Универсальная программа MSC.Nastran

Испытания по роторной динамике - одно из важнейших условий обеспечения работоспособности и безопасности не только газотурбинных двигателей, но и летательных аппаратов в целом. Столь же очевидно, что для моделирования роторной динамики сегодня уже невозможно обойтись без современных компьютерных программ. До недавнего времени разработкой таких программ занимались сами конструкторы авиадвигателей - неудивительно, что об универсальности и возможностях быстрой передачи расчетных моделей и данных между заказчиками и исполнителями не могло быть и речи.

Эти проблемы были решены с появлением универсальной программы по расчету роторной динамики MSC.Nastran, обеспечивающей:

- анализ установившихся и переходных динамических процессов на основе как упрощенных массово-стержневых моделей, так и подробных 3D-моделей;

- исследование спектров собственных частот и форм колебаний отдельных деталей и узлов с анализом распределения относительных напряжений при колебаниях по собственным формам,построение диаграмм Кемпбелла;

- построение математических моделей динамического поведения многороторных двигателей с учетом нелинейных характеристик опор, включающих исследования критических частот вращения роторов, анализ условий возникновения и параметров прямой и обратной прецессий;

- изучение реакций на обрыв лопаток и касание ротора о статор.

Последняя из перечисленных возможностей особенно важна, поскольку при обрыве лопаток может быть пробит корпус двигателя, а кроме того возникают дисбалансы, угрожающие разрушением не только двигателю, но и всему летательному аппарату. По требованиям Федеральной авиационной сертификационной комиссии США тестирование на обрыв лопаток проводится в обязательном порядке.

Поскольку проведение реальных физических испытаний подразумевает разрушение конструкции, в случае неудачи эксперимент необходимо повторить и, соответственно, изготовить для этого новый двигатель. В любом случае это очень продолжительные и дорогостоящие испытания, требующие десятков миллионов долларов. Единственной альтернативой становится применение компьютерных технологий.

Обрыв лопатки - процесс чрезвычайно сложный. Зачастую сначала отрывается лишь один фрагмент, через некоторое время - другие, после чего начинается обрыв фрагментов смежных лопаток. При этом может меняться скорость ротора, вызванная отключением двигателя.

Большинство из существующих компьютерных систем не в состоянии предусмотреть все эти факторы, позволяя при моделировании эффекта обрыва лопатки учитывать присутствие лишь единичной несбалансированной массы. Единственной программой, обеспечивающей решение таких задач, является MSC.Nastran. В VPD-среде тест может быть выполнен, например, с шагом 10-15 градусов по окружности ротора, что гарантирует безопасность двигателя и планера при любом угле потери лопатки.

Возможности MSC.Nastran высоко оценили сотрудники NASA (National Aeronautics and Space Administration), которая c момента основания тесно сотрудничает с разработчиками двигателей и планеров. Приведем лишь некоторые из отзывов.

Ранее расчеты нагрузок, приходящихся на экспериментальную установку при выполнении микрогравитационного маневра (когда самолет движется по параболической траектории в то время как экспериментальная установка вращается в соответствии с заданными условиями), мы выполняли вручную. С появлением аппарата роторной динамики MSC.Nastran вычисление таких нагрузок осуществляется просто и быстро>.

.

По вопросам приобретения продуктов САПР, а также за дополнительной информацией обращайтесь к специалисту по САПР Елене Кулигиной

по e-mail: ElenaK@softline.ru