Введение

График, отображающий характеристики компрессора.

Характеристическая диаграмма компрессора – это график, показывающий рабочие характеристики компрессора турбомашины. Этот тип компрессоров используется в газотурбинных двигателях, для наддува двигателей внутреннего сгорания и в промышленных процессах, где он известен как динамический компрессор. Диаграмма составляется на основе результатов стендовых испытаний компрессора или прогнозируется с помощью специализированной компьютерной программы. Альтернативно, можно масштабировать диаграмму аналогичного компрессора. В данной статье представлен обзор характеристических диаграмм компрессоров и их различных областей применения, а также подробное описание диаграмм для вентилятора, компрессоров среднего и высокого давления трехвального авиационного двигателя в качестве конкретных примеров. Характеристические диаграммы компрессоров являются неотъемлемой частью прогнозирования производительности газотурбинных и турбонаддувных двигателей как в расчетном, так и в нерасчетном режимах. Они также играют важную роль в выборе подходящих компрессоров для промышленных процессов. Вентиляторы и турбины также имеют рабочие диаграммы, хотя последние значительно отличаются по внешнему виду от диаграмм компрессоров.

Конструкция компрессора

Карта компрессора показывает рабочий диапазон компрессора и то, насколько эффективно он работает в пределах этого диапазона. Два основных требования к потоку газа через компрессор объясняют, почему он демонстрирует наилучшие характеристики в расчетном режиме и менее эффективен в отклоняющихся от него режимах, называемых внерасчетными. Во-первых, площадь выходного сечения должна быть меньше площади входного, поскольку плотность сжатого газа выше. Площадь выходного сечения рассчитывается для обеспечения прохождения определенного объема при расчетном режиме. Во-вторых, все лопатки ротора и статора осевого компрессора, а также лопатки индуктора и диффузора центробежного компрессора ориентированы таким образом, чтобы встречать набегающий поток воздуха под прямым углом в расчетном режиме, минимизируя потери на встречный угол. Потери на встречный угол снижают эффективность сжатия. Бесперебойная работа компрессора зависит от поддержания угла атаки потока на вращающиеся и неподвижные лопатки в пределах допустимого диапазона. Отклонение от оптимального угла сначала приводит к увеличению потерь и снижению эффективности, а затем – либо к срыву потока, либо к достижению звуковой скорости/удушению, которые возникают в каналах между лопатками на противоположных концах осевого компрессора одновременно. Аналогичные явления происходят в центробежном компрессоре на входе в рабочее колесо и в диффузоре. Расчетная точка компрессора находится в области высокой эффективности, независимо от того, является ли компрессор частью газотурбинной установки или используется для нагнетания воздуха в доменную печь. Однако компрессор должен обеспечивать достаточную производительность и в других рабочих режимах, что требует поддержания высокой эффективности в более широком диапазоне. В случае газотурбинной установки это необходимо для обеспечения легкого запуска и быстрого разгона двигателя до расчетной скорости, то есть работы на скоростях ниже расчетной. При скоростях и расходах, отличающихся от расчетной точки, уменьшение площади потока компрессора не соответствует фактическому увеличению плотности. Отчет NACA наглядно иллюстрирует разницу в требуемом сужении потока в расчетном режиме и при низкой скорости. Например, при более низких скоростях газ недостаточно сжат для выхода из компрессора без негативного воздействия на углы атаки лопаток. Вдали от расчетной точки средние ступени осевого компрессора продолжают работать примерно при оптимальном угле атаки, в то время как передние ступени отклоняются в сторону срыва потока, а задние – в сторону удушения. Для предотвращения удушения применялись входные направляющие аппараты, частично закрывающиеся на низких скоростях, или отвод части потока воздуха вдоль компрессора на низких скоростях. По той же причине использовались ряды переменных статоров или компрессоры со сплит-конструкцией, позволяющие передним ступеням ускоряться, а задним – замедляться относительно друг друга. При степенях сжатия, достигающих примерно 12:1, компрессоры обычно включали в себя несколько из этих решений одновременно.

