Динамическое поведение углепластиковой лопатки вентилятора турбореактивного двухконтурного двигателя с большой степенью двухконтурности при нестационарных аэродинамических нагрузках

Исследовано динамическое поведение колеблющихся лопаток перспективного широкохордного вентилятора турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД) с большой степенью двухконтурности под воздействием нестационарных аэродинамических нагрузок. Нестационарные аэродинамические силы возникают при обтекании рабочего колеса вентилятора, находящегося в воздухозаборнике при сильном боковом ветре. Данные нагрузки влияют на динамическое поведение лопаток вентилятора и могут привести к увеличению амплитуд колебаний лопаток и их напряжённости. Исследование динамического поведения колеблющихся лопаток проводится на базе трёхмерных газодинамических и конечно-элементных моделей высокого уровня. В газодинамической модели рассматривается нестационарное вязкое трёхмерное течение воздуха. В прочностной модели учитывается геометрическая нелинейность и анизотропия свойств композиционного материала. Для получения нестационарных аэродинамических нагрузок используется разработанный в ЦИАМ программный комплекс Cobra, основанный на методе С.К.Годунова. Для решения механической задачи применяется пакет конечно-элементного анализа ANSYS. В работе рассматриваются как вынужденные колебания лопатки при заданных постоянных циклических аэродинамических нагрузках, так и колебания с учётом взаимного влияния конструкции и потока (совместная задача) титановой и углепластиковой лопаток. Проведено сравнение полученных результатов. Показаны различия между результатами решения задачи о вынужденных колебаниях и совместной задачи для каждой из исследуемых лопаток, а также различия между результатами, полученными для лопаток одинаковой конфигурации, но сделанных из разных материалов.