Details

Целью являлось снижение массы и повышение ресурса диска при сохранении нормативных запасов прочности. Для достижения поставленной цели в работе использовались трёхмерные и осесимметричные конечно-элементные модели в ANSYS, расчёт малоцикловой усталости по модифицированному уравнению Мэнсона и минимальным кривым МЦУ, а также аналитическая проверка статической прочности «ёлочного» соединения; дополнительно выполнен модальный анализ, позволивший убедиться, что вибрационные характеристики не ухудшены. Выполненный переход от четырёхзубого к трёхзубому замку и подбор нового профиля полотна позволили заметно облегчить колесо и кратно увеличить расчётный ресурс при сохранении требуемого запаса по разрушающей частоте вращения. Полученные материалы переданы в ОКБ АО «ОДК-Климов» для подготовки эскизного проекта модернизированного колеса. Тем самым показано, что предложенные конструктивные изменения способны повысить конкурентоспособность двигателя без усложнения технологии изготовления. В ходе работы применялись ANSYS Mechanical, MS Office и корпоративная база данных материалов АО «ОДК-Климов».

The goal was to reduce the weight and increase the service life of the disk while maintaining the prescribed safety margins. To achieve this goal, three-dimensional and axisymmetric finite-element models were built in ANSYS; low-cycle fatigue was evaluated with a modified Manson equation and minimum LCF curves; the static strength of the fir-tree joint was verified analytically. In addition, a modal analysis confirmed that the vibrational characteristics were not degraded. Switching from a four-tooth to a three-tooth dovetail and selecting a new blade platform profile noticeably lightened the wheel and increased the calculated life several-fold while maintaining the required margin with respect to burst speed. The results were handed over to the Design Bureau of JSC “UEC-Klimov” for drafting the preliminary design of the upgraded wheel, demonstrating that the proposed design changes can boost the engine’s competitiveness without complicating manufacturing processes. ANSYS Mechanical, MS Office, and the corporate material database of JSC “UEC-Klimov” were used in the course of the work.