Напряженно-деформированное состояние рабочих лопаток авиационных турбомашин с учетом особенностей их крепления

В статье рассматривается напряженно-деформированное состояние рабочих лопаток авиационных газотурбинных двигателей с учетом работы их крепления. Исследование построено на основе решений метода конечных элементов и контактной задачи теории упругости. Анализируются условия работы реальной конструкции рабочей лопатки компрессора при ее креплении трапециевидным замком типа «ласточкин хвост». Особенностью исследования является анализ работы конструкции сопряжения в замке рабочей лопатки и диска, которое моделируется с использованием специального контактного конечного элемента. Метод конечных элементов, построенный на объемных моделях теории упругости, выбран с целью решения поставленной задачи с максимальным учетом влияния всех параметров по геометрическим формам и нагрузкам, которые имеют место при работе лопаток роторов компрессоров газотурбинных двигателей. Представленный подход дает возможность наглядно увидеть картину всех деформаций и напряжений на исследуемых деформируемых телах в виде рабочего диска, лопатки и элемента ее осевой фиксации. Решение, полученное методом конечных элементов тестируется относительно ранее известных подходов представленного расчета. Статический расчет напряженно-деформированного состояния рабочей лопатки с замком показал, наряду с качественным совпадением с аналитической моделью, особенности поля напряжений при работе замкового соединения вплоть до параметров жескости соединения. На основе результатов, полученных на реальной конструкции, в работе представлены итоги изучения изменения условий сопряжения на рабочих поверхностях замка лопатки и в опасных зонах замковой части рабочего диска компрессора газотурбинных двигателей.