Ученые выявили уязвимости самолета, приводящие к опасным перегрузкам

Исследователи из Пермского национального исследовательского политехнического университета определили участки вала авиационной турбины, где чаще всего возникают опасные механические перегрузки. Эти результаты будут полезны авиаконструкторам для более точного расчета ресурса деталей и учета слабых мест на этапе проектирования. Об этом пишет портал Царьград.

Для исследования была создана цифровая модель вала, в которой учтены все геометрические параметры, физические свойства материалов и способы крепления элементов. Виртуальная модель была протестирована с имитацией различных этапов полета: взлета, крейсерского режима и посадки.

Расчеты показали, что напряжение распределяется по детали неравномерно. Пиковые нагрузки возникают не по всей длине вала, а в определенных поперечных сечениях, где происходит изменение геометрии, а также в местах креплений и соединений с сопряженными поверхностями. В этих зонах конструкция испытывает сложное напряженное состояние, которое трудно оценить традиционными методами.

Сложность заключается в том, что вал турбины — это вращающаяся деталь, передающая энергию горячих газов на лопатки. В процессе работы на него действуют крутящий момент, растягивающие и центробежные силы. При маневрах самолета, таких как разворот или изменение высоты, на крепления также добавляется дополнительная нагрузка. Все эти факторы в реальных условиях взаимодействуют, создавая локальные зоны перенапряжения, которые не видны при раздельном анализе.

Пермские инженеры предложили новый подход — комплексный расчет, при котором все виды нагрузок оцениваются одновременно. Эта методика позволяет конструкторам определить, где необходимо усиление детали, а где можно убрать лишний материал без потери прочности.

Кроме того, исследователи получили новые количественные данные, которые помогут улучшить стендовые испытания деталей в рамках опытно-конструкторских работ.