Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета определили наиболее уязвимые участки вала авиационной турбины, где при работе двигателя возникают опасные механические перегрузки. Полученные данные помогут точнее рассчитывать ресурс деталей и учитывать слабые зоны еще на этапе проектирования самолетов.
Как сообщили ТАСС в пресс-службе ПНИПУ, ученые создали цифровую модель вала, в которой учли его геометрию, размеры, материалы и способы крепления элементов. Затем конструкцию испытали в виртуальной среде при различных режимах работы самолета, включая взлет, посадку и обычный полет.
Моделирование показало, что напряжение распределяется по валу неравномерно. Наиболее высокие нагрузки возникают в нескольких поперечных сечениях, прежде всего в местах изменения геометрии, крепления деталей и соединения контактирующих поверхностей. Именно эти участки оказались наиболее уязвимыми.
Вал турбины во время работы испытывает сразу несколько видов нагрузки. На него одновременно действуют кручение, растяжение и центробежные силы, а при маневрах самолета дополнительное напряжение возникает в точках крепления. Если нагрузка в отдельных зонах становится слишком высокой, повышается риск повреждения детали.
По словам исследователей, традиционный анализ отдельных факторов не всегда позволяет выявить такие локальные участки концентрации напряжений. Поэтому специалисты предложили комплексный подход, при котором все виды нагрузки учитываются одновременно.
Такой метод позволяет понять, какие зоны вала необходимо дополнительно усиливать, а где можно уменьшить массу конструкции без потери прочности. Ученые также получили новые количественные данные, которые в дальнейшем могут использоваться при совершенствовании испытаний деталей в рамках опытно-конструкторских работ.