1.5. Помпаж и "зуд" сверхзвуковых входных устройств

 

Помпаж входных устройств возможен при сверхзвуковых скоростях полета и на таких режимах, при которых либо мала пропускная способность двигателя, либо чрезмерно велика пропускная способность воздухозаборника. При этих условиях происходит переполнение внутреннего канала воздухозаборника воздухом, что приводит к потере газодинамической устойчивости течения. Помпаж проявляется в том, что возникают колебания давления и расхода воздуха по всему газовоздушному тракту силовой установки. Эти колебания отличаются большой амплитудой и малой частотой. Частота колебаний зависит от размеров воздухозаборника и объема каналов, подводящих воздух к двигателю, и обычно лежит в пределах от 2 до 15 Гц. Амплитуда колебаний параметров газового потока при помпаже увеличивается с ростом числа М полета.

При больших числах М полета (М = 2.0...2,5) относительная амплитуда колебаний давлений при помпаже на выходе из воздухозаборника может доходить до 30-40%. При меньшихчислах М полета интенсивность пульсаций потока при помпаже снижается, а при М < 1,6 помпаж обычно не наблюдается.

В условиях эксплуатации силовых установок помпаж воздухозаборника недопустим. Резкие колебания давления и расхода воздуха могут вызвать помпаж компрессора и, как следствие, недопустимое повышение температуры газа перед турбиной (ее перегрев) или самовыключение двигателя. При этом, опасные последствия помпажа воздухозаборника усиливаются при увеличении числа М полета.

Возникновению помпажа воздухозаборника на самолете способствуют все факторы, приводящие к переполнению воздухом входного канала двигателя. Для устранения помпажа необходимо уменьшить противодавление за воздухозаборником, что может быть сделано выпуском избытка воздуха из воздухозаборника во внешний поток через створки перепуска, переводом двигателя на режим с большим расходом воздуха путем увеличения частоты вращения, а также соответствующим снижением пропускной способности воздухозаборника с помощью его регулирования. Эффективным средством прекращения помпажа воздухозаборника является также снижение скорости полета самолета, поскольку при этом возрастает пропускная способность двигателя и снижается располагаемый расход воздухозаборника.

"Зуд" входных устройств наблюдается при значительном снижении противодавления за воздухозаборником по сравнению с расчетным значением. Такое явление возникает всякий раз, когда пропускная способность воздухозаборника оказывается меньшей, чем требуется для двигателя. В этом случае интенсивность прямого скачка, возникающего в канале за горлом, сильно возрастает, поэтому увеличивается перепад давлений на этом скачке, а сам он перемещается вниз по потоку. Скачек взаимодействует с наросшим по длине канала пограничным слоем, что приводит к возникновению периодических отрывов потока от стенок канала из-под основания скачка. В результате возбуждаются высокочастотные пульсации потока газа с широким спектром частоты колебаний (от нескольких десятков до нескольких сотен герц) и с амплитудой, много меньшей, чем при помпажных колебаниях. Интенсивность пульсаций при "зуде" мало зависит от М полета и определяется режимом двигателя (противодавлением).

Высокочастотные колебания воздушного потока, возникающие при "зуде", оказывают неприятное физиологическое воздействие на членов экипажа. Возникающие пульсации давлений снижают запас устойчивости компрессора. Вибрации при "зуде" могут нарушить нормальную работу оборудования, расположенного вблизи входного устройства. Но "зуд" менее опасен, чем помпаж, и может допускаться в эксплуатации на некоторых режимах.