CN101479461A - 用于发动机整流罩的导引架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于飞机喷气发动机的整流罩(1)的导引架(6、7)，包括一个由横截面基本上封闭的空心型材(14、15)构成的基体(8、9)，它有至少一个用于可移动地支承一反推装置(2)的滑动装置(10、11)、一个用于一内部发动机整流罩(5)的连接装置、以及一些用于可拆卸和可回转地固定在一支承结构上或用于与另一个导引架(7)连接的配件(12、13)。为了得到重量特别轻并且尽管如此仍有足够刚度的这种导引架(6、7)，所述空心型材(14、15)按树脂熔渗法由碳纤维增强的塑料材料制造。为了能连接到内部发动机整流罩(5)上，在导引架(6、7)基体(8、9)的空心型材(14、15)上设有两个凸缘(18、19)。

Description

用于发动机整流罩的导引架
技术领域
本发明涉及一种用于飞机喷气发动机的整流罩的导引架，包括一个由横截面基本上封闭的空心型材构成的基体，它有至少一个用于可移动地支承一反推装置的滑动装置、一个用于一内部发动机整流罩的连接装置、以及一些用于可拆卸和可回转地固定在一支承结构上或用于与另一个导引架连接的配件。
背景技术
现代的喷气式发动机，主要是用于推进飞机的喷气发动机，都有一个所谓的反推机构。为了在地面上通过产生逆着运动方向的推力使飞机制动，需要所述的反推。通常在喷气发动机中借助适用的活板(它们被称为“阻流门(Blocker Doors)”)将发动机排气流转换为向前的方向，因而其促使飞机制动。由此便缩短了所需要的飞机着陆距离。反推机构通常包含外部发动机整流罩的一个可移动地支承的部分，它被称为“移动式套管(Translating Sleeve)”，最终用于气流转向的转向活板可运动地装在它上面。借助转向活板得以转向的空气通过发动机整流罩内的间隙转向，所述间隙是在外部发动机整流罩向后移动的部分与其余部分的发动机整流罩之间形成的。在发动机正常工作时，气流通过外部发动机整流罩与内部发动机整流罩之间构成的间隙流动，由此产生推力。
发动机整流罩的主要部分包括一个围绕喷气发动机布置的内部发动机整流罩、一个外部发动机整流罩以及所述外部发动机整流罩可沿纵向移动地安装的构成反推机构的部分。外部发动机整流罩可沿发动机纵向移动的部分，在总共四个导引架上滑动，它们与内部发动机整流罩连接。内部发动机整流罩由两个围绕发动机的基本上空心圆柱形壁件组成。发动机整流罩必须设计得很稳定，使得在发动机爆燃的情况下不会将零件向外抛投，在那里可能损坏其他飞机零部件。内部发动机整流罩的壁件不仅在上面(在时钟12点的位置)而且在下面(在时钟6点的位置)分别与一个导引架连接。这些导引架通常用金属制成，例如铝合金或钛合金，以及用铆钉或螺钉与内部发动机整流罩连接。在发动机整流罩的时钟12点位置的上部导引架，即所谓“铰链梁(hinge beams)”，通过相应的铰链可移动地与一支承结构即所谓吊挂(Pylon)连接。铰链通过相应的配件连接在上部导引架上。在发动机整流罩的时钟6点位置的下部导引架，即所谓“锁定梁(latch beams)”，通过相应的连接件互相固定连接。为了固定这些连接件，在下部导引架上同样有相应的配件。
目前为止导引架结构的制造都比较昂贵，此外重量也比较大。为了减轻重量，内部发动机整流罩的壁件往往用塑料复合材料生产。在发动机的区域内产生的温度非常高，尤其内部发动机整流罩的零件便遭受这种温度。因为塑料复合材料与金属有差别很大的热膨胀系数，所以在温度变化时导致塑料复合材料制的壁件与金属制的导引架膨胀量不同。由此尤其在塑料复合材料制的零件与金属零件之间的连接点产生特别大的剪力。其结果是，在塑料件与金属件之间的连接必须将尺寸相应地过量设计以及使用相应地更多个螺钉或铆钉。除了工作量更大和成本更高外，由于有更多数量的连接件因而也致使发动机整流罩有更大的重量。