Ремонтные устройства для вращающегося кабинки

Ранние примеры различных решений для снижения риска развития скачков турбулентности во входных ступенях включали Rolls Royce Avon с переменными входными направляющими лопатками и межступенчатым продувом, General Electric J79 с переменными входными направляющими лопатками и переменными статорами, Bristol Olympus с разделенным компрессором и Pratt & Whitney J57 с разделенным компрессором и межкомпрессорным продувом. До этого момента продувка компрессора требовалась только для запуска и разгона при низких относительных скоростях, когда её потери тяги из-за выброса за борт не имели существенного значения. Дальнейшим развитием стала постоянная продувка компрессора, направляемая обратно в двигатель, где она способствовала увеличению тяги. Rolls Royce Conway имел разделенный компрессор с межкомпрессорным продувом в газоотвод. Разделенный компрессор с такой схемой обхода позволил достичь наивысшей степени сжатия среди двигателей Rolls Royce того времени без необходимости использования переменных входных направляющих лопаток или межступенчатого продува. Он был более известен как схема для повышения удельной эффективности тяги, двухконтурный двигатель. Pratt & Whitney J58 использовал межступенчатый продув за борт для запуска и разгона при низких относительных скоростях, но поскольку он возвращался к этим скоростям на высоких числах Маха, продувка открывалась снова, но на этот раз направлялась в газоотвод, где охлаждала форсажную камеру и сопло. Это охлаждение косвенно способствовало увеличению тяги, позволяя сжигать больше топлива в форсажной камере. Аналогичная схема, но с использованием разделенного компрессора с межкомпрессорным продувом в газоотвод, позже стала известна как "негерметичный" турбореактивный двигатель, двухконтурный двигатель с обходом, достаточным только для охлаждения форсажной камеры и сопла.

Карта компрессора

Компрессоры перекачивают газ для широкого спектра применений, каждое из которых характеризуется своим сопротивлением потоку, которое компрессор должен преодолевать для поддержания газового потока. Характерная диаграмма (карта) отображает рабочие характеристики компрессора во всем диапазоне расходов и требований к давлению для конкретного применения. Такая диаграмма может быть получена путем привода компрессора электродвигателем с искусственно заданным сопротивлением потока, регулируемым дроссельным клапаном с переменной пропускной способностью. Компрессор также может быть исследован и отображен на карте, если он является частью газогенератора с клапаном на выходе турбины. Кэмпбелл демонстрирует пример такой карты для компрессора General Electric J79.

