CN101360649B - 用于涡轮喷气发动机的发动机罩的部件的固定系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将涡轮喷气发动机的发动机罩(1)的至少一个元件(2a、2b、3a、3b)固定在引擎支撑上的固定系统，其中所述发动机罩连接至所述引擎支撑，所述固定系统包括至少一个由所述元件提供的连接区域，该连接区域能够与由所述支撑提供的至少一个互补连接区域相配合；所述固定系统还包括固定装置(10)，该固定装置与互补固定装置一起能够在所述元件和所述支撑之间提供刚性的和可拆卸的连接。本发明的特征在于，所述固定装置和所述互补固定装置能够相对于彼此、以及相对于对应的发动机罩而稍微枢转。

Description

用于涡轮喷气发动机的发动机罩的部件的固定系统

本发明涉及一种将涡轮喷气发动机的发动机罩的至少一个组成元件连接至连接支撑的固定系统，其中所述发动机罩连接至该连接支撑。本发明还涉及一种配有这种固定系统的发动机罩。

旁通涡轮喷气发动机包括置于管状发动机罩内的引擎，该发动机罩的内壁与围绕所述引擎的主外罩共同定义了环形通路。该发动机罩在所述引擎的上游具有空气入口，且在发动机罩的中央区域具有推力换向装置，该发动机罩还具有喷管，所述喷管的出口位于所述引擎的下游。

引擎通过转动风扇的叶片产生两股气流，这两股气流中，一股为来自引擎燃烧室的热气流，也被称作主气流；另一股是冷空气流，也被称作为次级气流，该次级气流穿过环形通路而围绕所述引擎的外部流动，该环形通路也被称作风扇的流通通道。

该两股气流通过发动机罩的后部而从涡轮喷气发动机中喷射出。为此，涡轮喷气发动机在风扇后面配有管道，该管道称作喷管，装配该管道的目的在于将产生的空气流沿管道输送。总体而言，该管道包括内壁和外壁，所述内壁围绕正好在风扇后面存在的引擎结构，所述外壁的上游部位于围绕风扇的引擎罩的延伸处。如果所述两股气流一起喷射，所述外壁能够在该外壁的下游部将次级气流和主气流沿管道输送，或者在称作分离气流发动机罩的情况下，所述外壁能够仅将次级气流沿管道输送。

围绕引擎的主外罩外部的壁可以是流线型，以使推进装置的阻力最小化。这尤其适用于推进装置连接在航空器外部的情况，当推进装置连接在机翼下方或设在机身后部的时候尤为如此。

除了容纳引擎和对气流进行管道输送外，发动机罩通常还容纳有与涡轮喷气发动机的操作相关的一组辅助驱动装置，这些辅助驱动装置在涡轮喷气发动机运行或静止时，执行各种功能。

总体而言，在发动机罩内装有三个主要的辅助驱动系统，即：为了涡轮喷气发动机的维修而径向打开引擎罩的驱动系统、用于推力换向器的可活动引擎外罩的展开和收起的驱动系统和用于推力换向器的两个半部的径向打开的驱动系统，从而可以对引擎本身进行更加深入的维修操作。

为此，现已知，发动机罩结构由两个半部形成，该两个半部能够打开，并且可以与围绕所述引擎的主外罩相关联。这种发动机罩通常被称为“C型输送通道，”发动机罩，与不具有可活动的半部的“O型输送通道，”发动机罩形成对照。

“C型输送通道”结构具有的优点是：在将半部保持在适当位置的系统打开时，及这些半部绕靠近杆或者支撑的纵向轴线枢转时，“C型输送通道”结构便于进入引擎，以在地面上执行维修操作，其中发动机罩通过杆或者支撑而连接至机翼或连接至机身。这些半部在底部通过闩锁连接在一起。

