Какие методы конструктивного проектирования использовались для первых турбореактивных двигателей?

Возвращаясь к началу 40-х годов, к ТРД de Havilland Goblin :

Есть подробная статья из "Полета" от 21 февраля 1946 года. Первая страница здесь , а остальные страницы вам нужно скачать из навигатора слева. Он даже поставляется с этой диаграммой, показывающей силы на различных частях.

Материалы

Читая статью, самым большим неизвестным в то время были материалы, которые нужно выбрать для горячих секций.

Было доступно много теоретической информации о форме лезвия, но мало было известно о возможных рабочих температурах. Основными свойствами, требуемыми от выбранных материалов, были высокая стойкость к ползучести, коррозии и образованию накипи.

Они получили в свои руки самые прочные материалы и с помощью термочувствительной краски снизили требования.

На первых двигателях диски турбин изготавливались из аустенитной стали, но позже с помощью термочувствительной краски было обнаружено, что ферритные стали при их большей прочности, около рабочей температуры 750 град. C. и более низкий коэффициент расширения оказались бы удовлетворительными.

Вибрации

Что касается вибраций, то, как я понимаю, это не так уж важно для турбореактивных двигателей по сравнению с турбовинтовыми двигателями той эпохи, но вот важная часть:

[...] последующие замеры вибрации всего силового агрегата показали, что вертикальные колебания составляют менее ± 0,001 дюйма.

Методом проб и ошибок

Существует также метод испытания на уничтожение (не совсем):

[...] испытанные проблемы включали недостатки в сварке камер сгорания, а также в конструкции впускных каналов и выхлопной трубы.

Таким образом, была изрядная доля проб и ошибок.

Силы

Что касается сил, и это предположение, мы находим:

Любая осевая нагрузка воспринимается передним подшипником, который расположен на коротком или поворотном валу между воздухозаборными каналами перед крыльчаткой.

Пост-осмотр подшипников может дать информацию.

Для расчетов газовой нагрузки в то время уже были созданы очень мощные двигатели с турбонаддувом , так что у них были знания. Как следует из статьи, главным вопросом были материалы.

Чтобы узнать о вибрациях и динамике ротора, воспользуйтесь методом Myklestad-Prohl. Он поддается ручному расчету и дает достаточный уровень точности для базовых проектных расчетов. Опубликовано в середине 40-х гг.