Размерный анализ

Производительность компрессора меняется изо дня в день с изменением окружающего давления и температуры. Вулленвебер показывает изменение характеристик турбокомпрессора при изменении температуры на входе от 70 до 100 градусов по Фаренгейту. В случае авиационных компрессоров давление и температура на входе также изменяются с высотой и скоростью полета. Представление различных характеристик для каждой комбинации температуры и давления на входе было бы непрактичным, но можно свести все это к одной карте, применимой к широкому диапазону входных условий, используя размерный анализ. В размерном анализе отдельные величины, такие как скорость ротора, массовый расход и давление на выходе, группируются с другими соответствующими величинами таким образом, что полученные группы не имеют размерности, но сохраняют физический смысл. Например, скорость ротора, температура на входе, диаметр компрессора и свойства газа группируются вместе в безразмерный параметр, эквивалентный числу Маха лопатки. Группами параметров, используемыми в качестве основы для карт компрессоров газотурбинных двигателей, являются общее отношение давлений (Pexit/Pinlet), и эффективность. , например, упрощается ниже, сохраняя при этом репрезентативность числа Маха. Карты для других применений используют напор или давление на выходе и объемный расход. Для конкретного компрессора и газа группы расхода и скорости упрощаются путем исключения членов, которые являются постоянными для данного компрессора и применения, а именно размеры компрессора и свойства газа , , и γ. Они называются псевдобезразмерными параметрами. Заключительным этапом является присвоение псевдобезразмерным параметрам стандартных единиц измерения для массового расхода и скорости, а также более узнаваемых числовых значений путем применения поправочных коэффициентов для давления и температуры, также полученных в рамках размерного анализа. Эти параметры имеют те же единицы измерения, что и исходные наблюдаемые значения, и приводятся к согласованным стандартным условиям – Международной стандартной атмосфере на уровне моря (ISA SL). В качестве альтернативы они могут быть представлены относительно расчетного значения, которое указывается как 100% или 1,0. Расход топлива в газотурбинном двигателе определяет рабочую линию компрессора и также должен быть использован в "безразмерной" форме для отображения его влияния на работу двигателя. Он используется в виде отношения к давлению в камере сгорания при отображении на карте компрессора. Корректированный расход топлива отображается как топливо . Хотя и воздух, и топливо являются потоками жидкости, их безразмерные параметры различны, и , поскольку безразмерный воздушный поток является формой числа Маха жидкости, а топливо – потоком несжимаемого источника энергии. Размерности воздушного потока – M/t, а топливного потока – ML2/t3, где M, L и t – масса, длина и время. Расход топлива также отображается на карте компрессора, но в форме его эффекта, то есть температуры на входе в турбину. Этот эффект также отображается безразмерно как отношение температуры на входе в турбину к температуре на входе в компрессор и называется отношением температур двигателя. Грандкоинг показывает пересечение линий постоянной температуры, когда компрессор вертолета переходит от состояния холостого хода к полной нагрузке с увеличением расхода топлива.

Кинематическое сходство

Основой для использования скорректированных параметров на карте является кинематическое подобие по числу Маха. Скорректированные поток и скорость определяют числа Маха по всему компрессору и углы натекания на лопатки с использованием треугольников скоростей. Треугольники скоростей позволяют переносить параметры потока между различными системами отсчета. В данном случае скорость газа и окружная скорость лопатки в неподвижной системе отсчета преобразуются в скорость в проходе вращающейся системы отсчета (ротора). Потери в каскадах лопаток и направляющих аппаратов зависят главным образом от углов атаки и числа Маха. Конкретная рабочая точка на карте определяет числа Маха и углы потока во всех частях компрессора.

Полет с высокими числами Маха

Исторический пример, двигатель Pratt & Whitney J58, иллюстрирует важность использования скорректированных значений. Возникновение лобового срыва происходит при низких скорректированных скоростях, поэтому наблюдается как при запуске, так и на режимах выше холостого хода. Устранить его можно, открыв клапан отбора воздуха для увеличения расхода воздуха. На очень высоких скоростях полета компрессор возвращается в область низких скорректированных скоростей, поэтому одна и та же рабочая точка достигается при низкой угловой скорости на земле и максимальной угловой скорости на 3 маха на большой высоте. Лобовой срыв, низкая эффективность, вибрация лопаток и отказ, которые возникали при низких скорректированных скоростях на земле, повторяются при 100% оборотов ротора на скорости 3 маха. На характеристической карте одинаковые рабочие точки соответствуют одинаковым осевым и периферийным числам Маха, одинаковым треугольникам скоростей и одинаковой эффективности, несмотря на то, что фактическая угловая скорость ротора и температура воздуха на входе в компрессор составляют 4750 об/мин и 60°F на земле, и 7000 об/мин и свыше 600°F на скорости 3 маха. Для одной и той же скорректированной рабочей точки требуется то же решение для предотвращения лобового срыва и повышения эффективности – отбор воздуха с 4-й ступени компрессора.

