航空发动机作为飞机的心脏，其稳定性和可靠性对飞行安全至关重要。在航空领域，有一种被称为“喘振”的现象，它被视为航空发动机的一种“病”，需要特别关注和防范。那么，什么是喘振？它是如何产生的？又会带来哪些危害？我们又该如何避免喘振的发生呢？今天，我们就来聊一聊航空发动机喘振。

什么是喘振？

在人体生理现象中，“喘”在大多情况下是急促的、大口的呼吸，常伴随“咳”，指随机强烈的呼气导致的声带振动发声，持续咳嗽引起的全身性不适，想必很多人深有体会。

不管是“咳”还是“喘”，一定是负责进气的器官出了问题，发动机喘振也是一样

而喘振是发动机的一种不正常的工作状态，在发动机运转过程中，“喘”是指进气部件出现了问题，导致了“咳”，也就是气流的振荡。所以“喘振”是指由于进气不足，在发动机进气部件上产生并蔓延到整个发动机上的一种剧烈振荡现象。

喘振的产生过程及原因

发动机形成推力需要加入一个空气增压装置，也就是压气机。压气机由很多级组成，每一级有两排叶片，第一排叶片是旋转的，负责给气流加速，把气流吸过来，让它们能流入第二排固定叶片（也称“静子”），固定叶片负责压缩气流，给它们增压，后面又是下一级的旋转叶片，气流就这样通过逐级增压，最后能被压缩成比进口处气压高20多倍的高压。

因此，由于压气机叶片“逼得太紧”，空气在压气机里面流动，时刻都顶着巨大的压力。当空气稳定进入压气机时，空气在动、静叶间，像一辆前行的“公交车”，每站都在不停地上人，一级一级的持续加压。一旦发生空气流量突然减少的情况，发动机内部就会形成一股“神秘力量”——压力差。在压力差的影响下，空气不由自主地前后涌动，由正常的“前浪推后浪”转变为“前浪后浪交替循环”，将导致发动机一阵阵“咳嗽”，同时还会引起巨大的振动，这就是航空发动机的“喘振”。

导致发动机出现喘振的因素主要有以下几点：

气流速度和压力：

当压气机进口的气流速度或压力低于某个临界值时，气流可能会在叶片上发生分离，导致压缩效率急剧下降。

发动机转速：

发动机在低转速下工作时，压气机的压缩能力降低，更容易发生喘振。

飞行条件：

飞机在低速飞行、大迎角或突然减速时，进入发动机的气流可能会受到扰动，增加喘振的风险。

叶片设计和制造：

压气机叶片的设计和制造质量也会影响其抗喘振能力。叶片形状、角度和表面粗糙度等都会影响气流的稳定性。

如何避免喘振？

发动机喘振对飞机的危害是很大的，当喘振发生时，发动机的声音会变得低沉、震动加剧、推力将下降且不稳定、排气温度过高造成超温、严重时甚至导致发动机熄火停车。因此为了避免喘振的发生，需要采用相应的措施，常用的防喘措施主要有三种：压气机中间级放气；可调导向叶片和整流叶片；双转子或三转子。

中间级放气是一种针对压气机中间级叶片的特殊设计。它的原理是通过在中间级叶轮之间设置放气口，将部分空气从叶轮间放出，以减少气流的压力不均匀性，从而防止喘振的发生。具体来说，当空气流经中间级叶轮时，由于叶片的形状和空气流动的特性，可能会在叶片之间形成高压区和低压区。这种压力不均匀可能会导致叶轮振动，进而引发喘振现象。通过设置放气口，部分空气可以从高压区流出，使得叶轮之间的压力更加均匀，减少振动的发生。这样就能够有效地防止喘振现象的发生，提高发动机的稳定性和可靠性。

级间放气

可调导向器叶片和整流叶片防喘原理则是，通过调节叶片角度，让叶片去主动适应气流流动方向的变化，始终保持流动通道畅通。将压气机设计成多转子形式，则是通过调节叶片的转速来改变出口的气流运动相对速度和方向，从而纠正走错路线的气流，防止喘振发生。

双转子示意图及速度三角形

总而言之，喘振问题仅仅是发动机研制时要面对的诸多问题之一，一款经受住考验的大推力军用发动机从立项研制到最终成熟往往需要十几年甚至几十年的时间，带动的是从材料到工艺等基础学科和技术的全面发展，燃烧的是一代甚至几代科研人员的青春和热血。随着航空技术的不断进步，我们有理由相信，未来航空发动机将更加安全可靠，喘振这一“病症”也将得到更有效的控制和治疗。