Разработка способа обрыва рабочей лопатки компрессора высокого давления на заданной частоте вращения
Автор: Гладкий И.Л., Пивоварова М.В.
Статья в выпуске: 3, 2023 года.
Бесплатный доступ
Проектирование газотурбинных двигателей неразрывно связано с большим объемом работ по численному моделированию. С помощью численного моделирования возможно спрогнозировать поведение детали при работе двигателя на различных режимах. Кроме этого при моделировании возможно спрогнозировать режимы, расчетную нагрузку, условия для проведения инженерных испытаний. В данной работе представлен подход к моделированию инженерного испытания по обрыву рабочей лопатки (РЛ) компрессора высокого давления (КВД) для подтверждения непробиваемости корпуса. Расчетным путем определяется величина подрезки РЛ КВД для обрыва на заданной частоте вращения ротора. Предложенный подход к осуществлению обрыва лопатки на заданной частоте вращения ротора заключается в одновременной реализации двух факторов: 1) прочностным расчетом подрезки с использованием локальных критериев прочности обеспечивается работа лопатки близко к предельному состоянию; 2) расчетно-экспериментальные работы по определению резонанса позволяют увеличить переменную составляющую напряжений на расчетном режиме. По расчетному полю напряжения также можно оценить направление распространения трещины.
Газотурбинные двигатели, моноколесо, подрезка лопатки, инженерные испытания, критерий наступления предельного состояния, деформационный критерий
Короткий адрес: https://sciup.org/146282678
IDR: 146282678 | DOI: 10.15593/perm.mech/2023.3.05
Список литературы Разработка способа обрыва рабочей лопатки компрессора высокого давления на заданной частоте вращения
- Григорьев В.А., Гишваров А.С. Испытания авиационных двигателей. - М.: Машиностроение, 2009. - 504 с.
- Морчуков Е.Ю., Онищик И.И., Испытание и обеспечение надежности авиационных двигателей и энергетических установок. - М.: Издательство МАИ, 2004.
- Солохин Э.Л. Испытания авиационных ВРД. - М.: Машиностроение, 1975.
- Балуев Б.А. Способы обрыва лопатки при испытаниях корпусов на непробиваемость // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. - 2008. - № 3. - С. 119-125.
- Нормы прочности авиационных газотурбинных двигателей гражданской авиации / под ред. Ю.А. Ножницкого. -6-е изд. - М. : ГНЦ РФ ЦИАМ им. П.И. Баранова, 2004. - 260 с.
- Federal Aviation Administration. Airworthiness Standards: Aircraft Engine Standards for Engine Life-Limited Parts. 14 CFR. Part 33.70. Amdt. 33-22, 72 FR 50860, 2007.
- European Aviation Safety Agency. Certification Specifications for Engines. CS-E. - 150 p.
- Уланов А.М. Вибрация и прочность авиационных двигателей и неэргетических установок. - Самара, 2011. - 58 с.
- Ануров Ю.М., Федорченко Д.Г. Основы обеспечения прочностной надежности авиационных двигателей и силовых установок. - СПб.: Изд. СПбГПУ, 2004. - С. 292-297.
- Москвитин О.А., Шорр Б.Ф. Пространственное моделирование процесса пробивания корпусных элементов двигателя оборвавшимися деталями // Тезисы докладов XXVIII. Международного НТС по проблемам прочности двигателей. -М., 2002. - С. 60-61.
- Новые технологические процессы и надежность ГТД. Предотвращение опасных отказов при разрушении рабочих лопаток турбокомпрессора // Научно-технический сборник / под ред. Ю.А. Ножницкого. - М.: ЦИАМ, 2008. -Вып. 8. - С. 206.
- Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий B.JI. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учеб. - М.: Машиностроение, 2008. -Т. 2. - 201 с.
- Иванов В.П. Колебания рабочих колес турбомашин. - М.: Машиностроение, 1983. - 224 с.
- Собственные частоты и формы колебаний полой лопатки вентилятора ГТД / А.А. Иноземцев, М.Ш. Нихамкин, Л.В. Воронов, Б.П. Болотов, И.Л. Гладкий, А.Ю. Головкин // Авиационная промышленность. - 2010. - № 3. - С. 8-11.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. -М.: Мир, 1975. - 256 с.
- Механические свойства сталей и сплавов при нестационарном нагружении: справочник / Д.А. Гохфельд, Л.Б. Гецов, К.М. Кононов, Е.Т. Кульчихин, Ю.Н. Ребяков, О.С. Садаков, С.А. Тимашев, В.Н. Чепурский. - Екатеринбург: УрО РАН, 1996.
- Деменчук Н.П., Прилуцкий А.А. Основы теории напряженного и деформированного состояния: учеб. пособие. - СПб.: Университет ИТМО, 2016. - 118 с.
- Потапова Л.Б. Механика материалов при сложном напряженном состоянии. Как прогнозируют предельные напряжения? - М.: Издательство «Машиностроение - 1», 2005. - 244 с.
- Hertzberg Richard W., Vinci Richard P., Hertzberg Jason L. Deformation and fracture mechanics of engineering materials. - Fifth edition. 2012. - P. 757.
- Fedorova N.V., Vu N.T. Deformation criteria for reinforced concrete frames under accidental actions // Magazine of Civil Engineering. - 2022. - Vol. 109(1). - Article No. 10902.
- Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. - М.: Машиностроение, 1981. — 272 с.
- Акимов B.M. Основы надежности газотурбинных двигателей. - М.: Машиностроение, 1981. - 207 с.
- Биргер И.А., Балашов Б.Ф., Дульнев Р.А. Конструкционная прочность материалов и деталей ГТД. - М.: Машиностроение, 1981. - 222 с.
- Петухов А.Н. Сопротивление усталости деталей ГТД. - М.: Машиностроение, 1993. - 240 с.
- Степин П.А. Сопротивление материалов. - СПб.: Лань, 2012. - 320 с.
- Анурьев В.Н. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 2010.
- Malign failure prevention for case of compressor rotor blade destruction" from New Technological Processes and Reliability of Gas Turbine Engines #8. Moscow: CIAE, 2008.
- Johnson G.R., Cook W.H. A Constitutive Model and Data for Metals Subjected to Large Strains, High Strain Rates and High Temperatures // Proceedings of Seventh International Symposium on Ballistics, Hague, Netherlands, 19-21 April 1983. -Hague, 1983. - P. 541-547.
- Johnson G.R., Cook W.H. Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures // Engineering Fracture Mechanics. - 1985. -Vol. 21, iss. 1. - P. 31-48. DOI: 10.1016/0013-7944(85)90052-9
- Казаринов Ю.И. Прочность элементов конструкций с вырезами и повреждениями: монография. - Тюмень: ТИУ, 2017. - 188 с.
