基于臨界B參數的航空發動機壓氣機喘振監測研究

歐陽運芳，李建蘭

（1.上海中航商用航空發動機制造有限責任公司，上海 201306；2.華中科技大學，湖北武漢 430074）

1 前言

喘振是航空發動機壓氣機的一種非常危險的不穩定工況，如不能及時消喘則有可能導致機毀人亡的嚴重事故。目前主要采用主動控制和被動控制來預防壓氣機喘振［1，2］。而喘振監測是控制手段介入的前提。Moore和Greitzer發現壓氣機系統不穩定狀態主要取決于一個無因次參數——B參數，B參數的大小決定了壓氣機系統是否發生喘振。但目前對B參數的研究并不太多［3，4］。

Yu等發現發生喘振時增大B值或在發生旋轉失速時減小B值［5］，Lyapunov指數譜是一條從原點出發的譜線。張杰、黃偉等分別研究了B參數變化對系統狀態及壓氣機氣動穩定性的影響［6，7］。Gravdahl和陳策在研究了 B 參數對軸流壓氣機失速和喘振的影響以及壓縮系統中對應的靜態分叉行為［8～10］。Hu研究了B參數、級數目以及級負荷增加對喘振的影響［11］。Eyad發現B參數值范圍和振蕩初始位置條件是確定不穩定行為的決定性因素［12］。Wei利用B參數Hopf分叉理論設計控制律用來對喘振進行主動控制［13］。

綜上所述，目前研究主要集中于定性分析B參數大小對壓氣機穩定性的影響，但缺乏對判斷喘振發生的臨界B參數的定量研究。因此，本文利用穩定性理論和分叉理論對軸流壓氣機進行分析，推導臨界B參數的表達式，建立全工況下的臨界B參數曲面，為航空發動機喘振監測提供依據。

2 壓氣機穩定性分析

Greitzer和Moore將軸流壓氣機系統分為上、下游平直管道、帶進口導向器的N軸流壓氣機、集氣箱、以及排氣管道和排氣閥門等部分［3，4］?！?br>