В силовую схему корпуса двигателя (см. Рис. 1) входят силовые корпуса компрессора 1, камеры сгорания 3 и 6, турбины 4, а также опоры ротора 8 и элементы, передающие усилия с опор на корпус 2, 5 и 7. Силовые корпуса ГТД в рабочих условиях подвержены действию статических и динамических (вибрационных) нагрузок. Вибрационные нагрузки, действующие на корпуса двигателя, порождаются неуравновешенностью роторов, колебательными процессами в проточной части двигателя, вибрацией агрегатов. Возникающие в корпусах вибрационные напряжения обычно малы, однако, в сочетании со статической и температурной нагрузкой в условиях концентрации напряжений могут привести к появлению усталостных трещин. Динамические напряжения определяются экспериментально.

Остановимся более подробно на статических нагрузках (см. Рис. 2). Они включают в себя газодинамические и инерционные силы и вес двигателя. Газодинамические силы распределены по поверхностям лопаток статора, корпусов 2 и направлены по нормали к этим поверхностям. Газодинамические нагрузки, действующие на лопатки статора, представляют в виде осевых 1 и окружных 3 компонент равнодействующих. Они определяются по результатам газодинамического расчета узлов двигателя. Газодинамические силы, действующие на ротор двигателя, в виде сосредоточенных сил 5 передаются на силовой корпус через подшипники.

Рисунок 1 Силовая схема корпуса ТРД

1 – корпус компрессора; 2 – лопатка спрямляющего аппарата последней ступени компрессора; 3 – наружный корпус камеры сгорания; 4 – корпус турбины; 5 – лопатка направляющего аппарата первой ступени компрессора; 6 – внутренний корпус камеры сгорания; 7 - шпилька; 8 – корпуса опор роторов

Рисунок 2 Схема нагружения корпуса ТРД

Инерционная нагрузка обусловлена эволюциями самолета и воздействует на корпуса в виде инерционных сил массы самих корпусов и в виде инерционных сил и гироскопического момента вращающегося ротора, которые передаются на корпуса через опоры роторов. Инерционная нагрузка определяется перегрузками и угловыми скоростями, которые зависят от назначения летательного аппарата и определяются нормативными требованиями для различных полетных случаев. Реакции в узлах подвески 4 представляют силы, уравновешивающие силу тяги двигателя, вес и инерционные нагрузки.

Помимо газовых и инерционных нагрузок статор двигателя находится под воздействием неравномерных и нестационарных тепловых полей, которые приводят к возникновению температурных деформаций корпусов. Температурные напряжения возникают вследствие неравномерного нагрева в радиальном направлении в корпусах камеры сгорания, стойках и тягах между корпусами. Значительные температурные напряжения могут возникнуть в корпусах из-за различия коэффициентов линейного расширения сопрягаемых узлов. В горячей части двигателя температурные напряжения могут возникнуть в корпусах вблизи фланцев, имеющих значительную высоту в радиальном направлении, и в самих фланцах. Здесь возникает радиальный градиент температур, потому что внутренняя поверхность фланца нагревается горячим газом, а наружная охлаждается воздухом подкапотного пространства.

Под действием перечисленных нагрузок корпусные детали двигателя могут испытывать деформации осесимметричные (см. Рис. 3, а), кососимметричные (изгибные) (см. Рис. 3, б), овализацию (см. Рис. 3, в). Следует отметить, что кососимметричная деформация, как и овализация, сопровождается изменением формы поперечного сечения оболочки. Это приводит к появлению окружной неравномерности зазора между ротором и корпусом. Последствиями овализации может быть заклинивание ротора, повышение вибраций, повышение потерь.

Среди всех деталей силовой схемы двигателя выделяют группу так называемых основных деталей, поломка которых может приводить к опасным последствиям - нелокализованному разрушению, нелокализованному пожару или неуправляемости двигателя. В силовой схеме корпуса к числу таких деталей относятся корпуса и элементы подвески двигателя.