Введение к работе
Актуальность темы. Повышение ресурса и надежности авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) является одной из наиболее актуальных проблем развития и совершенствования авиационный техники. Решение этой проблемы во многом определяется качеством методов расчета на прочность и жесткость деталей и узлов двигателей, прежде всего роторов, корпусов статора и подвески двигателя к самолету.
Однако, если вопросами расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) роторов уделяется достаточное внимание и на решение этой задачи направлены усилия многих исследователей, то вопросы расчета узлов статора рассмотрены недостаточно и требуют своего дальнейшего развития. Это, в первую очередь, относится к расчетам кольцевых систем статора, на которых расположены узлы подвески двигателя к самолету, составляющие так называемые силовые пояса двигателя. Силовые пояса, а также рад других кольцевых систем статора должны обеспечивать прочность и жесткость двигагеля в целом, предотвращая возникновение недопустимых упругие деформаций и полностью исключая остаточные деформации при условии своей минимальной массы. Сложность их реальных конструкций и принципиальные отличия от известных классических расчетных схем определяют научную актуальность проблемы, решение которой позволит повысить надежность и ресурс ГТД.
В связи с этим целью работы является разработка и практическое внедрение аналитического метода расчета НДС силовых поясов, а также других сложных кольцевых систем авиационных ГТД, направленного на увеличение надежности и ресурса последних.
Метод основан на использовании уточненной математической модели включающей присоединенные оболочки и учитывающей дефор-* мации сдвига, растяжения и депланацию поперечных сечений силовых колец с профилями открытого типа. Планировалось выполнить экспериментальную проверку метода, а далее использовать его при проектировании и доводке ряда двухконтурных и винтовенти-лягорных турбореактивных двигателей ЗМКБ "Прогресс".
Работа выполнена на ЗЫКБ "Прогресс" в 1978-1993 г. г. в соответствии с постановлением Совмина СССР N 27-24 от 2. 04. 77 г. (создание тяжелого'транспортного самолета Ан-124 с двигателями Д-18Т), Кабинета министров Украины N 477 от 17.08.92 г. (создание транспортного самолета Ан-70 с двигателями Д-27) и государственной программы развития авиационной промышленности Украины, утвержденной президентом 3. 07. 92 г.
Научная новизна заключается в том, что в диссертации впервые получены следующие научные результаты:
предложена математическая модель типичных для статоров ГТД сложных кольцевых систем, включающая присоединенные оболочки и учитывающая деформации сдвига, растяжения и депланацию поперечных сечений силовых колец с профилями открытого типа;
на основе предложенной математической модели разработан универсальный метод расчета НДС силовых поясов статора, направляющих, спрямляющих и сопловых аппаратов, корпусов опор роторов ГТД.
Универсальность модели позволяет проводить расчеты силовых поясов и других кольцевых систем как с малым, гак и с большим чиалви радиальных элементов-стоек или лопаток, а также разрабатывать методы их расчета на колебания и удар.
Практическая ценность и реализация работы, заключается в разработке и внедрении в практику ЗМКБ "Прогресс" универсального метода расчета, позволяющего получить достоверную информацию об НДС силовых поясов и других сложных кольцевых систем, увеличить надежность, ресурс и уменьшить массу статоров авиационных ГТД. С его помощью были спроектированы, испытаны и доведены силовые пояса и кольцевые системы серийно выпускаемого двухконтурного турбореактивного двигателя Д-18Т для тяжелых дальних высокоэффективных транспортных самолетов АН-124 ("Руслан") и АН-225 ("Мрия") и опытного винтовентиляторного двигателя нового поколения Д-27 самолета АН-70.
Достоверность результатов определяется использованием в предложенной методе более адекватной модели силовых поясов, а также результатами стендовых испытаний элементов статора и многолетней успешной эксплуатацией парка двигателей Д-18Т.
Апробация. Основные научные положения и результаты работы неоднократно докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах отдела прочности ЦИАМ им. П.И.Баранова, на заседаниях государственной комиссии по испытаниям двигателей Д-18Т и Д-27, на Всесоюзных конференциях "Газотурбинные и комбинированные установки" (Москва, МГТУ им. Баумана, 1987 и 1991 г.г.).
Диссертация в целом докладывалась и одобрена на научно-техническом семинаре кафедры "Конструкция и прочность авиадвигателей" Харьковского авиационного института.
Публикации. По теме диссертации опубликованы две статьи и выпущено 15 научно-технических отчетов.
- 4 -Лично автором внесены указанные выше уточнения в матеї тическую модель сложных кольцевых систем статора ГТД и пред. лен метод расчета на ее основе, реализованный совместно
В.Б.ЖУКОВЫМ ПРИ Проектировании И ДОВОДКе СИЛОВЫХ ПОЯСОВ ДВИ1
теля Д-18Т. Автор выполнил постановку и интерпретацию резу. татов стендовых испытаний силовых поясов, участвовал в их пі ведении. Им осуществлено научное и практическое руководи дальнейшим многократным использованием предложенного метода ЗМКБ "Прогресс".
Структура и объем диссертаци Диссертационная работа состоит иг введения, четырех раздел (глав), заключения, списка литературы из лУ наименований приложения. Работа изложена на jo*? страницах, включает -і иллюстраций и ? таблиц.
