Поворот лопаток во входном направляющем аппарате

 Способ относится к количественному регулированию и основан на изменении геометрии проходного сечения входного патрубка компрессора в соответствии с необходимым изменением расхода воздуха G _k. Это достигается установкой перед входом в рабочее колесо регулируемого ВНА (рис. 10.4). Поворот лопаток ВНА изменяет расход G _k. При этом изменяются углы на входе α₁ и β₁, и закрутка потока, которая характеризуется величиной и направлением окружной проекции скорости c _{k1 u}

c _{k1 u} = c _k1 cos α₁                                              (10.1)

где c_{k 1}, c_{k 1 u} - абсолютная и окружная составляющая скорости воздуха на входе в колесо на среднем диаметре. Окружная скорость . Поворот лопаток ВНА позволяет изменять направление относительной скорости w_{k 1} (угол β₁) для получения безударного входа воздуха на лопатки колеса (см. п. 6.4.2).

Согласно уравнения (6.20), теоретический напор компрессора с радиальными лопатками равен                                                                            (10.2) где µ – коэффициент циркуляции компрессора; u_{k 1}, u_{k 2} – окружные скорости колеса компрессора на входе и выходе.

Из уравнения (10.2) следует, что при закручивании потока в направлении вращения (α₁ < 90º) напор  будет меньше, так как значение скорости c_{k 1 u} > 0. При закручивании потока против вращения колеса (α₁ > 90º и c_{k 1 u} < 0) напор  будет больше, чем для случая, когда c _{k1 u} = 0.

При регулировании с помощью ВНА расширяется диапазон работы компрессора по расходу воздуха, повышаются его КПД и антипомпажные качества, изменяются давления p_k, а, следовательно, давление p _t и частота вращения ротора n _tk.

Этот способ регулирования начинает находить применение в турбокомпрессорах для автомобильных двигателей. Основной недостаток – конструктивная и технологическая сложности регулируемого ВНА.

    10.2.3. Поворот лопаток диффузора

Другой разновидностью количественного регулирования является изменение проходных сечений диффузора поворотом его лопаток. Расход воздуха через диффузор описывается уравнением             G_k = π D_{k 3} b_{k 3} ρ_{k 3} c_{k 3} sin α ₃,                                     (10.3)

где b _k3 и D _k3 – соответственно высота лопаток и диаметр окружности диффузора на входе в его лопаточную часть; ρ_{k 3} и c_{k 3} – плотность и скорость воздуха на входе в лопаточный диффузор; α₃ – угол входа потока на лопатки диффузора.

Из формулы 10.3 следует, что расход воздуха можно регулировать изменением угла α₃ входа потока на лопатки диффузора. Величину этого угла определяют для расчетного режима (M _{к max} или N_{e nom}). При отклонении режима от расчетного происходит удар набегающего потока в вогнутую сторону лопаток и образование вихрей на выпускной стороне при больших расходах G_k и срыв потока с вогнутой стороны лопаток при малых расходах G_k. КПД компрессора  в этом случае заметно снижается.

Если при отклонении направления потока воздуха от расчетного соответственно этому устанавливать лопатки диффузора, то  повышается, а характеристика компрессора “смещается” как в сторону меньших, так и в сторону больших расходов, т.е. расширяется рабочий диапазон компрессора. В выполненных конструкциях (в ТК большой размерности) подвижной является не вся лопатка, а только ее передняя часть.

Вследствие достаточно сложной конструкции механизма поворота лопаток этот способ применяется редко.