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于空气的惯性作用, 本来就有脱离凸面流动的趋势,所以气流容易分离,而且涡流区容易迅速扩大。 当涡流区发展到把大部分甚至全部叶片通道堵塞时, 前面的空气就流不进来, 气流暂时中断。但由于叶轮的不停转动, 压气机内的空气将被叶轮推动而继续向后流动, 涡流区也就随之向后移动, 空气便又继续流入叶轮。 此后,由于该处的空气流量系数仍小于设计值,因而又重复了上述的分离现象。 这样压气机的工作过程中, 便出现了流动、 分离、 中断而后再流动, 再分离、 再中断的周而复始的脉动现象,压气机内的空气流量时断时续,空气压力忽大忽小,压气机的工作极不稳定, 进而使整个涡轮发动机进入喘振状态。 如图1—(a)
经过以上分析, 可以得出以下结论: 当流量系数大于或小于设计值时,在涡轮发动机压气机进口处会产生气流分离现象。 但是流量系数过大所形成的涡流区不会继续扩大, 而流量系数过小时所形成的涡流区则会继续扩大,从而在叶轮旋转的作用下,产生强烈的分离,引起喘振。 2.2叶片槽道的扩压性
从结构上讲压气机发生喘振的根本原因是叶片槽道的扩压性。因为槽道具有正向压力梯度，因而使气流很容易在叶片吸力面发生大范围附面层分离甚至倒流现象，从而导致该叶片发生失速、阻塞叶片通道。
当失速叶片数量达到一定程度时整个压气机实际流通能力变小，压气机后面高压气体在压力梯度作用下发生倒流现象；倒流现象发生的同时也会消除前后存在的压力梯度，使得气流重新在叶片作用下正向流动，这样前后压力梯度增加又使得后面级高压气体发生回流从而带动更大范围内叶片发生失速，如此反复就造成了气流的轴向振荡,这就形成了喘振。 2.3旋转失速
2.3.1旋转失速的定义：
一个或多个低速气流区以小于压气机转速的速度向压气机旋转方向作旋转运动，这种非稳定工况被称为旋转失速或旋转分离。
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2.3.2低速气流区的生成：
压气机在一定转速下运行时，由于某种原因而出现流量增大或减小，产生负冲角和正冲角，气流就会在叶背（吸力面）或叶盆（压力面）处分离。 2.3.3旋转失速分类：
（1）旋转失速（或称渐进型旋转失速），其特点是随着流量的下降，压气机性能是逐渐连续的下降；
（2）突跃式旋转失速，其特点是随着流量下降到一定程度时，压气机性能会出现突然下降。 2.3.4旋转失速的主要特征：
? 气流脉动沿压气机周向变化和传播；
? 平稳型旋转失速时流过压气机的流量基本不变，突跃式旋转失速时气流参数会突然下降；
? 旋转失速的流场是非轴对称的； ? 旋转失速时振动频率较高。
2.3.5旋转失速的影响：
旋转失速对压气机正常运行的严重影响表现在：使压气机的气动性能明显恶化。
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。
统计表明:旋转失速是使压气机叶片疲劳断裂的主要原因之一。
2.3.6旋转失速与喘振的关系：
两者既有联系又有差异
? 旋转失速可以导致压气机喘振。
? 旋转失速引起的是气流的周向脉动，而喘振引起的气流的轴向低频高幅振荡。
三 喘振的预防及应采取的措施
为保证涡轮发动机在所有瞬态和稳态工作条件下都不发生喘振, 就需要从改进发动机结构设计和设计防喘控制系统入手,使涡轮发
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动机有较大的喘振裕度。
3.1通过改进发动机结构设计以预防喘振
主要采用以下措施:
采用双转子或三转子结构。当发动机转速变化,压气机工作状态偏离设计值时,双转子或三转子发动机的高低压转子会自动地调整转速,保持各级压力机进口处流量系数接近设计值, 使压气机稳定工作, 喘振裕度增加。
发动机进气道内表面处理。采用进气道内表面开直槽或斜槽的方法可以增大进气口的喘振裕度。当进气冲角增大,接近气流分离状态时,气流可沿所开槽方向流入进气道,这样进气道内壁气流速度加快,使气流分离不能发生,避免了喘振的出现。
压气机转子叶片的处理。沿着压气机转子叶片轴向倾斜开缝。 倾斜缝平行于轴线方向且向转动方向倾斜。倾斜缝位于转子叶片中部且占叶片弦长的50%。 实验表明,经此处理可使发动机喘振裕度从8% 增加到17%。
3.2 通过设计喘振控制系统来防止喘振的发生
发动机喘振控制系统由信号、控制、执行三部分组成。当喘振将要发生时,由探测元件把信号传给控制系统,由控制系统分析后,控制执行系统动作,从而避免喘振的发生。 喘振控制系统常用以下几种方法防止喘振: 3.2.1压气机中间级放气
? 在压气机通流部分的某一个或若干个截面上，安装防喘放气阀的措施。
? 鉴于机组在启动工况和低转速工况下，流经压气机前几级的空气流量过小，以致会较大的正冲角，而使压气机进入喘振工况：于是人们设想出在最容易进入喘振工况的某些级的后面，开启一个或几个旁通放气阀，迫使更多的空气流过放气阀之前的那些级（那时，流经这些级的空气流量必然要比流往放气阀后面各级中去的空气量多，它们之间的差值，就是通过放气阀排向大气的流量），这样就有可能避免在这些级中产生过大的正冲
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角，从而达到防喘的目的。
? 选择防喘放气阀的安装位置甚为重要。实践表明：把防喘放气阀安装在压气机的最前几级，并不能获得很的效果。假如把防喘放气阀安装在压气机最后几级，甚至是安装在压气机后的排气管道上对于扩大压气机的稳定工作范围虽有好处，但是，由于放气压力很高，由旁通放气阀排出的空气所带走的能量损失很大。因此，人们总是愿意把防喘阀分布在压气机通流部分的若干截面上。这样，既能改善那些流动情况最为恶劣的压气机级的工作条件，又能使放气能量不至于过大。
转速低于设计转速时的喘振现象,是由于压气机前几级流量系数减少过多引起的。因此在压气机中间级的机匣上开一圈放气孔,用放气活门控制,使部分空气由此孔向外排出,可增加前几级空气流量,避免喘振。
? 多级轴流压气机中间级的防喘放气阀示意图
3.2.2可旋转导向叶片
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? 压气机进口导叶固定不调和可调时，气流速度三角形的变化情况
? a. 进口导叶不调 b.进口导叶可调
? (由于在低转速工况下,压气机的前几级最容易进入喘振工况,因而,通常就把压气机进口导叶,设计成为可轉动（可调）的。)
利用可转动的进气导向叶片,或前几级整流静子叶片,使气流在叶轮进口的相对速度方向不因流量系数的减小而变陡,仍保持有利的角度进入叶轮,则可避免叶片背部发生气流分离, 防止喘振发生。
压气机进口可转导叶的示意图。
当燃气轮机起动时，在机组的转速升到额定转速的95%前，进口
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