9D涡扇发动机相比:JT9D的风扇叶片有46片,而RB-211只有33片;
压气机、涡轮的总级数JT9D有22级,而RB-211只有19级;压气机叶片JT9D有1486片,RB-21l只有
826片;涡轮转子叶片RB211是522片,而JT9D多达708片;但从支撑轴承上看,RB-211有八个轴承支承
点,而JT9D只有四个。
为了千方百计地提高压气机的喘振裕度,除采用双转子压气机外,中间级放气以及机匣处理等措施已
逐渐被广泛运用。在很多现代化的发动机上人们都保留放气活门以备不时之需。比如在JT9D涡扇发动机
上,普·惠公司就分别在高、低压压气机中的第4、9、15级上保留了三个放气活门。我们的"昆仑"发动机也
采用了机匣处理措施。
压气机的喘振裕度
衡量压气机在一定的工作转速下，工作点上的压比和流量与喘振边界对应点上的压比和流量间保持稳定工
作的可变化范围的尺度。
喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多
而引发的。喘振是发动机的致命故障，严重时可能导致发动机空中停车甚至发动机致命损坏。衡量
发动机喘振性能的指标叫做“喘振裕度”，就是说发动机的进气口流量变化多少会引发喘振，这个值
一般都要求达到15％甚至20％以上。航空涡轮发动机性能要先进，稳定工作范围宽，首先要求喘
振裕度要大，压气机工作点距离喘振边界远。其次，发动机抗畸变能力要强。进气口的气有时是不
均匀的，尤其是飞机做大机动动作时，进气道唇口气流发生分离，造成压气机进口畸变，气流不均
匀。这时发动机的喘振裕度就会减小，加减速又会把一部分喘振裕度消耗掉，也可能造成停车，所
以喘振裕度必须足够，对畸变不敏感。导弹的尾焰也容易造成温度场畸变，使发动机停车，所以要
有武器发射防喘自动控制系统。
航空发动机的喘振问题
航空发动机的工作过程中，会经常发生发动机加速喘振的现象，其主要原因是由于发动机的压气机与发
动机本体不匹配，造成喘振裕度过小所产生
喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而
引发的。喘振是发动机的致命故障，严重时可能导致发动机空中停车甚至发动机致命损坏。衡量发动机喘
振性能的指标叫做“喘振裕度”，就是说发动机的进气口流量变化多少会引发喘振，这个值一般都要求达
到15％甚至20％以上。航空涡轮发动机性能要先进，稳定工作范围宽，首先要求喘振裕度要大，压气机
工作点距离喘振边界远。其次，发动机抗畸变能力要强。进气口的气有时是不均匀的，尤其是发动机进行
加速动作时，进气道唇口气流发生分离，造成压气机进口畸变，气流不均匀。这时发动机的喘振裕度就会
减小，加减速又会把一部分喘振裕度消耗掉，也可能造成停车，造成涡轮温度急剧上升。所以喘振裕度必
须足够，对畸变不敏感。这也是发动机可靠性的基本要求.
某型号离心与轴流混合的，涡轴发动机的进气道畸变实验，发动机大状态工作时喘振裕度可以达到
25%。
轴流式压气机的喘振
轴流式压气机流量特性曲线将压气机的工作分为两个区：稳定工作区和不稳定工作区。一台压气机在非设
计点工作时，当流量逐渐减小到一定程度，不管在什么转速下工作都会进入不稳定工作区。实验证明，在
压气机进入不稳定工作边界前，首先在一级或几级发生“旋转失速”，然后有可能发展到引起“喘振”。
1．旋转失速
旋转失速使压气机的气动性能明显恶化，甚至无法工作；旋转失速会产生频率较高、强度大而危险
的激振力，并可能导致叶片共振断裂。
2．压气机的喘振喘振的形成
压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象。这种低频率、高振幅的气流振荡
是一种很大的激振力来源，它会导致发动机机件的强烈机械振动和热端超温，并在很短的时间内造成部件
的严重损坏，所以在任何状态下都不允许压气机进入喘振区工作。
3.喘振的根本原因: 由于攻角过大,使气流在叶背处发生分离而且这种气流分离严重扩展至整个叶栅通道。
4．防喘措施
(1)压气机中间级放气
防喘原理: 通过改变空气流量来改变叶轮进口处速度的大小,从而改变相对速度的大小和方向,减小攻角,解
决气流分离,达到防喘.
(2)可调导向器叶片和整流叶片
防喘原理:通过改变导向器叶片角度来改变工作叶轮进口处的绝对速度的方向, 也就是改变预旋量, 从而
改变工作叶轮进口处的相对速度的方向,以减小攻角, 达到防喘的目的。
(3)双转子或三转子结构
防喘原理: 双转子三转子防喘原理是通过改变转速，即改变压气机动叶的切线速度的办法来改变工作叶轮
进口处相对速度的方向，以减小攻角达到防喘的目的。或者说是通过改变转速的办法来改变流量系数使其
接近设计值。其特点是：当压气机偏离设计点时，两个转产会自动调节转速，而使各级压气机流量系数都
接近于设计值，所以在非设计点工作时，攻角变化较小而防喘。
压气机防喘系统
放气带机构主要由放气带、放气孔、作动筒和控制元件等组成。放气孔在压气机中后部某一级机匣外沿用
向分布，用弹性钢制放气带束住。放气带由作动筒操纵，放气带松弛时，气流可由放气孔排．从而减少进
入压气机后面级的空气流量；放气带束紧时停止放气。 WP6,WP8发动机都是采用这种方法在起动和
低功率状态防喘。
放气孔的位置和数目应满足尽量减少对转子叶片前的速度场和压力场影响的要求，否则会引起叶片剧烈
振动甚至折断。放气带的束紧度要经过精细计算，偏松时会产生漏气，过紧则可能造成放气带折断。当其
用于双发飞机时，还要考虑单发起动时先起动发动机放气对后起动发动机的影响。
放气窗放气机构是目前大涵道比涡扇发动机普遍采用的防喘方式，一般用于在低压压气机出口放
气，以减少进入高压压气机的空气流量。该机构由环形放气窗、放气封严环、作动筒及控制元件等组成。
防止压气机喘振的另一措施是在压气机进口采用可转的导流叶片或变弯度导流叶片。
机匣处理
为了避免在叶尖处产生旋转失速，利用吹气和放气来控制附面层是非常有效的。但是试验过程中发现，即
使放气量为零，只要在风扇和压气机转子外侧的机匣内表面上采用一些特殊的结构措施，就能使失速裕
度大大改善。目前常见的结构措施有：在机匣内壁上加工成环梢、料槽或者安装蜂窝结构环。带有这类
结构措施的机匣称为机匣处理。在WPl3发动机第一级转子叶片外围机匣内表面上安装的、由吹气叶片(扰
流片)组成的吹气盒就是机匣处理的一种形式.
把压气机设计成双转子的或三转子的，也是重要的防喘措施之一。所谓双转子或三转子压气机是由两个或
三个转子组成，各转子的轴是套在一起，但转速不同。内轴的转速最低，相应的压气机在最前端，称为
低压压气机。外轴的转速最高，相应的压气机在最后端，称为高压压气机。对于三转子压气机则有中压
转子，其位置、轴和转速都居中。各转子分别由各自的涡轮驱动。
采用双转子或三转子压气机防喘的基本原理是：在相同总增压比及总级数时，当压气机转子分开
后每个转子的级数减少，同时各转子可以在各自的最佳转速工作。另外．转子的转速可以实现自动调节。