19. Расчет непробиваемости корпусов

При разрушении элементов ротора последствия вторичных разрушений могут быть более опасными для самолета, чем первичное разрушение. Защита фюзеляжа от фрагментов разрушения ротора осуществляется постановкой бронезащиты.

Толщина бронезащиты определяется из условия равенства кинетической энергии фрагментов разрушения и работы, необходимой для разрушения защиты:

W_к = L_n . (19.1).

Кинетическая энергия оборвавшегося фрагмента разрушения определяется по формуле:

, (19.2)

где m - масса фрагмента разрушения ротора;

 - частота вращения ротора;

R - радиус центра масс.

Работа, необходимая для разрушения изотропной металлической преграды может быть определена по формуле:

L = l h² _ср ( к + n ), (19.3)

где l - периметр фрагмента разрушения, соприкасающийся с преградой;

h - толщина преграды (бронезащиты);

_ср =  0.65 _в - динамический предел сопротивления срезу;

 - коэффициент увеличения прочности материала при ударе (для скоростей вращения роторов ГТД  = 1.3);

_в - предел прочности материала бронезащиты;

к  2,5 - эмпирический коэффициент, учитывающий работу, затраченную на изгиб оболочки защиты;

n = 2/3 - эмпирический коэффициент, учитывающий работу, затраченную на срез оболочки;

Из (19.2) и (19.3) следует, что толщина изотропной металлической бронезащиты может быть определена по формуле:

Из проведенных экспериментов следует, что фрагменты разрушения могут разлетаться под углом 15⁰ от плоскости вращения. Поэтому ширину бронезащиты определяют как: S = 2Dtg15⁰, где D - расстояние от центра масс фрагмента разрушения до бронезащиты.

Для лопаток с бандажной полкой при попадании посторонних предметов в двигатель наиболее вероятно разрушение надполочной части лопаток. Поэтому в таких случаях часто толщину бронезащиты устанавливают только из условия удержания надполочной части лопатки.

Пример расчета толщины кольцевой бронезащиты из титанового сплава ВТ-20 от обрыва части лопастей вентилятора над бандажной полкой приведен в табл. 19.1.

Таблица 19.1.

Ступень вентилятора	1	2	3
Максимально возможная частота вращения ротора в эксплуатации, n, об/мин	5430	5430	5430
Максимально возможная частота вращения ротора в эксплуатации, =(n/30), c-1	568,6	568,6	568,6
Масса надполочной части лопатки, m, кг	0,411	0,153	0,118
Радиус центра масс надполочной части лопаток, Rц.м., м	0,643	0,617	0,589
Кинетическая энергия надполочной части лопатки, Ек, Дж	77459	35860	23076
Центробежная сила надполочной части лопатки, С, Н	85112	30411	22406
Центробежная сила всей лопатки, С, Н	318442	139312	92940
Толщина бронезащиты для удержания надполочной части лопатки, h, мм	8,9	4,8	4.8