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Análisis de pandeo y mejora de la estructura del cilindro del poscombustor de un motor aeroespacial

Autores: Zheng, Xiaoxia; Zou, Yu; He, Bohan; Xiang, Jixin; Li, Zhiqiang; Yang, Qiao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Análisis de pandeo y mejora de la estructura del cilindro del poscombustor de un motor aeroespacial


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Pandeo
Cilindro de postcombustión
Análisis de simulación
Método de elementos finitos
Cargas críticas de pandeo
Mejoras estructurales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 35

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El fallo por pandeo del cilindro del poscombustor es una grave preocupación de seguridad para los motores aéreos. Para abordar este problema, se llevó a cabo un análisis de simulación de pandeo del cilindro del poscombustor utilizando software de método de elementos finitos (FEM) para obtener el modo de pandeo y las cargas críticas de pandeo. Se encontró que el cilindro del poscombustor era susceptible al pandeo cuando se sometía a presión diferencial o a la fuerza de compresión de la brida trasera. El pandeo ocurriría cuando la presión diferencial alcanzara 0.4 veces la presión atmosférica o cuando la fuerza de compresión axial en la brida trasera alcanzara 222.8 kN. También se encontró pandeo en la parte delantera del cilindro bajo la carga del soporte auxiliar. Además, bajo diversas cargas en la brida trasera, se produjo pandeo en la sección trasera, siendo el modo de pandeo estrechamente relacionado con las características de carga. Basado en los resultados de la simulación y los requisitos de diseño estructural, se propusieron dos mejoras estructurales, incluyendo el esquema de engrosamiento de la pared y el esquema de refuerzo en rejilla. Los resultados del análisis de simulación FEM mostraron que ambos esquemas mejorarían la rigidez y estabilidad del cilindro del poscombustor. Para el esquema de aumento de 0.3 mm en el grosor de la pared, la carga crítica de pandeo aumentó un 17.86% hasta el 66.4%; para el esquema de refuerzo en rejilla, la carga crítica de pandeo aumentó un 169% hasta 619%. Por lo tanto, el esquema de refuerzo en rejilla tenía una mayor capacidad anti-pandeo y se consideró la solución óptima. Los hallazgos de este artículo podrían proporcionar apoyo técnico para el diseño estructural de componentes de gran tamaño y de paredes delgadas de motores aéreos.

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