Optimal structural design of compressor stage

Abstract

Optimal structural design of compressor stage of aviation engine is considered. Structural optimization takes into account the blade shape and disk design. Minimization of mismatching between the blade shape in operating position and predefined aerodynamic blade shape and natural frequency detuning problem are discussed. Disk and joint weight minimization under certain constraints is investigated. Optimization criteria, constraints, parameterization and design models, design parameters are discussed. All results were obtained using finite element analysis program connected with the sequential quadratic programming (SQP) optimization procedure.

Keywords

structural optimization / blade shape optimization / disk weight minimization / joint shape optimization

References

[1] Темис Ю.М. Основные аспекты создания ГТД // Машиностроение: энциклопедия / ред. совет: К.В. Фролов и др. Т. IV-21. Самолеты и вертолеты. Кн. 3. Авиационные двигатели / В.А. Скибин, В.И. Солонин, Ю.М. Темис и др.; под ред. В.А. Скибина, Ю.М. Темиса, В.А. Сосунова. М.: Машиностроение, 2010. С. 142-156.

[2] Темис Ю.М., Якушев Д.А. Оптимальное проектирование конструктивных элементов // Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролов и др. Самолеты и вертолеты. Т. IV-Авиационные двигатели. Кн. 3 / В.А. Скибин, В.И. Солонин, Ю.М. Темис и др.; под ред. В.А. Скибина, Ю.М. Темиса, В.А. Сосунова. - М.: Машиностроение, 2010. - С. 570-579.

[3] Темис Ю.М., Якушев Д.А. Оптимальное проектирование конструктивных элементов ГТД // Техника воздушного флота. М.: ЦАГИ, 2009. №1(694). С. 54-64.

[4] Темис Ю.М., Якушев Д.А. Оптимизация конструкции деталей и узлов ГТД // Вестник СГАУ им. акад. С.П Королева. 2011. №3 (27). С. 183-188.

[5] Schittkowski K. NLPQL: A Fortran Subroutine Solving Constrained Nonlinear Programming Prob- lems. Annals of Operation Research, 1985.

[6] Бондарь В.С., Темис Ю.М., Алхимов Д.А., Факеев А.И., Якушев Д.А., Пестов А.В. Система автоматизированного проектирования роторов ГТД // Известия МГТУ «МАМИ». Серия «Естественные науки». №1 (23), 2015.- С. 10-20.

[7] Темис Ю.М., Якушев Д.А. Оптимальное проектирование формы лопатки компрессора // Межвузовский сборник "Проблемы прочности и пластичности". - Ниж. Новгород. - 2011. Вып. 73. - С. 141-149.

[8] Temis J.M. Multidisciplinary technology for blade bending-torsion flutter prediction // Proceedings of the 8th IFToMM International Conference on Rotordynamics, Seoul, Korea, September 12-15, 2010. 530-537 pp.

[9] Стешаков Е.Г., Старцев А.Н., Темис Ю.М., Новокрещенов В.В., Якушев Д.А., Мишуков А.А., Харьковский С.В. Патент RU 2506436 "Устройство оптимизации радиальных зазоров многоступенчатого осевого компрессора авиационного газотурбинного двигателя", 2014.

RIGHTS & PERMISSIONS

Yakushev D.A.