Операционные границы

Компрессор имеет рабочие границы при экстремальных значениях расхода для определенной скорости, обусловленные различными явлениями. Крутизна участка линии постоянной скорости при высоких расходах связана с эффектами сжимаемости. Положение другого конца линии определяется отрывом потока от лопаток или каналов. На карте четко обозначена граница низкого расхода, известная как линия срыва или помпажа, при которой происходит срыв потока на лопатках из-за положительного угла атаки. На картах для турбокомпрессоров и газотурбинных двигателей не указывается более плавная граница высокого расхода, при которой каналы "задушаются", когда скорость газа достигает скорости звука. Для промышленных компрессоров эта граница обозначается как перегрузка, удушение, звуковой барьер или "каменная стена". Приближение к этому пределу расхода проявляется в увеличении вертикальности линий постоянной скорости. Другие области на карте соответствуют режимам, где флуктуации срыва потока на лопатках могут взаимодействовать с собственными колебаниями конструкции лопаток, приводя к разрушению, например, вращающийся срыв, вызывающий усталость металла.

Рабочие диапазоны для различных применений

Различные применения перемещаются по своей карте по разным траекториям. Пример карты без рабочих линий представлен в качестве иллюстрации, с линией срыва/помпажа слева и линиями возрастания скорости в направлении удушения и перегрузки справа. Карты имеют схожие характеристики и общую форму, поскольку все они относятся к машинам с вращающимися лопатками, использующим схожие принципы для перекачки сжимаемой среды. Не все машины имеют неподвижные лопатки (центробежные компрессоры могут иметь как лопастные, так и безлопастные диффузоры). Однако компрессор, работающий в составе газовой турбины или турбонаддува, ведет себя иначе, чем промышленный компрессор, поскольку его характеристики потока и давления должны соответствовать характеристикам его приводящей турбины и других компонентов двигателя, таких как силовая турбина или реактивное сопло для газовой турбины, а для турбонаддува – воздушный поток двигателя, зависящий от оборотов двигателя и давления наддува. Связь между компрессором газовой турбины и его двигателем может быть показана линиями постоянного температурного отношения двигателя, то есть эффектом подачи топлива/повышения температуры турбины, который поднимает рабочую линию при увеличении температурного отношения. Одно из проявлений различного поведения проявляется в области удушения на правой стороне карты. Это режим холостого хода для газовой турбины, турбокомпрессора или промышленного осевого компрессора, но режим перегрузки для промышленного центробежного компрессора. Хирет и др. показывают, что кривая полной нагрузки компрессора турбонаддува или максимальной подачи топлива проходит близко к линии срыва. Линия полной нагрузки компрессора газовой турбины также проходит близко к линии срыва. Перегрузка промышленного компрессора является пределом производительности и требует высоких уровней мощности для обеспечения требуемых высоких расходов. Если компрессор приводится в действие газовой турбиной, в холодную погоду он может непреднамеренно превысить предел перегрузки и попасть в опасное состояние.

Компрессор газовой турбины

Компрессор должен работать с той же скоростью (или с постоянным передаточным отношением), что и его приводная турбина, обеспечивать такую же мощность и пропускать тот же расход, что и приводная турбина. Это составляет газовый генератор, вырабатывающий газовую мощность. Компрессор также должен пропускать такой же расход, как и потребитель этой мощности, то есть дополнительные ступени турбины в одновальном двигателе, отдельные силовые турбины или реактивное сопло. Это требование к равному расходу дополняется требованием к равному отношению давлений между общими коэффициентами сжатия и расширения, и вместе они определяют рабочую характеристику для устойчивого режима работы. Одновальные двигатели, приводящие в действие электрический генератор или вертолетный ротор/воздушный винт, работают с компрессором на холостом ходу при разгоне до рабочей скорости. Холостой ход подразумевает минимальную подачу топлива, необходимую для работы генератора без электрической нагрузки или с минимальным шагом ротора/винта, и происходит близко к режиму обогащения. Коэн и др. показали, что электрические генераторы разгоняются до требуемой скорости на холостом ходу. Увеличение электрической нагрузки достигается увеличением расхода топлива. Барки и др. дают подробное описание последовательности событий, приводящих генераторную турбину к расчетной скорости или частоте сети на холостом ходу, прежде чем увеличивать подачу топлива при подключении нагрузки. Грандкоинг показывает, что вертолетный двигатель Turbomeca Artouste работает с постоянной скоростью от холостого хода до максимальной мощности. Холостой ход – это минимальный шаг ротора и расход топлива в режиме холостого хода. Увеличение расхода топлива отображается на характеристике компрессора в виде линий постоянного температурного отношения двигателя, температуры на входе в турбину к температуре на входе в компрессор. Регулируемое сопло не добавляется для этой конкретной цели, но если установлена форсажная камера, то ее можно использовать для уменьшения тяги на холостом ходу и ускорения времени разгона до тяги, при которой форсажная камера становится рабочей. Идеальная рабочая линия вентилятора на турбовентиляторном двигателе с форсажной камерой устанавливает отношение давлений вентилятора максимально высоким для оптимизации производительности вентилятора и тяги, сохраняя при этом достаточный запас по устойчивости вентилятора. Рабочая линия вентилятора регулируется изменением площади сопла, которое действует как дроссель. Дросселирование – это комбинация теплового эффекта от сгорающего топлива и геометрического эффекта от регулируемой площади сопла.

