Обрыв лопаток турбовентиляторного двигателя самолета
ОАО «НПО «САТУРН» (г.Рыбинск) является одним из ведущих предприятий России в области проектирования современных газотурбинных двигателей для авиации и установок для энергетики, нефтегазовой промышленности. Совместно с французской корпорацией SnecmaGroupe safran НПО «САТУРН» разработало двигатель SaM146 для нового Российского пассажирского самолета SSJ-100. Одним из важнейших требований, предъявляемых к современным авиационным двигателям, является их безопасность в возможных аварийных ситуациях. Для турбовентиляторных двигателей характерны относительно большие размеры лопаток вентилятора. В связи с этим, повышенную опасность представляет обрыв одной из лопаток вентилятора при работе двигателя. Оборвавшаяся лопатка может разрушить корпус двигателя и повредить фюзеляж самолета, поэтому на этапе проектирования эта возможная авария должна быть тщательно проанализирована.
Саровский Инженерный Центр получил все необходимые данные для расчетного анализа аварийной ситуации, связанной с обрывом лопатки вентилятора. По этим данным на основе программных средств PROSTAR и LS-DYNA был разработан ряд компьютерных моделей, включающих все необходимые элементы конструкции двигателя, и выполнен большой объем численных расчетов квазистатических напряженно-деформированных состояний при нормальной работе двигателя и нестационарных процессов деформирования при обрыве лопатки. Все статические и динамические расчеты выполнялись на основе высокоточных конечно-элементных моделей большой размерности с учетом упругопластического деформирования материала, больших перемещений и контактных взаимодействий элементов конструкции. В результате расчетных исследований были выявлены особенности деформирования всех элементов вентилятора и выработаны рекомендации по усовершенствованию его конструкции.
Саровский Инженерный Центр представил Заказчику большой объем расчетной информации о статическом деформировании всех элементов вентилятора при работе двигателя на заданном режиме, а также о динамике деформирования элементов ротора и корпуса двигателя при обрыве лопатки вентилятора. В результате тесного взаимодействия специалистов двух предприятий, совместными усилиями на этапе разработки конструкция вентилятора была улучшена, при этом повышена безопасность двигателя в условиях тяжелой аварии.