目前，引擎维护和彻底检修操作相对频繁，因此，进入引擎的方式必须快速而且简单。目前，“C型输送通道”发动机罩能够很好地满足此要求。

然而，尽管“C型输送通道”发动机罩满足快速且简单地进入引擎的要求，本系统因发动机罩的半部分由枢转操作来打开，因此必须满足强度方面的特定标准，并且需要庞大的改进和制造成本。

更加具体地说，当涡轮喷气发动机受到压力载荷时，主外罩和界定风扇的流通管道的外部结构经受变形压力，该变形压力沿着末端连接线集中，其中所述末端连接线是：半部分进行枢转所围绕的纵向轴线和保持两个半部闭合的闩锁所处的下方纵向轴线。

此外，打开所述半部还需要位于发动机罩内部的打开用的起重装置，并需要连杆来将所述半部保持在打开位置。这些元件具有巨大的重量，并占用了巨大的空间。

另一个缺点在于，围绕引擎的主外罩和外部结构必须能够同时打开，并因此必须连接在一起。这是通过枢接设置的连接孤立件来实现，其中构成发动机罩的结构是固定在该孤立件上。这使得就发动机罩整体来说更加笨重，并且组装更加复杂。

最近的技术发展使得引擎发展成：当涡轮喷气发动机用于小型运输或中型运输路线时，仅在每架的大约三分之一寿命之后，就需要大规模维修或者彻底检修操作。因此，为了维修操作的频率减少，需要新的系统来连接发动机罩的元件。

最后，现代引擎的趋势是：结合了增大尺寸的风扇，意即，引擎在风扇的下游部分通常是“细腰的”。这意味着，较易于变形而因此必须被更加牢固地固定的结构具有较大的柔性。对于当前的发动机罩结构而言，引擎的内叶片和围绕这些叶片的发动机罩结构之间需要提供大量的间隙，以避免二者在飞行期间接触。

目前具有各种固定系统，它们至少会部分地解决这些问题。尤其可以值得一提的是文献GB 2,151,995、US 6,340,135、EP 0,361,901，或选择性地，EP 1,488,999中所介绍的固定系统。然而，这些系统是相对刚性的。

本发明的目的在于介绍一种改进的系统来缓和上述的缺点，并且特别而言，介绍一种固定系统，其对变形具有更大的容忍限度，同时使得维修操作更加容易。

为此，本发明涉及一种将涡轮喷气发动机的发动机罩的至少一个组成元件连接至连接支撑的固定系统，其中所述发动机罩连接至所述连接支撑，所述固定系统包括至少一个由所述组成元件提供的连接区域，且该区域能够与所述支撑提供的至少一个互补连接区域相配合；所述固定系统还包括固定装置，这些固定装置与互补固定装置一起，能够实现在所述组成元件和所述支撑之间刚性的和可拆卸的连接，其特征在于，所述固定装置和所述互补固定装置能够相对于彼此稍微枢转。

这样，通过提供刚性的和可拆卸的固定系统，不再需要借助可活动的连接来打开组成元件，而是通过拆卸固定系统和卸下发动机罩的组成元件来进入引擎而进行维修操作。将移动这些元件所需要的例如起重系统等机械装置独立于发动机罩，因此不需要将这些机械装置包含在内。此外，可以独立地装配和拆除各种元件，因此可以省去某些连接零件，尤其减少连接独立件的尺寸和重量。在其它的可行的简化当中，卸下发动机罩的组成元件所需的维修设备的成本通过减少用于开启和锁定的起重装置而得到大量的补偿。此外，由于刚性的连接，减少了两个元件互相接触的风险，因此，可以减少元件之间的间隙量。

