miniatura|250x250px|Comparació del flux d'aire normal i distorsionat a la secció del compressor Una pèrdua del compressor és una interrupció local del flux d'aire al compressor d'una turbina de gas o turbocompressor. Una pèrdua que provoca la interrupció completa del flux d'aire a través del compressor es coneix com a sobrecàrrega del compressor. La gravetat del fenomen va des d'una caiguda de potència momentània que amb prou feines es registra pels instruments del motor fins a una pèrdua completa de compressió en cas de sobrecàrrega, que requereix ajustaments en el flux de combustible per recuperar el funcionament normal.
Les pèrdues del compressor eren un problema comú en els primers motors de reacció amb aerodinàmica simple i unitats de control de combustible manuals o mecàniques, però s'han eliminat pràcticament gràcies a un millor disseny i a l'ús de sistemes de control hidromecànics i electrònics com ara el control digital del motor amb plena autoritat (FADEC). Els compressors moderns estan dissenyats i controlats acuradament per evitar o limitar la pèrdua dins del rang de funcionament d'un motor.
Tipus miniatura|Una animació d'un compressor axial que mostra tant les pales de l'estator com les pales del rotor. Hi ha dos tipus de bloqueig del compressor, que es descriuen a continuació.
Pèrdua giratòria La pèrdua rotatòria és una interrupció local del flux d'aire dins del compressor que continua proporcionant aire comprimit, però amb una eficàcia reduïda. La pèrdua rotatòria sorgeix quan una petita proporció de perfils aerodinàmics experimenta una separació del flux, interrompent el flux d'aire local sense desestabilitzar el compressor. Els perfils aerodinàmics parats creen bosses d'aire relativament estancat (anomenades cel·les de pèrdua) que, en lloc de moure's en la direcció del flux, giren al voltant de la circumferència del compressor. Les cel·les de pèrdua giren amb les pales del rotor, però al 50 al 70% de la seva velocitat, afectant els perfils aerodinàmics posteriors al voltant del rotor a mesura que cadascun es troba amb la cel·la de pèrdua. La propagació de la inestabilitat al voltant de l'anell de la trajectòria de flux és impulsada pel bloqueig de la cel·la de pèrdua que provoca un pic d'incidència a la pala adjacent. La pala adjacent es para com a resultat del pic d'incidència, provocant així la "rotació" de la cel·la de pèrdua al voltant del rotor. També es poden produir pèrdues locals estables que són axisimètriques, cobrint la circumferència completa del disc del compressor, però només una part del seu pla radial, i la resta de la cara del compressor continua deixant passar el flux normal.
Una pèrdua rotacional pot ser momentània, resultant d'una pertorbació externa, o pot ser constant a mesura que el compressor arriba a un equilibri de treball entre les zones pèrdues i les no pèrdues. Les pèrdues locals redueixen substancialment l'eficiència del compressor i augmenten les càrregues estructurals sobre els perfils aerodinàmics que troben les cel·les de pèrdua a la regió afectada. En molts casos, però, els perfils aerodinàmics del compressor estan críticament carregats sense capacitat per absorbir la pertorbació del flux d'aire normal, de manera que les cel·les de pèrdua originals afecten les regions veïnes i la regió pèrdua creix ràpidament fins a afectar tot el compressor.
Bloqueig axisimètric o sobrecàrrega del compressor La pèrdua axisimètrica, més coneguda com a sobrepressió del compressor o sobrepressió, és una interrupció completa de la compressió que provoca una inversió del flux i l'expulsió violenta de l'aire comprimit prèviament a través de l'admissió del motor, a causa de la incapacitat del compressor de continuar treballant contra l'aire ja comprimit que hi ha darrere. El compressor experimenta condicions que superen el límit de les seves capacitats d'augment de pressió o està molt carregat de manera que no té la capacitat d'absorbir una pertorbació momentània, creant una pèrdua rotacional que es pot propagar en menys d'un segon per tot el compressor.
El compressor recuperarà el flux normal un cop la relació de pressió del motor es redueixi a un nivell en què el compressor sigui capaç de mantenir un flux d'aire estable. Tanmateix, si les condicions que van induir la pèrdua persisteixen, el retorn del flux d'aire estable reproduirà les condicions en el moment de la sobrecàrrega i el procés es repetirà. Aquesta pèrdua "bloquejada" o autoreproductiva és particularment perillosa, amb nivells molt alts de vibració que causen un desgast accelerat del motor i possibles danys, fins i tot la destrucció total del motor a través del trencament dels àleps del compressor i de l'estator i la seva posterior ingestió, destruint els components del motor aigües avall.