例如EP586000B1披露了一种反推装置，它用热导率较高的蜂窝结构的非金属的碳纤维增强复合材料制成。由此在散热良好的同时得到了重量较轻的反推装置。然而在这一文献中没有包含关于在其上固定所述反推装置的结构的信息说明。
EP540193A1介绍了一种此类型的内部发动机整流罩，它用碳纤维复合材料制成，其中，发动机整流罩的壁件与凸缘制成一体。其中并没有说明整流罩在支承结构上的固定。
US5083426A介绍了一种内部发动机整流罩，其中，围绕发动机的壁件同样是成一体地用塑料复合材料制造的。
US6584763B2介绍了一种有反推机构的发动机整流罩，其中，没有包含关于导引架的状况及其与内部发动机整流罩连接的信息说明。
US5863014A披露了一种有反推机构的飞机喷气发动机，其中，导引架设计为空心型材的形式。
对此已经作过一些努力，为了减轻重量，也用纤维增强塑料材料制造发动机整流罩的导引架。然而，由于要求这些构件有高的刚度，人们只好制造具有许多增强结构的特别复杂的构造部件，这涉及特别高的制造成本，也涉及比较高的重量。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种用于发动机整流罩的上述导引架，它有尽可能小的重量，并且减轻上述涉及热膨胀的缺点。尽管该导引架的重量较轻，但仍应具有尽可能高的刚性，以及应该能承受高的负荷。此外，该导引架应尽可能易于制造，并且有尽可能良好的持久特性。
为达到本发明的目的而采取的措施是，空心型材按树脂熔渗法由碳纤维增强的塑料材料制造。通过将导引架基体的结构设计为横截面基本上封闭的空心型材的形式，在壁厚薄并因而重量轻的同时可获得所要求的刚度。因此与现有技术用金属制并含有一系列增强肋的导引架相反，不必使用复杂的制造模具，从而能更容易制造和导致较低的生产成本。通过将一般也用金属制造的导引架改用碳纤维增强的塑料材料制造，因而可以降低发动机整流罩的重量，而且也显著减轻了产生不同热膨胀并因而在导引架与内部发动机整流罩之间产生剪力的疑难问题。采用树脂熔渗制造方法，可以构成具有专用特性的复杂的三维结构。与传统的使用聚酯胶片材料在其中硬化的高压釜的制造方法相比，树脂熔渗法带来一些优点。与铝合金和钛合金锻造和铣削的零件相比，这些零件也可以任意制造。有利地，导引架基本上由与内部发动机整流罩相同的材料制造。由此，导引架及内部发动机整流罩具有相同的热膨胀，并使得在导引架与内部发动机整流罩之间的连接处没有或基本上没有剪力。其结果是，可以减少连接件并因而减轻重量。空心型材可以包括增强结构，尤其是加强肋。这些增强结构在减轻重量的同时能使导引架有更高的刚度。当然，由于这些增强结构，在按树脂熔渗法进行制造时会提高模具成本。
有利地，空心型材是按树脂传递模塑成型(Resin TransferMoulding)(RTM)法由碳纤维增强的塑料材料制造的。
空心型材的一些部分可以用碳纤维织物预制，并在按树脂熔渗法，尤其RTM法由碳纤维增强的塑料材料制造整个空心型材时装入。由此可以在简单的模具内预制导引架一些复杂的部分，然后在按树脂熔渗法制造时使用。碳纤维具有在重量和强度特性方面的优点。
导引架的配件可以集成在基体的空心型材内与之制成一体。虽然这会在制造基体的空心型材时增加模具成本，然而却避免了在配件与基体空心型材之间的连接。
或者，配件也可以按树脂熔渗法尤其是RTM法由碳纤维增强的塑料材料制造，并接着与已制成的空心型材连接，尤其是粘结。采取这些措施可以降低在按树脂熔渗法制造时的模具成本。但是需要在这些零件之间进行粘结。
最后，配件也可以按传统的方式用金属制造，并与空心型材连接，尤其是粘结。
若在碳纤维织物内缝入或织入反应材料，例如尼龙，则可以提高规定的特性，如强度或冲击韧性。例如可以将所使用的碳纤维织物与尼龙交织在一起，以及在添加树脂后溶解尼龙，由此提高冲击韧性。
为了优化导引架与内部发动机整流罩的连接，空心型材设有至少两个凸缘，以构成用于内部发动机整流罩的连接装置，此时，内部发动机整流罩的端部可以插入凸缘之间。通过这些凸缘，实现了将力最佳地传入内部发动机整流罩中，由此为连接内部发动机整流罩与空心型材只需较少的连接件。