此外，通过提供能够相对于彼此稍微枢转的连接方式，所述固定系统对变形的容忍限度增加，并且装配和拆除更加容易。

按照第一可选择的实施例形式，所述固定装置包括至少一个接头。

按照第二可选择的实施例形式，所述固定装置包括至少一个能够与相对应的导轨相配合的滑块。

按照第三可选择的实施例形式，所述固定装置包括至少一个能够与相对应的孔相配合的螺栓。

按照第四可选择的实施例形式，所述固定装置是连接杆，该连接杆连接至所述组成元件，并以浮动的方式进行安装并通过所述连接支撑。

很显然，这些可选择的形式能够相互之间组合。

本发明还涉及一种用来容纳航空器引擎的涡轮喷气发动机的发动机罩，该发动机罩由包括至少两个半部的结构形成，其特征在于，每个半部包括按照本发明所述的固定系统。

优选地，所述发动机罩它包括内部结构和外部结构，所述内部结构用来围住所述引擎，所述外部结构与所述内部结构界定了风扇流通通道，其特征在于，所述内部和/或所述外部结构中的至少一个所述半部装配有按照本发明所述的固定系统。

还是有利地，所述内部结构的半部包括锁定装置，该锁定装置能够与固定至风扇箱的互补锁定装置相配合。

优选地，所述发动机罩包括支承表面，该支承表面位于所述引擎的下游，并能够用作所述引擎和所述内部结构之间的接触界面。

还是优选地，所述外部结构的至少一个所述半部包括至少一个检查口。

借助以下的详细描述，并参考附图，将会更好的理解本发明的实施，其中：

图1是示意性地显示了发动机罩整体结构的截面示意图。

图2和图3是发动机罩的立体图，一个包括按照现有技术的固定系统，另一个包括可拆卸的固定系统。

图4是内部结构的半部在其底部被固定的区域处的局部截面视图。

图5是内部结构的半部在其顶部被固定的区域处的局部截面视图。

图6至图11显示根据其它实施例，将内部结构的半部在顶部固定的各种方法，所述各种方法在必要时能够按照本发明而改变。

图12至图15显示按照其它连接方法，将外部结构的半部在顶部固定各种实施例，所述其它连接方法在必要时能够按照本发明而改变。

图16是内部结构进行连接的一个特定实施例的局部纵向截面视图。

如图1和图2描述的按照本发明的发动机罩1用于容纳旁通涡轮喷气发动机的引擎(图中未示)。

该发动机罩1在引擎的上游具有空气入口，在发动机罩的中央区域具有推力换向装置(图中未示出)，并且该发动机罩1具有喷管(图中未示出)，所述喷管的出口位于所述引擎的下游。

发动机罩1由半部装配而成，以使得发动机罩1具有围绕所述引擎的管状结构。所述发动机罩1包括内部结构2和外部结构3，所述内部结构2或主外罩围绕所述引擎结构，所述外部结构3和内部结构2一起，形成了环形内管道4，该环形内管道4也称作风扇的流通通道，并用于对所述引擎产生的次级气流的流动。

内部结构2还包括壁，该壁对所述引擎的外部进行流线化，以使推进装置的阻力最小化。

诸如此类的发动机罩1被用来连接至支撑5，该支撑5提供了推进装置和飞机之间的连接。支撑5通常在机翼下部延伸并穿过发动机罩1而被锚定在引擎内。侧向结构6用于使支撑5和将飞机(更加具体地说，是机翼，支撑5连接至该机翼的下方)和引擎相连的元件呈流线型。这些侧向的流线型结构6穿过外部结构3和风扇的流通通道4，一直达到内部结构2，所述流线型结构6到达内部结构2的位置添加有垫圈来提供密封。侧向结构6还可以被用作引擎罩和/或支撑5本身的加固结构。它们可以连接至支撑5或结合在支撑5内部。从最广泛的含义上而言，术语“支撑”涵盖了这些侧向结构6。

图1和图2显示了内部结构2的半部2a、2b的固定的特定实施例，以及外部结构3的半部3a、3b的固定的特定实施例。随后的附图描述了其它联接方法。按照本发明，所有这些固定均以两个部分之间允许某些相对运动的方式来安装。更加具体而言，每种固定系统都包括固定装置，所述固定装置能够与互补固定装置相配合，并能够相对于彼此稍微枢转。这种枢转能力可能是固定装置固有的，意即，固定装置内在地包括允许它们以此种方式枢转的装置；或者这种固定装置可能需要补充枢转装置。

