Was ist ein Kompressorstoß?

Ein Verdichterstoß ist eine Strömung durch einen Verdichter, die im Normalbetrieb entgegen der Strömungsrichtung ist oder eine oszillierende Strömung in beide Richtungen. Das Pumpen kann zu einem Zustand führen, der als Kompressorstillstand bekannt ist, der den Kompressor stoppt und ernsthafte Schäden verursachen kann. Im Fall von Turbinentriebwerken, wie Triebwerken von Düsenflugzeugen, kann ein Stoß, der zu einem Strömungsabriss führt, dazu führen, dass das Triebwerk stoppt oder sogar ausfällt, wenn es beschädigt ist. Es ist bekannt, dass dieser Ausfall die Ursache für eine Reihe von Flugzeugabstürzen war, darunter die berühmte Notwasserung eines A320-Jets der US Airways im Hudson River bei Newark, New Jersey im Jahr 2009. Kompressoren sind ebenfalls ein Phänomen, das Automobilingenieuren und Enthusiasten, wie es bei Turboladern in Automobilmotoren vorkommen kann.

Flugzeugtriebwerke, insbesondere Turbinen und Strahltriebwerke, sind am häufigsten das Thema bei der Diskussion von Verdichterpumpen. Eine Reihe von Bedingungen kann zu diesem Phänomen führen, aber es tritt hauptsächlich unter Bedingungen auf, in denen der Kompressor über seine Fähigkeit hinaus überlastet wird, mehr Luft zu bewegen. Im Wesentlichen übersteigt der Gegendruck der aus dem Kompressor ausgestoßenen Druckluft die maximale Kapazität des Kompressors. Dies verursacht einen plötzlichen und heftigen Luftrückfluss in die entgegengesetzte Richtung des normalen Luftstroms. Abhängig von der Schwere des Pumpens und anderen Bedingungen kann dies zu einer Reihe von oszillierenden Strömen hin und her durch den Kompressor führen oder den Kompressor stoppen oder ausfallen lassen.

Wenn ein Strahltriebwerk einen Kompressorstoß erfährt, führt die heftige Umkehr des Luftstroms normalerweise zu einem lauten Knallgeräusch und einem Ausstoß von Luft oder einem Flammenaustritt aus dem Triebwerkseinlass. Dies kann den Motor beschädigen und zu einem kompletten Motorausfall führen. In weniger schweren Fällen führt dies einfach zum Abwürgen des Motors oder zum Sputtern. Frühe Düsentriebwerke erlebten dieses Phänomen aufgrund primitiver Kraftstoffversorgungssysteme häufiger. Da Bedingungen, die dazu führen, dass sich Verdichterpumpen aufbauen und sich einem kritischen Punkt nähern, verfügen moderne Strahltriebwerke über automatische Systeme zur Messung der Kraftstoffzufuhr, um Pumpen zu vermeiden. Ablagerungen, extreme Bedingungen oder andere Geräteausfälle können jedoch dennoch einen Kompressorstoß verursachen.

Für Autoenthusiasten führt das Phänomen des Kompressorpumpens, wie es bei einem Turbolader erlebt wird, zu einem „klappernden“ Geräusch des Motors. Dies ist eigentlich eine Reihe von klopfenden Geräuschen mit einer schnellen Frequenz, wenn die Abgase im Turbolader oszillieren, was dazu führt, dass der Mechanismus stoppt und startet oder beschleunigt und verlangsamt, was zu einer sehr ungleichmäßigen Abgabe von Boost oder Leistung führt. Das Phänomen kann in jedem geschlossenen System auftreten, das einen Kompressor mit einer Strömung in einer bestimmten Richtung im Normalbetrieb verwendet. Jeder Druckaufbau entgegen der Strömungsrichtung, der eine Umkehrung dieser Strömung durch einen Kompressor bewirkt, kann als Kompressorstoß bezeichnet werden.