КОМБИНИРОВАННЫЙ КОРПУС КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения и может найти применение в конструкциях корпусов компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД).
Основным назначением комбинированного корпуса компрессора является исключение возможности поражения конструкции самолета фрагментами оторвавшейся в результате аварии лопатки и разрушившегося ротора компрессора.
Обрыв лопаток является одной из наиболее опасных аварий, чаще всего приводящих к разрушению двигателя. Лопатки, обладающие высокой кинетической энергией, пробивают корпус и наносят повреждения находящимся вблизи них элементам конструкции и системам, что может привести к катастрофе. При обрыве, лопатка, продолжая перемещаться в окружном направлении, двигается так же в радиальном направлении и, контактируя с корпусом, выдавливает, одновременно прорезает его, и вылетает за его пределы, если он оказывается недостаточно прочным.
Известна конструкция комбинированного корпуса компрессора ГТД, содержащая внутреннюю металлическую основу и, охватывающее ее по наружной поверхности, защитное кольцевое покрытие, состоящее, по меньшей мере, из одного слоя, выполненного из арамидных нитей (журнал «Explicit Finite Element Modeling of Multilayer Composite Fabric for Gas Turbine Engine Containment Systems, Phase III»: Part 1: Arizona State University Material Model and Numerical Simulations, (http://enpub.fulton.asu.edu/cement/papers/10-23,P1.pdf, дата обращения 29.11.2013); Part 2: Arizona State University Fabric Material Tests, (http://enpub.fulton.asu.edu/cement/papers/10-23,P2.pdf, дата обращения 29.11.2013)).
Недостатком такой конструкции является то, что защитное кольцевое покрытие образовано путем намотки на металлическую основу ткани, состоящей из арамидных нитей, т.е. в качестве покрытия используется ткань. Ткань обладает меньшей поглощающей способностью, чем свободно намотанные нити. Количество необходимых слоев ткани увеличивается, а длина вытаскиваемой нити, которая ограничена так называемой «неэффективной длинной волокна» уменьшается. Именно поэтому ткани обладают меньшей энергопоглощающей способностью. Соседние нити, входящие в плетение ткани, мешают вытягиваться нитям, воспринимающим основную нагрузку, в большинстве случаев из-за этого происходит перетирание нитей друг о друга, что влечет за собой быстрое разрушение защитного покрытия.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является уменьшение массы корпуса компрессора ГТД при обеспечении высокой прочности и надежности конструкции, за счет лучшего удержания обломков лопаток и фрагментов разрушенного корпуса компрессора.
Технический результат достигается тем, что в комбинированном корпусе компрессора газотурбинного двигателя, содержащим внутреннюю металлическую основу и, охватывающее ее по наружной поверхности, защитное кольцевое покрытие, состоящим, по меньшей мере, из одного слоя, выполненного из арамидных нитей, в отличие от известного слой из арамидных нитей образован путем спирально-рядовой намотки сухих арамидных нитей (Цыплаков О.Г., «Конструирование изделий из композиционно-волокнистых материалов.» - Л.: Машиностроение, 1984, 140 с., стр. 44).
Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг. 1 - продольный разрез комбинированного корпуса;
фиг. 2 - испытательный стенд с имитатором комбинированного корпуса до проведения эксперимента;
фиг. 3 - испытательный стенд с имитатором комбинированного корпуса после проведения эксперимента.
Комбинированный корпус компрессора газотурбинного двигателя, содержит внутреннюю металлическую основу 1, на наружную поверхность 2 которой нанесено защитное кольцевое покрытие 3. Защитное кольцевое покрытии 3 нанесено путем спирально-рядовой намотки сухих арамидных нитей, например типа «Руслан - Н», при этом витки, образованные непрерывной укладкой нити, плотно уложены друг к другу.
Принцип работы конструкции заключается в следующем.
Лопатка компрессора обрывается, контактирует с соседними лопатками и корпусом. Металлическая основа корпуса разрушается. Фрагмент лопатки начинает взаимодействовать через металлическую часть корпуса с намотанными нитями, которые удерживают фрагменты лопатки и корпуса за счет вытягивания и трения друг о друга. Намотанные сухие нити при ударе о корпус поглощают основную часть энергии удара. Фрагменты лопатки и корпуса застревают в них.
Такое конструктивное решение позволяет обеспечить удержание оборвавшейся лопатки и фрагментов корпуса компрессорами, следовательно, обеспечить высокую прочность конструкции с уменьшением ее массы.