Российские ученые выявили слабые места вала авиационной турбины, где во время работы самолета концентрируются наиболее высокие нагрузки. Исследование может помочь конструкторам точнее определять срок службы таких деталей и избегать лишнего увеличения их массы.
Работу провели специалисты Пермского политехнического университета, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза. Для анализа они разработали цифровую модель вала с учетом формы, размеров, материалов и особенностей крепления его элементов.
Виртуальные испытания проводились при разных режимах эксплуатации самолета. Ученые моделировали нагрузки, возникающие во время взлета, посадки, полета и маневров. В результате выяснилось, что наиболее опасные напряжения сосредоточены не по всей детали, а в отдельных участках.
К уязвимым зонам относятся места, где меняется геометрия вала, расположены крепления или соединяются контактные поверхности соседних деталей. В этих точках формируется сложное напряженное состояние и возникают пиковые нагрузки.
Во время эксплуатации вал одновременно подвергается кручению, растяжению и воздействию центробежных сил. Дополнительные нагрузки появляются при поворотах самолета и снижении высоты. Совместное действие этих факторов может создавать зоны напряжения, которые сложно определить при раздельном анализе.
Предложенный специалистами ПНИПУ комплексный метод позволяет учитывать все нагрузки одновременно. Благодаря этому можно точнее определить, где деталь следует усилить, а где допустимо изменить геометрию и снизить вес конструкции. Результаты также планируется использовать для совершенствования испытаний авиационных деталей.
