因为涡轮发动机非常多样,在本手册中讲解详细的运行过程是不切实际的。然而,有一些适用于所有涡轮发动机的操作考虑。它们是发动机温度限制,外界物体破坏,热启动,压缩机失速和熄火。
任何涡轮发动机的最高温度都发生在涡轮进气口。涡轮进气温度因此通常是涡轮发动机运行的限制因素。
涡轮发动机推力直接随空气密度变化。当空气密度降低时,推力也降低。当涡轮和往复式发动机受高的相对湿度有某种影响时,涡轮发动机推力损失可以忽略不计,而往复式发动机的制动马力会降低很多。
由于涡轮发动机进气口的设计和功能,吸入物体碎片的可能性总是存在的。这会导致重大的损坏,特别是压缩机和涡轮节。当发生这样的事情时,称为外来物体损伤(FOD)。典型的FOD是吸入来自停机坪,滑行道或者跑道上的小物体导致的小凹痕和花边。但是,也会发生飞鸟撞击或者冰吸入导致的FOD损坏,可能导致发动机整个损毁。
外物损伤的预防是非常重要的。地面运行期间,一些发动机进气口有在地面和进气口之间形成涡流的趋势。在这些发动机上可能安装了一个涡流消散器。
也可能使用其他设备,如屏幕和/或偏转器。飞行前检查程序包括一个对任何外物损伤迹象的目视检查。
热启动是当EGT超过安全限制时的启动。热启动是由于太多燃油进入燃烧室或者是涡轮机转速不够引起的。只要发动机热启动时,参考飞机飞行手册,飞行员操作手册或者相关的维护手册来了解检查要求。
如果点火后发动机不能加速到适合的速度或者没加速到慢车转速,这时就发生了悬挂启动。悬挂启动也可以称为假启动。悬挂启动可能是由于启动动力源不足或者燃油控制故障而导致。
压缩机叶片是小的翼型,遵守适用于任何翼型的相同空气动力学原理。压缩机叶片有一个迎角。迎角是进气口空气速度和压缩机旋转速度的计算结果。这两个力合成构成一个向量,它确定了翼型冲击进气口空气的实际迎角。
压缩机失速可以描述为进气口速度和压缩机旋转速度这两个向量数值的失衡。当压缩机叶片迎角超过临界迎角时发生压缩机失速。在这个点上,平稳气流受到干扰,随着压力波动产生了紊流。压缩机失速导致空气流进压缩机时速度降低和停滞,有时还反向流动。如图4
压缩机失速可以是瞬时现象和间歇性现象或者是持续的状态,甚至更严重。瞬时/间歇性失速的表现通常是在回火和反向气流发生时间歇的爆炸声。如果失速发展成为稳定状态,可能从持续的反向气流产生强烈的振动和高声的啸叫。驾驶舱仪表基本上通常不会显示轻度的或者瞬时失速,但是会显示形成的失速。典型的仪表表现包括转速的波动和排气温度的增加。大多数瞬时失速不会对发动机有害,经常在一两个周期后自己纠正过来。稳定状态的失速导致发动机损坏的可能性很大。必须快速的通过降低功率,减小飞机迎角和增加空速来完成改出失速。
尽管所有的燃气涡轮发动机会受压缩机失速影响,大多数型号都有抑制这些失速的系统。有一个这样的系统使用可变式进气口导叶(VIGV)和可变式定子叶片,它可以把进来的空气以适当的迎角导向到转子桨叶。防止空气压缩失速的主要方法是使飞机在制造商确立的参数范围内运行。如果压缩机失速确实形成了,请按照飞机飞行手册或者飞行员操作手册中的建议程序来做。
熄火是燃气涡轮发动机的一种运行状态,此时发动机的火无意的熄灭。如果燃烧室中油气混合比超过富油限制,火焰将会被吹熄。这个状态经常称为富油熄火。它通常发生于非常快速的发动机加速,过度富油的混合气使燃油温度降低到燃烧温度以下。也可能由于气流不足而不能维持燃烧。
另一方面,更多常规的熄火事件是由于燃油压力低和发动机速度低,这些典型的和高高度飞行有关。这种情况也会在下降期间发动机油门收回时,这会产生贫油条件熄火。贫油混合器很容易导致火焰熄灭,甚至是正常的气流通过发动机时也会发生。
燃油供应的任何干扰也会导致熄火。这原因可能是长时间的非常规姿态,发生故障的燃油控制系统,紊流,结冰或者燃油耗尽。
熄火的征兆通常和发动机失效后一样。如果熄火是因为瞬时条件,例如燃油流量和发动机速度之间的失衡,一旦状态被纠正就可以尝试空中启动发动机。无论如何,飞行员必须遵守飞机飞行手册或者飞行员操作手册中适用的紧急程序。一般的,这些程序包含了关于高度和空速的建议,在这些条件下空中开车很可能成功。