Causes Un compressor només bombarà aire de manera estable fins a una determinada relació de pressió. Més enllà d'aquest valor, el flux es trencarà i esdevindrà inestable. Això passa en el que es coneix com a línia de sobrepressió en un mapa del compressor. El motor complet està dissenyat per mantenir el compressor funcionant a una petita distància per sota de la relació de sobrepressió en el que es coneix com a línia de funcionament en un mapa del compressor. La distància entre les dues línies es coneix com a marge de sobrepressió en un mapa del compressor. Durant el funcionament del motor poden passar diverses coses per reduir la relació de sobrepressió o augmentar la relació de pressió de funcionament. Quan les dues coincideixen, ja no hi ha cap marge de sobrepressió i una etapa del compressor es pot aturar o el compressor complet pot sobrecarregar, tal com s'ha explicat a les seccions anteriors.
Factors que erosionen el marge de sobrecàrrega del compressor El següent, si és prou greu, pot causar bloqueig o sobretensions.
La ingestió d'objectes estranys que provoca danys, així com l'erosió de sorra i brutícia, pot reduir la línia de sobretensió. L'acumulació de brutícia al compressor i el desgast que augmenta les folgances de la punta del compressor o les fuites de les juntes tendeixen a elevar la línia de funcionament. La pèrdua completa del marge de sobrepressió amb una onada violenta es pot produir amb un impacte amb un ocell. El rodatge a terra, l'enlairament, el vol a baixa altura (militar) i l'aproximació a l'aterratge tenen lloc on els impactes amb ocells són un perill. Quan un compressor ingereix un ocell, el bloqueig resultant i el dany al perfil alar provoquen una sobrepressió del compressor. Exemples de deixalles en una pista o coberta de vol d'un portaavions que poden causar danys són trossos de goma de pneumàtics, deixalles i femelles i cargols. Un exemple específic és una peça metàl·lica que cau des d'un altre avió. Les pistes i les cobertes de vol dels portaavions es netegen amb freqüència com a procediment per prevenir la ingestió d'objectes estranys. Operació d'aeronaus fora del seu àmbit de disseny; p. ex., maniobres de vol extremes que provoquen separacions del flux d'aire dins de l'entrada del motor, vol en condicions de gel on es pot acumular gel a l'entrada o al compressor, vol a altituds excessives. Funcionament del motor fora dels procediments del manual de vol; p. ex., en els primers motors de reacció, moviments bruscos de l'accelerador ( acceleració brusca) quan les notes del pilot especificaven moviments lents de l'accelerador. L'excés de combustible elevava la línia de funcionament fins que es trobava amb la línia de sobrecàrrega. (La capacitat de control de combustible es va ampliar per limitar automàticament l'excés de combustible per evitar sobrecàrregues.) Flux d'aire turbulent o calent a l'admissió del motor, p. ex., ús d'impuls invers a baixa velocitat d'avanç, que provoca la reingestió d'aire turbulent calent o, en el cas d'avions militars, la ingestió de gasos d'escapament calents del tret de míssils. Gasos calents procedents del tret de canons que poden produir distorsió a l'entrada; p. ex., Mikoyan MiG-27.
Efectes miniatura|El prototip del Sukhoi Su-57 pateix una calada del compressor al MAKS 2011 Les pèrdues axialment simètriques del compressor, o sobretensions del compressor, són immediatament identificables, ja que produeixen una o més explosions extremadament fortes del motor. Els informes de dolls de flames que emanen del motor són habituals durant aquest tipus de pèrdua del compressor. Aquestes pèrdues poden anar acompanyades d'un augment de la temperatura dels gasos d'escapament, un augment de la velocitat del rotor a causa de la gran reducció del treball realitzat pel compressor parat i — en el cas d'aeronaus multimotor— guinyada en la direcció del motor afectat a causa de la pèrdua d'empenta.
Resposta i recuperació La resposta adequada a les pèrdues del compressor varia segons el tipus de motor i la situació, però normalment consisteix en disminuir immediatament i constantment l'empenta del motor afectat. Tot i que els motors moderns amb unitats de control avançades poden evitar moltes causes de pèrdua, els pilots d'avions de reacció han de continuar tenint-ho en compte quan redueixen la velocitat o augmenten l'accelerador.
Un sistema antibloqueig del compressor és un sistema de purga del compressor que expulsa automàticament l'aire no desitjat per evitar que el compressor s'escaldi. Altres mètodes de prevenció de bloqueig poden incloure un tractament antibloqueig a la punta de la carcassa.
Referències
Categoria:Aviònica Categoria:Motors d'aviació