Суммарные напряжения растяжения и изгиба в профильной части (пере) лопатки

В соответствии с принятым для приближенных расчетов принципом суперпозиции (можно рассмотреть раздельно, а потом совместить) суммарные напряжения представляют собой сумму напряжений растяжения и изгиба от центробежных сил и напряжений изгиба от газодинамических сил.

, (26)

- напряжения изгиба от центробежных сил.

При расчете лопаток на статическую прочность эти напряжения определяют для характерных точек профиля А, В и С в нескольких сечениях по высоте лопатки.

На рис. 2.12 показано распределение отдельных составляющих и суммарных напряжений по высоте лопатки на взлетном режиме работы двигателя в точках А на входной кромке и в точке В на спинке профиля.

Точки А и В – максимально удаленные.

Характер распределения напряжений в точке С (на выходной кромке) такой же как и в точке А. Полагаем, что напряжения растяжения от центробежных сил ( ) (кривые 1 рис. 2.12.) одинаковы по всему сечению.

Напряжения изгиба от газодинамических сил в точке А (кривая 2 на левом графике) – растягивающая и несколько превосходит напряжения растяжения от центробежных сил. Заметим, что если бы не было сжимающих напряжений от центробежных сил (результаты компенсации), то величина суммарных растягивающих напряжений была бы выше.

В точке В (на спинке лопатки) напряжения изгиба от газодинамических сил – сжимающие (кривая 2 на правом графике). А растяжения изгиба от центробежных сил – растягивающие (кривая 3 на правом графике). Суммарные напряжения в точке В – растягивающие (кривая 4 на правом графике) и несколько ниже напряжения растяжения от центробежных сил.

На режиме крейсерского полета на большой высоте, характеризующегося пониженной частотой вращения ротора (роторов) и минимальным расходом воздуха через проточную часть двигателя, напряжения растяжения от центробежных сил понижаются по сравнению с рассмотренным выше взлетным режимом (сплошные кривые на рис. 2.13.) в связи с понижением частоты вращения ротора. По этой же причине понижаются по абсолютной величине напряжения изгиба от центробежных сил. Напряжения изгиба от газодинамических сил также понижаются из – за низкого расхода воздуха. В результате суммарные напряжения в точке А снижаются, а в точке В могут даже возрастать. На режиме полета с максимальной скоростью у земли (режим максимального расхода воздуха через двигатель) напряжения растяжения от центробежных сил такие же как и на взлетном режиме, так как частота вращения ротора та же. Напряжения изгиба от центробежных сил также не меняются. Существенно возрастают по абсолютной величине напряжения изгиба от газодинамических сил .

Суммарные напряжения в точке А возрастают, а в точке В уменьшаются и даже могут стать сжимающими. Таким образом, на различных режимах работы двигателя и полетов воздушного судна максимальные напряжения могут возникать во всех трех характерных точках профиля рабочих лопаток вблизи их коневого сечения. Проверка прочности должна проводиться для всех этих точек на всех характерных режимах.