Районы, где может происходить неприемлемое поведение

Низкоскоростное турбинирование на задней ступени происходит при избыточном отрицательном угле атака, что приводит к коэффициенту давления менее единицы, и компрессорная ступень потребляет мощность из воздушного потока. Два случая, когда пересечение линии помпажа препятствовало разгону до высокой скорости, произошли с первыми конструкциями Rolls Royce Avon и IAE V2500 и потребовали существенной переработки компрессора. Вращающаяся волна застоя при низких скорректированных оборотах вызывала разрушение лопаток на ранних осевых компрессорах.

Турбокомпрессоры для дизельных и бензиновых двигателей

Диапазон расхода и давления компрессора представлен в виде коврового графика, на который наложены линии постоянных оборотов и постоянного крутящего момента двигателя. В материалах OpenCourseWare показан ковровой график оборотов двигателя и нагрузки для определения требований к воздушному потоку 4-тактного двигателя грузовика. Шахед демонстрирует линии постоянных оборотов двигателя и эффективной средней барометрической давления (BMEP) для тяжелого дизельного двигателя. Woollenweber показывает требования к расходу воздуха в двигателе при различных оборотах и нагрузке/впрыске/крутящем моменте. Hiereth et al. демонстрируют рабочие характеристики для различных применений, такие как рабочая характеристика при полной нагрузке для двигателя легкового автомобиля, влияние нерегулируемого турбокомпрессора на дизельный двигатель грузовика и регулирование перепускным клапаном на дизельных и бензиновых двигателях для легковых автомобилей, а также влияние высоты на рабочую характеристику компрессора.

Компрессоры в нефтегазовой промышленности

Требования к технологическому процессу могут изменяться, что приводит к изменению условий работы компрессора. Компрессор может приводиться в действие машиной с переменной или постоянной скоростью. Если компрессор приводится в действие электродвигателем с постоянной скоростью, его можно регулировать с помощью переменных входных направляющих аппаратов или дросселирования всасывания и нагнетания. Уэлч демонстрирует влияние изменения угла установки лопаток на поток в центробежном компрессоре.

Осе потока

Ось X обычно представляет собой некоторую функцию массового расхода на входе компрессора, как правило, приведенного или безразмерного расхода, в отличие от фактического расхода. Эту ось можно рассматривать как приблизительную оценку осевого числа Маха потока внутри устройства.

Осе соотношения давления

Обычно ось Y представляет собой отношение давлений (Pвых/Pвх), где P – давление на стенке (или полное давление). Также используется ΔT/T (или аналогичный показатель), где T – температура на стенке (или полная температура).

Линия перенапряжения

Небольшая изогнутая диагональная линия на основной части карты известна как линия помпажа (или срыва) потока. Выше этой линии находится область неустойчивого потока, которой лучше избегать. Помпаж компрессора или срыв потока в компрессоре вызывает резкое изменение направления воздушного потока в компрессоре. Лопатки компрессора создают насосный эффект, работая как аэродинамические профили. При помпаже или срыве потока лопатки испытывают аэродинамический срыв (аналогичный срыву крыла самолета) и становятся неспособными противостоять более высокому давлению со стороны выходного потока, что приводит к резкому изменению направления потока. Пламя, которое обычно ограничено камерой сгорания, может выходить как из воздухозаборника двигателя, так и из выхлопного сопла.