按本发明的另一项特征，内部发动机整流罩与空心型材粘结。通过粘结而免用金属制的连接件，或可以减少它们的数量，其结果是再次导致减小发动机整流罩的总重量。
可选择地或附加于此，凸缘也可以有至少一个孔，用于安装连接件，例如销栓、螺钉或类似部件。在这里力求使用尽可能少的连接件，从而可以快速实施内部发动机整流罩的更换。与粘结相比，使用连接件当然也有优点，即，可以容易地或完全可以维修或替换由于热负荷迅速老化的内部发动机整流罩。
在粘结的情况下，由碳纤维增强的塑料材料制造的附加的覆盖层，可以与内部发动机整流罩和空心型材粘结。
空心型材优选地具有一些槽，以构成用于可移动地支承反推装置的滑动装置。这些槽可以在按树脂熔渗法制造空心型材时制成，或者也可以用碳纤维织物在一个自己的工序中制成，然后再结合到空心型材的制造过程中。
按本发明的另一项特征，所述槽具有扇形横截面。安装在反推装置上或安装在外部发动机整流罩的可沿发动机纵向移动的部分上的滑动件以最佳的方式在这些扇形槽中滑动。
附图说明
下面借助附图更进一步地说明本发明。其中：
图1a喷气发动机整流罩后部的侧视图；
图1b按图1a的发动机整流罩的俯视图；
图1c按图1a的发动机整流罩的前视图；
图2a至2c按图1a至1c的发动机整流罩的局部，不带有外部发动机整流罩的构成反推机构的那一部分；
图3按本发明的上部导引架的结构设计；
图4按图3的上部导引架的沿剖切线IV-IV的剖视图；
图5按本发明的下部导引架的结构设计；以及
图6按图5的下部导引架的沿剖切线VI-VI的剖视图。
具体实施方式
图1a至1c示出用于飞机喷气发动机的整流罩1后部的不同视图。由图1c可以看出，为了看得更加清楚，只示出了二分之一整流罩1。喷气发动机的后部整个整流罩1由整流罩1的两个这种互相镜面对称地布置的部分组成。反推装置2主要包括称为“移动式套管(Translating Sleeve)”的外部发动机整流罩3，它沿发动机纵向可移动地支承。转向活板4处于外部发动机整流罩3的可移动部分上，当起动反推装置2时，转向活板封闭气流通过外部发动机整流罩3与内部发动机整流罩5之间的间隙。外部发动机整流罩3的可移动部分在相应的导引架6、7上滑动，它们与内部发动机整流罩5连接。在这里，导引架6设在发动机整流罩1的时钟12点的位置上，而导引架7设在发动机整流罩1的时钟6点的位置上。
由与图1a至1c相比取走了反推装置2的外部发动机整流罩3的图2a至2c，可以更清楚地看出，导引架6、7分别包括一个基体8、9和至少一个滑动装置10、11，反推装置2可移动地装在滑动装置上。滑动装置10、11包括一个例如有扇形横截面的槽，在槽内可以安装一个可沿发动机整流罩1纵向移动的相应地互补设计的、固定在反推装置上的构件(没有示出)。此外，导引架6、7还包含一些相应的配件12、13，用于固定在支承结构上或用于与另一个导引架7连接。为了维修发动机，上部导引架6通过相应的与配件12连接的铰链(未示出)可拆卸和可回转地固定在一个称为吊挂的支承结构上。下部导引架7则通过配件13(见图5和6)与相应的连接件的连接而固定，因此不会发生发动机整流罩1的意外张开。
按本发明的导引架6、7详细表示在图3至6中。
在图3和按图4的剖视图中表示了上部导引架6，它的基体8按本发明由横截面基本上封闭的空心型材14构成。
同样，按图5和6，下部导引架7的基体9也由横截面基本上封闭的空心型材15构成。
按本发明，导引架6、7的基体8、9的空心型材14、15按树脂熔渗法，尤其是RTM法，由碳纤维增强的塑料材料制造。基于按本发明的导引架6、7由空心型材14、15构成的设计，免去了在一般金属导引架中存在的不计的加强肋，因此，用于按树脂熔渗法制造的模具成本比较低。空心型材14、15赋予导引架6、7所需要的刚度。空心型材14、15的一些部分可以用碳纤维织物预制，并结合到空心型材14、15的制造过程中。例如，构成滑动装置10、11的部分16、17用碳纤维织物预制，以及，在按树脂熔渗法制造空心型材14、15时被置入模具中。配件12、13可以集成在空心型材14、15内，并与之制成一体。同样，配件12、13也可以按树脂熔渗法，尤其是RTM法，由碳纤维增强的塑料材料制造，并且事后与空心型材14、15连接，尤其是粘结。同样可能的是，配件12、13用金属制造并与空心型材14、15连接，尤其是粘结，但也可以用螺钉连接或铆接。
