Компрессор
В ранних газовых турбинах использовались центробежные компрессоры, которые относительно просты и недороги. Однако они ограничены низкими коэффициентами давления и не могут сравниться по эффективности с современными осевыми компрессорами. Поэтому сегодня центробежные компрессоры используются в основном в небольших промышленных установках.
Компрессор с осевым потоком — это обратная сторона реактивной турбины. Лопатки, похожие на изогнутые аэродинамические крылья, должны оказывать тангенциальное усилие на жидкость, при этом давление на одной стороне лопаток выше, чем на другой. Для дозвукового потока увеличение давления требует увеличения площади потока, что снижает скорость потока между лопатками и рассеивает поток. Ряд компрессорных лопаток следует рассматривать как набор близко расположенных, сильно изогнутых аэродинамических форм, с которыми воздушный поток сильно взаимодействует. Давление будет расти не только вдоль лопаток, но и между ними. Трение потока, утечки, волнения, создаваемые предыдущими наборами лопастей, и вторичные циркуляционные или вихревые потоки — все это вносит свой вклад в потери в реальном агрегате. Испытания неподвижных сборок лопастей, называемых каскадами, можно проводить в специальных аэродинамических трубах, но для реальной компоновки лопастей во вращающемся агрегате требуются специальные испытательные установки или стенды.
Лопатки должны иметь не только правильную аэродинамическую форму, но и быть легкими и не подверженными критическим вибрациям. Последние достижения в проектировании лопаток компрессоров (и турбин) были достигнуты благодаря обширным компьютерным программам.
В то время как умеренно большие коэффициенты расширения и давления могут быть достигнуты на ступени реактивной турбины, только относительно небольшое увеличение давления может быть обработано ступенью компрессора — обычно коэффициенты давления на ступень
1,35 или 1,4 к 1 в современной конструкции. Таким образом, компрессоры требуют большего количества ступеней, чем турбины. Если попытаться увеличить соотношение давлений в ступенях, поток будет стремиться отделиться от лопаток, что приведет к турбулентности, снижению давления и «остановке» компрессора с одновременной потерей мощности двигателя. К сожалению, компрессоры наиболее эффективны вблизи этого так называемого «всплеска», когда небольшие возмущения могут нарушить работу. Для конструктора остается важной задачей поддержание высокой эффективности без остановки компрессора.