内部结构2的两个半部2a、2b沿着下方的纵向轴线和上方的纵向轴线而连接在一起。

两个半部2a、2b在下方的纵向轴线的连接处通过互补形状套在一起而形成，并通过螺栓连接而锁定该两个半部2a、2b。这种连接类型为惯例连接方式。

当次级空气流通过风扇的流通通道时，为了更好的结构完整性，内部结构2的封闭结构需要更大的表面面积。在顶部，两个半部2a、2b(如图2中所示)可以具有蜂窝状的结构，该蜂窝的结构包括臂7，该臂7从每个半部2a、2b延伸出并绕支撑5的结构。如图5所示，每个半部2a、2b的臂7终止在接头8处，该接头8具有上肩部8a和下肩部8b，每个半部2a、2b的臂7螺栓连接至另一个半部2b、2a的相应臂7配有的接头8的上肩部8a和下肩部8b，以将两个半部2a、2b锁在一起。

通过臂7定义的开口能进入到下肩部8b，而且该开口对于支撑5和通过该区域的其它元件的通道是需要的。

内部结构2与支撑5重叠的表面，如果合适的话，可以充当二者的连接区域。

外部结构3的两个半部独立于内部结构2，并且该两个半部也沿着下方的纵向轴线和上方的纵向轴线而连接在一起。

在底部，半部3a、3b之一具有槽9，该槽9沿着底部纵向轴线形成在外部结构3的厚度层内，而半部3b、3a的另一个(与之前的一个互补)具有相对应的凸元件(图中未示出)，该凸元件能够插入相关联的槽9内，并锁定在其中。所述锁定是通过将每个凸元件与另一个半部3a、3b相固定而形成的。

在顶部，每个半部3a、3b通过连接杆10而与支撑5连接。这些连接杆10以浮动方式安装并穿过支撑5和侧向引擎罩结构6，每个杆10都具有第一端(图中未示出)和第二端10’，所述第一端10插入到形成于半部3a、3b之一的厚度层中的槽(图中未示出)中，所述第二端10’插入到形成在半部3b、3a的另一个的厚度层内的相对应的槽(图中未示出)中。连接杆10的每一端都通过销钉或螺钉而锁定至相对应的半部3a、3b，该锁定被设计成使每个半部3a、3b能够相对于所述支撑侧向枢转。

在本例中，外部结构3尽管联接至支撑5，但它并未与支撑5直接连接，也未与发动机罩1的结构的其余部分直接连接，并且特别而言，该外部结构3与内部结构2完全独立。

在需要打开发动机罩1的维修操作过程中，需要拆卸固定元件和卸下半部3a、3b、2a、2b。因此，与侧向打开的传统发动机罩不同，本发明不需要提供起重器来径向抬起半部3a、3b、2a、2b，或者将外部结构3的半部3a、3b固定连接至内部结构2的半部2a、2b。半部3a、3b绕它们的固定装置稍微枢转的能力使得该卸下的操作更加容易。

对于次要的深入的维修操作，可以在外部结构3中提供检查口。

应当注意到，发动机罩1可以仅具有部分上述结构，例如推力换向器的中间部分，卸下该部分从而提供了进入发动机罩1的其余部分的入口。

图6至11以非限定的方式，显示了形成内部结构2的两个半部2a、2b的各种可选择的联接方法。

尽管主要利用半部2a来进行示例，这些联接方法同样适用于半部2b。很显然，这些联接方法可以互相组合。仍按照本发明，如果联接装置本质上不具有这种固有的稍微枢转能力的话，所示的各种联接装置能够潜在地与稍微枢转装置相结合。