Скоростные линии

Немного изогнутые, почти вертикальные линии на основной части карты – это линии исправленной скорости (с учетом постоянной скорости вращения). Они показывают число Маха на конце лопатки ротора. Обратите внимание на иллюстрации, что линии скорости не распределены линейно по потоку. Это связано с тем, что данный компрессор оснащен регулируемыми статорами, которые постепенно открываются с увеличением скорости, вызывая непропорционально большое увеличение потока в диапазоне средних и высоких скоростей. При низких скоростях регулируемые статоры зафиксированы, что обеспечивает более линейную зависимость между скоростью и потоком. Также следует отметить, что после достижения 100% потока линии скорости быстро сближаются из-за возникновения закритического режима. При закритическом режиме дальнейшее увеличение скорости не приводит к увеличению расхода воздуха.

Осе эффективности

На подграфике показано изменение изэнтропической (т.е. адиабатической) эффективности в зависимости от расхода, при постоянной скорости вращения. Некоторые карты используют политропическую эффективность. В качестве иллюстрации, контуры эффективности иногда накладываются на основную карту. Обратите внимание, что линия максимальной эффективности демонстрирует небольшой излом в восходящем тренде. Это вызвано достижением критического расхода компрессора при увеличении скорости вращения и закрытых регулируемых лопатках. Тренд возобновляется, когда регулируемые лопатки начинают открываться.

Рабочая линия

Также на карте показана типичная рабочая линия в установившемся режиме. Она представляет собой геометрическое место рабочих точек двигателя при изменении степени открытия дроссельной заслонки. Поскольку это устройство с высоким коэффициентом давления, рабочая линия относительно пологая. Если бы устройство не имело переменной геометрии, возникли бы проблемы с управляемостью, так как линия помпажа была бы очень крутой и пересекала бы рабочую линию при частичной нагрузке. При резком ускорении от средней степени открытия дросселя рабочая линия компрессора быстро сместится в сторону помпажа, а затем медленно приблизится к установившейся рабочей точке, расположенной выше на карте. Обратный эффект наблюдается при резком замедлении. Эти эффекты обусловлены инерцией ротора (т.е. эффектами инерции) при быстрых изменениях расхода топлива двигателя. Помпаж компрессора представляет особую проблему при резких ускорениях и может быть предотвращен путем соответствующей корректировки топливной карты и/или использованием сброса давления (отвода воздуха из компрессора для обеспечения управляемости). В конкретном примере, показанном на рисунке, резкое ускорение с земли на холостом ходу вызовет помпаж компрессора высокого давления. Открытие сброса давления поможет, но также могут потребоваться изменения в графике изменения угла установки статора. Поскольку компрессор высокого давления "видит" критическую пропускную способность турбины высокого давления, на рабочую линию компрессора практически не влияют условия полета. Угол наклона рабочей линии приближенно соответствует постоянному скорректированному расходу воздуха на выходе.

