Исследование динамики системы ротор — корпус авиационного газотурбинного двигателя при обрыве лопатки вентилятора
Авторы: Блинник Б.С., Мясников В.Ю., Иванов И.И.
Опубликовано в выпуске: #8(80)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-8-1797
Раздел: Механика | Рубрика: Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры
Вероятность разрушения лопатки вентилятора авиационного газотурбинного двигателя крайне мала, но не равна нулю. Последствия разрушения рабочей лопатки могут носить катастрофический характер. Отсутствие опасных последствий при разрушении лопатки должно подтверждаться дорогостоящими испытаниями. Это обусловливает актуальность разработки конструктивных мероприятий, направленных на то, чтобы снизить нагрузки на элементы силовой схемы двигателя при обрыве лопатки вентилятора на основе соответствующих расчетных методик. В рамках настоящей работы предложен подход к решению задачи определения динамических сил в системе ротор — корпус при мгновенном возникновении дисбаланса, вызванного обрывом лопатки вентилятора. Задача решена в нелинейной нестационарной постановке, учтены контактное взаимодействие и податливость венца лопаток вентилятора, а также изменение частоты вращения ротора. Проанализировано влияние некоторых параметров конструктивных элементов двигателя на значения сил, передающихся от ротора системе корпусов
Литература
[1] Examination of a failed Rolls-Royce RB211-524 turbofan engine. Boeing Commercial Aircraft Group, 747–436, G-BNLD. Technical Analysis Rep, 2002, no. 20/02. URL: https://www.atsb.gov.au/media/36179/tr200200646_001.pdf (дата обращения 24.04.2018).
[2] Авиационные правила. Часть 33. Нормы летной годности двигателей воздушных судов. Москва, Авиаиздат, 2012, 46 с.
[3] Regulations F.A.A. Part 33. Airworthiness Standards. Aircraft Engines. Washington, DC, Federal Aviation Administration, 1992, vol. 3.
[4] Certification Specification and Acceptable Means of Complience for Engines (CS-E). Amendment 4. European Aviation Safety Agency. URL: https://www.easa.europa.eu/sites/default/files/dfu/CS-E%20Amendment%204.pdf (дата обращения 24.04.2018).
[5] Shmotin Y., Gabov D., Ryabov A., Kukanov S., Rechkin V. Numerical analysis of aircraft engine fan blade-out. 42nd AIAA / ASME / SAE / ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2006, p. 4620.
[6] Carney K.S., Lawrence C., Carney D.V. Aircraft engine blade-out dynamics. Seventh international LS-DYNA users conference. Livermore, CA, USA, Livermore Software Technology Corporation, 2002, pp. 14–17.
[7] Husband J.B. Developing an efficient FEM structural simulation of a fan blade off test in a turbofan jet engine. PhD thesis, University of Saskatchewan, Saskatoon, Saskatcheven, Canada, 2007.
[8] Sinha S.K., Dorbala S. Dynamic loads in the fan containment structure of a turbofan engine. Journal of Aerospace Engineering, 2009, vol. 22 (3), pp. 260–269.
[9] Muszynska A. Rotordynamics. Boca Raton, Fh., CRC press, 2005, 1128 p.
[10] Челомей В.Н., ред. Вибрации в технике. В 6 т. Т. 3. Москва, Машиностроение, 1981, 544 с.
[11] Диментберг Ф.М. Изгибные колебания вращающихся валов. Москва, Изд-во АН СССР, 1959, 248 с.
[12] Wang C., Zhang D., Ma Y., Liang Z., Hong J. Theoretical and experimental investigation on the sudden unbalance and rub-impact in rotor system caused by blade off. Mechanical Systems and Signal Processing, 2016, vol. 76, pp. 111–135.
[13] Иванов И.И. К выбору параметров устройства для снижения нагрузки на элементы силовых корпусов турбореактивного двухконтурного двигателя после обрыва лопатки вентилятора. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2012, № 10 (631), с. 3–11.
[14] Bathe K.J. Finite element procedures. New Jersey, Prentice Hall, 2006, 1024 p.
[15] User reference manual for the MYSTRAN general purpose finite element structural analysis computer program. App. E. Derivation of the RBE3 element constraint equations. 2011, pp. 265–275. URL: http://www.mystran.com/Executable/MYSTRAN-Users-Manual.pdf (дата обращения 24.04.2018).
[16] MSC Nastran. Quick reference guide. MSC Software, 2013, 3626 p.