图6显示内部结构2的半部2a利用螺栓12而直接联接至支撑5的侧向延伸部11。垫圈13提供内部结构2的半部2a和支撑5的侧向引擎罩结构6之间的密封。

图7显示了内部结构2的半部2a利用接头14而联接至侧向引擎结构6，其中该侧向引擎结构6结合在支撑5中。应当注意到，接头14可能是局部的、连续遍布半部2a的整体长度的、或者可能被制造为几个部分。按照本发明并取决于此接头14将要联接的内部或外部，该接头14还可以安装在枢转装置上。

图8显示了利用纵向导轨1 5来连接半部2a，其中该导轨15能够与属于支撑5的相对应的滑块16相配合。显然地，滑块16和导轨15能够以相等的优选程度而设置在支撑5或半部2a上。导轨15/滑块16系统，此例中作为侧向结构6的延伸部分而位于侧向结构6的下方，作为可替换的选择，如图12所示，该导轨15/滑块16系统可以相对于外部结构3的半部3a而侧向地设在支撑5上。按照本发明，导轨15/滑块16系统被配置成能够允许导轨15在滑块16中稍微枢转，或者允许滑块16绕导轨15稍微枢转。

图9显示了利用枢转连接17来联接半部2a，该枢转连接17允许半部2a相对于发动机罩1而进行小量的相对运动，以整体上使得拆卸更为容易，并增强了所述半部的变形的容忍限度。止动元件17a限制了转动。

图10显示了通过支撑5附近结构连续性进行的联接。具体而言，每个半部2a、2b通过垫圈18而与相对应的侧向结构6相接触，其中垫圈18延伸了各自的半部2a、2b，并提供了内部结构2的密封。联接是通过在支撑5的每一侧延伸的横向臂19来实现的，其中横向臂19在点20的位置联接在支撑5上。横向臂19在每侧上都终止于孔眼21处，该孔眼21与固定在相关联的半部2a、2b上的对应的孔眼22相栓接。图11也显示了不依赖横向臂19而通过结构的连续性进行的联接。在该例中，每个半部2a、2b通过孔眼23、24和螺栓而锁定于支撑5的侧向结构6，孔眼23、24和螺栓分别固定至侧向结构6和半部2a、2b。

图12至图15以非限定的方式显示了外部结构的半部3a、3b的各种可替换选择的联接方法。尽管主要是对于半部3a进行示例，然而这些联接方法能够等同地应用到半部3b上。所示的各种不同的联接装置可以与遵循本发明的枢转装置相关联。很显然，这些联接装置潜在地可以互相组合，或者与内部结构2的联接方法相组合。

图12显示了利用滑块25与纵向导轨26相配合的联接，其中所述滑块25形成在外部结构3的半部3a内，所述导轨26连接至支撑5的侧向引擎罩结构6，固定位置在所述引擎罩结构6的面朝外部结构3的半部3a的那一侧。

图13显示了利用钉在接头28上的水平转轴27的联接，其中接头28固定至支撑5。很显然，该组件能够以相等优选程度而安装在支撑5或外部结构3的半部3a上。

图14显示了利用接头29而将外部结构3的半部3a栓接至侧向引擎罩结构6或者支撑5的直接连接的联接方式。显然，接头29能够以相等优选程度固定到支撑5或是半部3a。

图15显示利用闩锁30而将外部结构3的每个半部3a、3b联接至支撑5或至侧向引擎罩结构6的可能性。此外，如果两个半部3a、3b突出于支撑5的上游或者下游，那么这两个半部能够利用该装置而直接连接在一起。

显然地，所描述的关于内部结构2的半部2a、2b和外部结构3的半部3a、3b的所有联接方法并非限制于这些半部2a、2b、3a、3b，并且这些方法可以很容易地互相组合。