Карта одноступенчатого вентилятора для авиационных двигателей

Вентилятор с низким отношением давлений (например, используемый в турбовентиляторе с высокой степенью двухконтурности) имеет ряд рабочих линий. На высоких скоростях полета давление набегающего потока увеличивает отношение давлений в холодном сопле, вызывая его удушение. Выше точки удушения рабочие линии стремятся сливаться в одну крутую прямую линию. При снятии удушения с сопла рабочая линия начинает приобретать более изогнутую форму, отражая характеристику сопла. С уменьшением числа Маха полета отношение давлений в холодном сопле снижается. Первоначально это не оказывает влияния на положение рабочей линии, за исключением изогнутого (неудушенного) участка в конце, который удлиняется. В конечном итоге холодное сопло может сниматься с удушения при более низких числах Маха полета, даже при полностью открытой дроссельной заслонке. Рабочие линии теперь становятся изогнутыми, постепенно сдвигаясь в сторону помпажа по мере уменьшения числа Маха полета. Рабочая линия с наименьшим запасом по помпажу соответствует статическим условиям. В силу особенностей действующих ограничений, рабочие линии вентилятора смешанного турбовентилятора несколько круче, чем у аналогичного прямоточного двигателя. Вентилятор может иметь две характеристики, одна для контура (т.е. внешней) секции, а другая для внутренней секции, которая обычно имеет более длинные и пологие линии скорости. Военные турбовентиляторы, как правило, имеют значительно более высокое конструктивное отношение давлений вентилятора, чем гражданские двигатели. Следовательно, конечное (смешанное) сопло удушено на всех скоростях полета в большей части диапазона дросселирования. Однако при низких настройках дросселя сопло снимается с удушения, в результате чего нижний конец рабочих линий имеет короткий изогнутый участок, особенно на низких скоростях полета. Однако турбовентиляторы с очень высокой степенью двухконтурности имеют очень низкое конструктивное отношение давлений вентилятора (например, 1,2 в контурной секции). Следовательно, даже на крейсерских скоростях полета холодное (или смешанное конечное) сопло может быть удушено только при высоких настройках дросселя. Рабочие линии вентилятора становятся более изогнутыми и быстро сдвигаются в сторону помпажа по мере уменьшения числа Маха полета. В результате статическая рабочая линия может оказаться глубоко в области помпажа, особенно при низких настройках дросселя. Одним из решений является использование холодного (или смешанного) сопла с переменной площадью. Увеличение площади сопла на низких скоростях полета отодвигает рабочую линию вентилятора от помпажа. Альтернативным решением является установка вентилятора с переменным шагом лопастей. Изменение шага лопастей вентилятора не влияет на положение рабочих линий вентилятора, но может использоваться для смещения линии помпажа вверх, тем самым увеличивая запас по помпажу вентилятора.

Карта для IP-компрессора авиационного двигателя

Некоторые турбовентиляторные двигатели имеют компрессор промежуточного давления (IP), расположенный между вентилятором и компрессором высокого давления (HP) для повышения общей степени сжатия. Американские авиадвигатели для гражданской авиации обычно устанавливают IP-компрессор на вал низкого давления (LP) непосредственно за вентилятором, в то время как Rolls Royce обычно устанавливает IP-компрессор на отдельный (то есть IP) вал, который приводится в движение IP-турбиной. В любом случае могут возникать проблемы с согласованием. Корректированный расход на выходе из IP-компрессора должен соответствовать корректированному расходу на входе в HP-компрессор, который уменьшается при снижении тяги двигателя. При определенном угле наклона рабочей характеристики IP-компрессора корректированный расход на выходе из IP-компрессора остается постоянным. Однако, используя более пологую рабочую характеристику, дополнительная степень сжатия IP-компрессора при заданном корректированном расходе на входе в IP-компрессор позволяет корректированному расходу на выходе из IP-компрессора уменьшаться и согласовываться с падающим корректированным расходом на входе в HP-компрессор. К сожалению, это может привести к малому запасу устойчивости IP-компрессора при частичной нагрузке. Запас устойчивости можно увеличить, добавив регулируемые статоры в IP-компрессор и/или установив сбросной клапан между IP- и HP-компрессорами. Первый делает линию срыва IP-компрессора более пологой, отклоняя ее от пологой рабочей характеристики, тем самым улучшая запас устойчивости IP-компрессора. При заданной степени сжатия IP-компрессора открытие сбросного клапана заставляет корректированный расход на входе в IP-компрессор увеличиваться до точки, где запас устойчивости IP-компрессора, как правило, улучшается. По сути, открытие сбросного клапана снижает рабочую характеристику IP-компрессора. Любой избыток расхода, превышающий требуемый HP-компрессором, проходит через сбросной клапан в обходной канал. Сбросной клапан обычно открывается только при сниженной тяге, поскольку это приводит к потерям энергии.