Безопасность полета зависит от надежности двигателя. Одна из ключевых деталей — вал турбины, который передает вращение и одновременно испытывает кручение, растяжение и центробежные силы. При маневрах добавляются гироскопические нагрузки. Если в каком‑то участке возникают высокие напряжения, это приводит к микротрещинам и ускоренному износу.
Традиционные расчеты рассматривают нагрузки раздельно: сначала кручение, затем растяжение, потом центробежную силу. Это надежный метод, но он не позволяет найти локальные зоны, где все факторы действуют одновременно. Конструкторы вынуждены усиливать весь вал целиком, увеличивая его вес и расход топлива.
Ученые Пермского Политеха предложили комплексный анализ прочности вала — одновременный учет всех нагрузок, сообщили в пресс-службе вуза.
Специалисты создали точную цифровую модель вала, разбили ее на десятки тысяч элементов и задали сценарий реального полета — взлет, посадку, крейсерский режим. Моделирование показало: самые опасные напряжения возникают в местах перехода геометрии, закрепления и контакта с соседними деталями.
Теперь конструкторы могут усиливать только опасные зоны, а не весь вал. Это снижает массу детали и экономит топливо без потери прочности. Результаты исследования применимы не только в авиации, но и в энергетике — везде, где используются газотурбинные установки. Статья опубликована в сборнике трудов конференции «Механика в новых материалах, конструкциях, технологиях».
Ранее Наука Mail писала о том, что в России нашли способ сделать легче топливные баки.