Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРА СОБСТВЕННЫХ ФОРМ И ЧАСТОТ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРОВ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО АВИАДВИГАТЕЛЯ

https://doi.org/10.26467/2079-0619-2018-21-4-60-72

Полный текст:

Аннотация

В статье представлены результаты проведенных исследований колебаний лопаток, жестко закрепленных на диске компрессора высокого давления вспомогательной силовой установки (ВСУ). Задача исследования поставлена ввиду разрушения каскада лопаток, что привело к выводу ВСУ из строя. Назначенный ресурс ВСУ не был обеспечен. С разрушением лопаток компрессоров сталкивались с момента появления газотурбинных двигателей, однако не всегда было возможно всесторонне исследовать эту проблему и полностью предотвратить разрушения лопаток компрессоров. В результате анализа статистики усталостных разрушений лопаток выявлено, что все лопатки независимо от их размера, материала изготовления разрушаются в определенных зонах на спинке, кромках, торце. Относительные координаты расположения трещин примерно одинаковы. Это свидетельствует о наличии общих закономерностей динамического нагружения лопаток и возникающей в них напряженности при резонансных колебаниях. Причем наличие эксплуатационных повреждений на лопатках не влияет на эти закономерности. Однако к лопаткам, представленным в настоящем исследовании (широкохордным, с переменной толщиной от входной к выходной кромке), данные закономерности не в полной мере применимы, в отличие от лопаток классической стандартной формы, но имеют некоторое сходство. Исследование спектра собственных форм и частот колебаний лопатки является первым этапом в решении проблемы разрушений лопаток. Каждая деталь имеет бесконечное количество частотных характеристик, образующих спектр. Каждой частоте собственных колебаний соответствует своя форма колебаний. Форма колебаний определяется картиной знакопеременных смещений или прогибов, а также положением узловых линий. В узловых линиях перемещения бесконечно малы и считаются нулевыми. По разные стороны узловых линий смещения колеблющихся участков находятся в противофазе. Совокупность форм колебаний детали образует спектр форм [1]. В представленном исследовании использовался песочный метод определения спектра частот колебаний. Эксперимент позволит определить зоны возникновения дефектов с последующим развитием усталостных трещин и реальную динамическую нагруженность лопаток данной конструкции.

Об авторах

М. Г. Белоусов
АО «Гражданские самолеты Сухого».
Россия

Белоусов Михаил Григорьевич, ведущий инженер АО «ГСС».

Москва.



О. Ф. Машошин
Московский государственный технический университет гражданской авиации.
Россия

Машошин Олег Федорович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой двигателей летательных аппаратов МГТУ ГА.

Москва.



Список литературы

1. Иванов В.П. Колебания рабочих колес турбомашин. М.: Машиностроение, 1983. 224 с.

2. Белоусов М.Г. Методология исследования разрушений лопаток компрессоров авиадвигателей // Наука, техника, человек: межвузовский сборник научных работ. Вып. 4. М.: МГТУ ГА, 2012.

3. Гишваров А.С. Анализ эксплуатационных разрушений летательных аппаратов и двигателей: учеб. пособие. Уфа: УГАТУ, 2003. 289 с.

4. Белоусов Г.Г. Некоторые результаты исследования сопротивления усталости лопаток компрессоров при колебаниях по высокочастотным формам // Тезисы докладов Международного симпозиума «Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагружения» 25–28 сентября 1984 г. / Академия наук УССР. Институт проблем прочности. Киев: Наукова думка. С. 24–25.

5. Кузнецов Н.Д., Цейтлин В.И. Эквивалентные испытания газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1976. 216 с.

6. Гарф М.Э. Развитие усталостных трещин в материалах и конструкциях / О.Ю. Крамаренко, М.Я. Филатов, Э.Я. Филатов. Киев: Наукова Думка, 1980. 148 с.

7. Рудавец В.А., Шорр Б.Ф. Расчет собственных частот и форм пространственных колебаний закрученных компрессорных лопаток // Теория оболочек и пластин: труды VIII Всесоюз. конф. по теории оболочек и пластин. Ростов н/Д, 1971. М.: Наука, 1973. С. 550.

8. Turso J., Litt J. A Foreign Object Damage Event Detector Data Fusion System for Turbofan Engines NASA/TM–2004–213118. 2004. P. 20.

9. Белоусов М.Г., Белоусов Г.Г. Разрушение лопаток компрессоров авиадвигателей в условиях эксплуатации // Труды 54-й научной конференции МФТИ «Проблемы фундаментальных и прикладных естественных и технических наук в современном информационном обществе». М.: МФТИ, 2011. 157 с.

10. Сиротин Н.Н. Конструкция и эксплуатация, повреждаемость и работоспособность газотурбинных двигателей: учебник. М.: РИА «ИМ-ИНФОРМ», 2002. 439 с.

11. Ананьев И.В., Тимофеев П.Г. Колебания упругих систем в авиационных конструкциях и их демпфирование. М.: Машиностроение, 1965. 197 с.

12. Мавлютов Р.Р. Проблемы концентрации напряжений в авиационных конструкциях // Прочность элементов авиационных конструкций. Труды УАИ им. С. Орджоникидзе. 1973. Вып. 40. 65 с.

13. Белоусов М.Г., Цуркаль А.А. Исследование факторов, влияющих на повреждаемость и разрушение лопаток компрессоров авиационных двигателей // Труды МАИ: электронный журнал. 2013. Вып. 65. 14 с.

14. Машошин О.Ф., Чичков Б.А. Рабочие лопатки авиационных ГТД: конструкция, прочность, эксплуатация: учебное пособие. М.: МГТУ ГА, 2017. 80 с.


Для цитирования:


Белоусов М.Г., Машошин О.Ф. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРА СОБСТВЕННЫХ ФОРМ И ЧАСТОТ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРОВ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО АВИАДВИГАТЕЛЯ. Научный вестник МГТУ ГА. 2018;21(4):60-72. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2018-21-4-60-72

For citation:


Belousov M.G., Mashoshin O.F. EXPERIMENTAL STUDY OF NATURAL FORMS AND THE VIBRATION FREQUENCIES OF THE COMPRESSOR BLADES OF AIRCRAFT AUXULARY POWER UNIT. Civil Aviation High Technologies. 2018;21(4):60-72. (In Russ.) https://doi.org/10.26467/2079-0619-2018-21-4-60-72

Просмотров: 162


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)