图16显示了内部结构2联接至引擎的特殊方法的纵向截面视图，该方法可以是或不是对已描述的方法的补充。在该构造中，利用多个螺栓31而将内部结构2固定至法兰32，法兰32固定至风扇箱34。也可以使用其它的连接方式，例如：对在固定至内部结构2的刀刃和连接至引擎的接收法兰(或反之亦然)之间的内部结构进行外围环绕，或者可选择替换地，使用一组闩锁来连接。为了减少结构2遭受的变形应力，该结构的下游端抵靠在支承表面33上，该支承表面33环绕引擎35，并用来允许两个元件之间的不均匀膨胀，而不引起这些元件之间应力的产生。诸如此类的支承表面一方面在结构上改善了引擎35，另一方面，允许了特定结构的质量的最优化。该支承表面33可以在周缘连续或者不连续，并可以是局部的、弹性的或者刚性的。

尽管已经结合了实施例的某些特定例子而对本发明进行了描述，然而非常显而易见的是，本发明并非以任何方式限定于这些例子，而是覆盖了本文所描述的这些装置及其组合的所有等同技术，这些等同技术均落入本发明的保护范围。特别应当注意的是，本发明并非限定于具有推力换向功能的半部，而还可以涵盖围绕风扇箱的引擎罩，并能够涵盖组成发动机罩的任何引擎罩。

Claims (11)

1.一种用于将涡轮喷气发动机的发动机罩（1）的至少一个组成元件联接至连接支撑（5）的固定系统，其中所述发动机罩（1）连接至所述连接支撑（5），所述固定系统包括至少一个由所述组成元件提供的连接区域，且该连接区域能够与由所述连接支撑（5）提供的至少一个互补连接区域相配合；所述固定系统还包括固定装置，其特征在于，该固定装置与互补固定装置一起，能够在所述组成元件和所述连接支撑之间实现刚性的和可拆卸的连接，所述固定装置和所述互补固定装置能够相对于彼此稍微枢转，以致不再借助可活动的连接枢转打开发动机罩的组成元件，而是通过拆卸所述固定系统和卸下所述发动机罩的组成元件来进入引擎而进行维修操作，而且所述固定系统对变形的容忍限度增加。

2.如权利要求1所述的固定系统，其特征在于，所述固定装置包括至少一个接头（14、29）。

3.如权利要求1所述的固定系统，其特征在于，所述固定装置包括至少一个能够与相对应的导轨相配合的滑块，其中所述滑块和所述导轨被设置成：允许所述导轨在滑块中稍微枢转或者允许滑块绕导轨稍微枢转。

4.如权利要求1所述的固定系统，其特征在于，所述固定装置包括至少一个能够与相对应的孔相配合的螺栓（12）。

5.如权利要求1所述的固定系统，其特征在于，所述固定装置是连接杆（10），该连接杆（10）联接至所述组成元件，并以浮动的方式进行安装并穿过所述连接支撑（5）。

6.一种用来容纳航空器引擎的涡轮喷气发动机的发动机罩（1），所述发动机罩（1）由结构形成，所述结构包括至少两个半部，其特征在于，每个半部包括如权利要求1至5中任意一项所述的固定系统。

7.如权利要求6所述的涡轮喷气发动机的发动机罩（1），其特征在于，所述发动机罩（1）包括内部结构（2）和外部结构（3），所述内部结构用来围绕所述航空器引擎，所述外部结构与所述内部结构界定了风扇的流通通道（4），所述内部结构（2）和外部结构（3）各包括两个半部，所述内部结构和所述外部结构中的至少一者的半部装配有所述的固定系统。

8.如权利要求7所述的发动机罩（1），其特征在于，所述内部结构的半部和所述外部结构的半部均装配有所述的固定系统。

9.如权利要求7所述的发动机罩（1），其特征在于，所述内部结构（2）的半部包括锁定装置（31），该锁定装置（31）能够与固定至风扇箱的互补锁定装置（32）相配合。

10.如权利要求7所述的发动机罩（1），其特征在于，所述发动机罩（1）包括支承表面（33），该支承表面（33）位于所述航空器引擎的下游，且该支承表面（33）能够当作所述航空器引擎和所述内部结构（2）之间的接触界面。

11.如权利要求7所述的发动机罩（1），其特征在于，所述外部结构（3）的至少一个半部包括至少一个检查口。

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