为了优化导引架6、7与内部发动机整流罩5的连接，空心型材14或15各有两个凸缘18或19，以构成用于内部发动机整流罩5的连接装置。图4表示出了内部发动机整流罩5在上部导引架6空心型材14上的连接。通过这种借助凸缘18、19的连接，实现将力最佳地从导引架6、7传入内部发动机整流罩5中，因此，该固定只用少量紧固件便可实现。在这里，内部发动机整流罩5可以与空心型材14、15粘结或借助相应的连接件20实现连接，所述连接件穿过凸缘18、19上相应的孔被插入。在这种情况下有利的是，使用尽可能少的连接件20，以便能够尽可能快速地实施内部发动机整流罩5的更换。
采用按本发明的导引架6、7，可以制成重量较轻、但尽管如此仍有足够刚度的发动机整流罩1。

Claims (14)

1.用于飞机喷气发动机的整流罩(1)的导引架(6、7)，包括一个由横截面基本上封闭的空心型材(14、15)构成的基体(8、9)，它有至少一个用于可移动地支承一反推装置(2)的滑动装置(10、11)、一个用于一内部发动机整流罩(5)的连接装置、以及一些用于可拆卸和可回转地固定在一支承结构上或用于与另一个导引架(7)连接的配件(12、13)，其特征为：所述空心型材(14、15)是按树脂熔渗法由碳纤维增强的塑料材料制造的。
2.按照权利要求1所述的导引架(6、7)，其特征为，所述空心型材(14、15)是按树脂传递模塑成型(RTM)法由碳纤维增强的塑料材料制造的。
3.按照权利要求1或2所述的导引架(6、7)，其特征为，空心型材(14、15)的一些部分用碳纤维织物预制。
4.按照权利要求1至3之一所述的导引架(6、7)，其特征为，所述配件(12、13)集成在所述基体(8、9)的空心型材内并且与之制成一体。
5.按照权利要求1至3之一所述的导引架(6、7)，其特征为，所述配件(12、13)是按树脂熔渗法由碳纤维增强的塑料材料制造的并且与所述空心型材(14、15)连接，尤其是粘结。
6.按照权利要求1至3之一所述的导引架(6、7)，其特征为，所述配件(12、13)是用金属制造的并且与所述空心型材(14、15)连接，尤其是粘结。
7.按照权利要求3至6之一所述的导引架(6、7)，其特征为，在碳纤维织物内缝入或织入反应材料，例如尼龙。
8.按照权利要求1至7之一所述的导引架(6、7)，其特征为，所述空心型材(14、15)具有两个凸缘(18、19)，以构成用于内部发动机整流罩(5)的连接装置，其中，所述内部发动机整流罩(5)的端部可以插入凸缘(18、19)之间。
9.按照权利要求8所述的导引架(6、7)，其特征为，所述内部发动机整流罩(5)与所述空心型材(14、15)粘结。
10.按照权利要求8或9所述的导引架(6、7)，其特征为，所述凸缘(18、19)具有至少一个孔，用于安装连接件(20)，例如销栓、螺钉或类似部件。
11.按照权利要求8至10之一所述的导引架(6、7)，其特征为，附加的由碳纤维增强的塑料材料制造的覆盖层与所述内部发动机整流罩(5)和所述空心型材(14、15)粘结。
12.按照权利要求1至11之一所述的导引架(6、7)，其特征为，所述空心型材(14、15)具有一些槽，以构成用于可移动地支承反推装置(2)的滑动装置(10、11)。
13.按照权利要求12所述的导引架(6、7)，其特征为，所述槽用碳纤维织物制造并结合到所述空心型材(14、15)的制造过程中。
14.按照权利要求12或13所述的导引架(6、7)，其特征为，所述槽具有扇形横截面。
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