发动机咳一声，飞机颤三颤—

什么？发动机还会咳嗽？能咳出肝来吗？关于这几个疑问，我可以肯定地告诉你，发动机如果真的咳起来可比咳出肝来严重地多。如果像周星驰电影里肺痨鬼那样的咳，估计发动机要报废，会严重影响乘客的安全。发动机咳嗽，专业的讲叫喘振。

发动机能咳出啥？

那我们就来了解一下发动机的喘振。通俗地讲，我们比喻成人咳嗽，机理就是一口气没有捋顺而引发的连续咳嗽（看来谁都得争一口气啊）。一般喘振出现在喷气式发动机中，印象中好像带"涡"字的都会出现喘振，比如涡扇发动机、涡喷发动机、涡轴发动机等，毕竟要有气才能捋不顺。简单的说喘振就是指压气机气流发生分离而造成气流回流，气流来回运动，沿压气机轴线方向产生高振幅或低振幅的震荡现象。所以，发动机喘振是一种状态，如果发动机在喘振状态下工作没有及时消除，导致发动机剧烈震动和热端超温，发动机推力下降，发动机停车或损坏或报废，最终酿成严重事故。

所以我们要极力的避免发动机出现喘振。

接下去我们从稍微专业一点的角度捋一捋发动机是如何捋不顺这口气的（可能会极度地无聊）。我们以轴流式涡扇发动机为例，涡扇发动机在压气机前面还有一级或几级风扇（本质上也属于压气机，或叫低压压气机），气流先经过风扇，之后分成两股，一股经过外涵道直接排出产生主要推力。另一股进入内涵道被压气机吸入，被压气机压缩成高压空气，进入燃烧室燃烧成高温高压燃气，高温高压燃气再对涡轮做功，经过涡轮后压力和温度都下降，之后经尾喷管排出发动机。

涡扇发动机

而喘振就是发生在压气机"压气"的过程中。

压气机是发动机的一个重要组成部分，它接受涡轮的功对气流进行压缩，将进入发动机的空气压力提高，为燃烧室提供高压空气，以提高发动机热力循环的效率。

我们以轴流压气机为例，压气机主要由不动的静子和高速旋转的转子组成。当压气机工作时，转子叶片以很高的速度旋转，对空气作功，使空气速度、压力、温度均升高，空气以较大的速度向后排出。气流离开转子叶片后进入静子叶片中，静子叶片按一定角度排列，叶片间的通道作成扩散形状。空气流在扩散形的静子叶片通道中，流速降低，空气被进一步增压由于速度降低，气体的动能转换成内能，温度还是升高的。增压后的空气以一定角度流出静子叶片进入下一级工作叶片。以上是一级压气机的工作过程，一级包括一圈转子叶片和一圈静子叶片。转子叶片通过转动主要使气流加速加压。静子叶片则将气流减速、扩压和整流，以平顺的流向导向下一级。

压气机叶片

由于一级的增压比不大（空气在压气机的一级中压强提高的程度称为一级的增压比），满足不了发动机所需的高增压比，因此轴流压气机由多级组成。比如CFM56-7B发动机，有13级压气机。空气在压气机中一级级逐渐被压缩，空气体积逐渐减小，所以压气机由前向后的管道截面面积也随之逐渐减小，呈收敛形。因此压气机的第1级叶片最长，末级叶片最短。

捋明白了压气机的基本工作原理，现在就对其进行病理剖析，看看喘振是如何发生的。

为了显得更专业，上图显示的是一个基元级三角形，基元级包括一级转子和一级静子。先弄明白几个名词，攻角：叶片弦线与空气相对速度的夹角，即α角。相对速度W（以转子叶片为参照物，即相对于转子叶片静子的速度），压气机叶轮的圆周速度U（切线上的速度）。根据这些参数的变化，可以比较清楚地知道压气机的工作状态。

当压气机工作在下图的状态时。相对速度线W在叶片弦线的上方，形成负攻角，负攻角太大，气流在叶盆处（凹面）发生分离现象，容易形成堵塞。这种情况今天不讨论。

当压气机工作在下图的状态时。

相对速度线W在叶片弦线下方，则为正攻角，正攻角太大会造成气流在叶背分离，形成失速。当其中某块叶片发生失速时，在分离区前面的气流就形成堵塞效应，如下图。从而影响了进入另一块叶片的气流的相对速度方向，攻角变大，造成这块叶片叶进入失速状态，慢慢地，失速区以较低的速度与压气机叶轮做同方向的选择运动，就形成了旋转失速。我们主要分析这种状态。

当叶背分离严重时，导致某一级的旋转失速扩散到整个通道的时候，堵塞严重，转子叶片就失去了扩压功能，即无法将气流压向后方，而压气机中的气压越到后面级压力越高，就意味着后面的高压气体将倒流到前面，而高压气体一旦倒流到前面，后方的气压就减小，此时转子叶片又可以将空气压向后面级（因为此时后面级空气跑到前面去了，所以气压变小了），如果此时叶片依然没有恢复正常工作时的扩压能力，一旦将空气压向后面级导致后面级气压增大，后面的高压气体又会向前倒流，接着后方气压减小，空气又被压回后面级，周而复始，如此陷入一个恶性循环，这就是喘振。所以发生喘振时，气流会沿压气机轴向发生低频率（几赫兹到十几赫兹）高振幅的气流震荡，微弱的喘振听不到声音，但是严重的喘振将会发出低沉的声音，甚至出现"放炮"的声音。

为了便于设计和计算，还引入了力量系数的概念，即绝对速度的轴向分量速度与压气机转速的比就称流量系数。这个概念就不细讲了，有些朋友已经睡着了。

通过上面的分析，我们发现，造成喘振的直接因素就是攻角α的大小。病因找到了，那哪些因素会影响攻角的大小呢？

1.发动机自身不稳定引发喘振。如设计缺陷，安装失误等。

2.湍流或热尾流进入发动机。如低速使用反推，热空气难以压缩，压气机增压比高于设计值。

3.不正确的发动机操作。如油门推得过快，供油量增加过猛，发动机空气流量骤然减小。

4.极端的飞行动作。

5.进气道，风扇叶片等结冰等造成进气流场畸变。

6.吸入外来物，如鸟击，冰雹等导致发动机部件损坏。

同理，根据这个分析，当发动机在失速或即将失速的时候，及时地改变攻角α的大小，就能及时消除喘振。常见的发动机的防喘措施有三种：

1、VBV（可调放气活门）、TBV（瞬时放气活门）：人工放出一部分空气保证气流通路的正常流通。

2、VSV（可调静子叶片）：通过改变静子叶片的安装角，减小攻角。

3、双转子或多转子：将转速分级，改变压气机旋转速度进而控制流量系数。