什么是妖呀（喘振是个什么妖）

喘振，是因为使用、维护不当引发压气机气流异常，并可能严重损坏发动机的不正常工作状态。喘振，这个词太传神了。首先是喘，压气机内气流时而顺流，时而倒流，大幅低频震荡，发出低沉轰鸣，好似病人大口喘气。随后是因喘而振，气流低频振荡，引发发动机机体、甚至周围人体与之共振。同时发动机排气温度急剧上升，如果不迅速收回油门、或者干脆停车，就可能导致一系列造成发动机损坏的严重后果。一度，业内人士谈“喘”色变。

喘振，还得从压气机的气流说起。

轴流式压气机原理图

涡轮喷气发动机结构图

压气机包括转子与静子，转子通过发动机轴与涡轮相联，由涡轮带动，静子固定在压气机机匣上，静止不动。发动机工作时，涡轮带动压气机转子转动，转子叶片对空气做功，通过转子叶片和静子叶片的扩散形通道实现增压。

气体流过压气机转子叶片时，类似于流过机翼，也有迎角一说。

压气机转子叶片进出口速度三角形

对于进口速度三角形，V1是进口气流绝对速度，即在地面上观察到的进口气流速度；U是牵联速度，即压气机转子叶片旋转时的线速度；W1是进口气流相对速度，即在压气机转子叶片上观察到的进口气流速度。

压气机转子叶片迎角，是指气流相对速度W1与叶片弦线之间的夹角。在实际流动中，会出现以下三种情形：

压气机叶片不同迎角

（a）正向迎角，相对气流指向叶片凹面，在叶片背面形成气流分离，也称叶片失速；（b）零迎角，相对气流方向与叶片弦线重合，没有气流分离；（c）负向迎角，相对气流指向叶背，在叶片凹面形成气流分离，也称叶片堵塞。

压气机叶片旋转失速

容易引发压气机喘振的是叶片失速。以叶片旋转方向为前，当前方某个叶片发生失速时，对该叶片的进口气流形成了堵塞效应，如上图所示，从而影响了进入后一叶片的气流的相对速度方向，使其迎角变大，造成后一叶片也进入了失速状态。以此类推，失速区逆叶片旋转方向反向扩展，一旦扩展到整个叶片通道，就形成了旋转失速。

旋转失速发生后，压气机转子叶片就失去了扩压功能，无法将气流压向后方。压气机逐级增压，气压前低后高，在反压作用下高压气体倒流。一旦倒流，反压降低，转子叶片又可以将空气压向后方。但是，只要造成压气机叶片失速的条件没有消除，上述现象就会重复发生，陷入恶性循环，从而造成喘振。

使用中可能导致发动机喘振的具体原因很多，如推油门过猛、飞机拉杆过猛、进入前机尾流、吸入导弹废气等。但是，根本原因都是发动机空气流量瞬间减小，造成压气机转子叶片迎角过大，导致失速。

航空发动机失火

喘振一旦发生，可能导致一系列严重的破坏性后果，主要有：

一是气流沿压气机轴向发生大幅低频（几赫兹到十几赫兹）震荡，引发压气机叶片共振，导致叶片断裂；

二是伴随着高压气体回流，可能带入燃烧室内的高温高压燃气，烧坏压气机部件；

三是压气机内气流反复中断，造成燃烧室富油燃烧，涡轮前燃气温度升高，烧坏涡轮叶片等热端部件；

四是富油燃气在发动机喷口处遇到新鲜空气，可能引发二次燃烧，造成发动机失火。

喘振，是极具破坏性的发动机重大故障。固然，可以从使用和维护角度，减少和避免问题的发生，但是，从根本上说，必须从技术上采取有效措施予以预防和消除。常用的主要有三大技术措施：

一是压气机中间级放气。在发动机转速不变的条件下，针对喘振的根本原因，通过中间级放气，增大压气机进口空气流量，减小相对气流迎角，从而减轻或避免了叶片失速。同时，中间级放气，还减少了后级空气流量，避免了通道堵塞，造成反流。

可调静子叶片

二是可调静子叶片，包括导向器叶片。在发动机转速不变的条件下，通过改变静子叶片角度，改变工作叶轮进口处的绝对速度方向，从而改变工作叶轮进口处的相对速度方向，达到了减小迎角，预防或消除防喘的目的。

航空发动机的双转子示意图

三是双转子或多转子。双转子，就是发动机有两根转子，高压转子和低压转子，高压转子套在低压转子上，各自独立转动，高压转子包括高压压气机和高压涡轮，低压转子包括低压压气机和低压涡轮。多转子以此类推。采用双转子或多转子，当气流分流时会因低压转子负荷加大，自动降低低压转子转速，减小了低压压气机转子叶片的切线速度，从而改变了工作叶轮进口处的相对速度方向，达到了减小迎角，预防或消除喘振的目的。

防喘技术措施比较

上述措施都是通过改变相对速度方向，减小叶片迎角，减轻或避免气流分离，从而达到预防或消除喘振的目的。但是在技术路径上各有不同：（1）中间级放气是在牵连速度不变和绝对速度方向不变的条件下，通过增大空气流量，达到改变相对速度方向的目的；（2）可调静子叶片是在牵连速度不变和绝对速度大小不变的条件下，通过改变绝对速度方向，达到改变相对速度方向的目的；（3）双转子或多转子是在绝对速度不变和牵连速度方向不变的条件下，通过改变牵连速度大小，达到改变相对速度方向的目的。

三者比较，中间级放气出现得最早，主要不足是存在流量损失和压力损失，目前主要运用于低增压比发动机。高性能发动机大多同时采用可调静子叶片和双转子或多转子，一些性能要求更高的发动机还会同时采用以上三种技术措施，以获得更好的防喘效果。