CN101959757A - 用于涡轮喷气发动机的附接结构 - Google Patents

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Abstract

一种经由附接挂架而附接至飞机的固定结构的涡轮喷气发动机(2)的附接结构(1、100、300)，其特征在于，其包括用于围绕涡轮喷气发动机的风扇壳体(3)的大致纵向的轴线在涡轮喷气发动机的风扇壳体(3)的每侧至少部分地延伸的单件式箱体区段，该单件式箱体区段一方面包括连接至挂架的附接装置(201、203)，另一方面包括发动机附接装置(4)，该发动机附接装置在涡轮喷气发动机的大致纵向的轴线的每侧设置在箱体区段上，并且用于连接至涡轮喷气发动机的一部分，以此方式反作用于施加在其上的力。

Description

用于涡轮喷气发动机的附接结构
本发明涉及一种用于飞机涡轮喷气发动机的附接结构。
飞机由各自容纳在机舱内的多个涡轮喷气发动机提供动力，机舱同样容纳与其运转相连的相关的致动装置的系统，例如推力反向器设备，并且提供涡轮喷气发动机运行或停止的多种功能。
机舱具有大致为管状的结构，其包括涡轮喷气发动机上游的进气口、用于围绕涡轮喷气机风扇的中间区段、容纳推力反向器装置并用来围绕涡轮喷气发动机的燃烧室的下游区段，并且机舱通常终止于排放喷嘴，排放喷嘴的出口位于涡轮喷气发动机的下游。
现代机舱用来容纳双流涡轮喷气发动机，双流涡轮喷气发动机能够使用旋转风扇的叶片产生来自于涡轮喷气发动机的燃烧室的热空气流(也称为主流)以及冷空气流(次流)，冷空气流在涡轮喷气发动机的外侧流动，经过被称为射流的环形通道，该环形通道形成在涡轮喷气发动机的整流装置(或机舱下游并围绕涡轮喷气发动机的内部结构)和机舱的内壁之间，两股空气流从涡轮喷气发动机经由机舱后部喷射。
每个飞机的推进系统因此通过机舱和涡轮喷气发动机形成，并且悬挂在飞机的固定结构上，例如通过挂架或者通过悬挂装置附接到涡轮喷气发动机的前部和后部的发动机支柱悬挂在机翼下方或者在机身上，该系统在飞机的涡轮喷气发动机和固定结构之间形成连接接口，从而确保将所述涡轮喷气机产生的力传递到飞机结构。
在这种构造中，涡轮喷气发动机将支承机舱。
为了确保力的传递，挂架具有刚性结构，通常是箱体区段的类型，也就是说通过横向肋将上部和下部加强杆以及侧面板连接在一起而形成的组件来形成。
另一方面，挂架装备有插入涡轮喷气发动机和挂架的刚性结构之间的安装系统，该系统整体具有至少两个发动机附接装置，通常是至少前部附接装置和至少后部附接装置。
此外，安装系统包括例如抵抗涡轮喷气发动机产生的推力的装置，该装置通常为连接侧杆的形状，并且一方面连接至风扇壳体的后部，另一方面连接至其中央壳体上的固定后部附接装置。
类似地，挂架还具有在挂架的刚性结构和用来与其附接的飞机的固定部分之间插入的第二安装系统。
现有技术的典型挂架因此由矩形箱体区段形成，为了承受相关涡轮喷气发动机产生的所有力，该挂架具有大尺寸。
因此，这种挂架在从环形风扇导管选出的次流中产成大量湍流，从而造成较大的阻力。
此外，这种结构在飞机的飞行任务中常遭受多种成对的外力，尤其涉及由重力、外部和内部空气动力、狂风、热效应产生的力。
施加在推进系统上的这些约束被传递给涡轮喷气发动机，并造成壳体变形，这会直接影响涡轮喷气发动机不同阶段的性能。更具体地，在推进系统被称为蜂腰的情况下，也就是相对于中间结构和进气口结构来说，在下游具有相对长和薄的部分，这些约束造成特别有害的变形(称为香蕉形状)，下游部分显著弯曲。
这种“香蕉形状”转换为由多个连续壳体形成的机舱的外部结构的变形，同时驱动轴、风扇叶片和内部涡轮喷气发动机叶片保持呈直线。这种变形遵循了轴的头部叶片朝着壳体的内边缘的趋势。与壳体不受到任何变形或受到很小变形的构造相比，涡轮喷气发动机的总体性能降低，这是由于必须因此在机舱的设计中考虑到这种变形，从而在头部叶片和壳体内边缘之间留有足够的空隙。由于空气经由这种大间隙选出，这造成空气供应的一部分没有被叶片压缩。
文件FR2885877描述一种附接发动机支柱，其具有中央箱体区段和两个侧箱体区段，该两个侧箱体区段固定至中央箱体区段并配备有用来抵抗涡轮喷气发动机产生的力的附接装置。
根据该系统，抵抗上述力的方式是通过为此设置的侧箱体区段来实现的。经过箱体区段的附接装置的推力在达到中央纵向箱体区段之前经过这些箱体区段的表皮，并且接着朝着挂架的后部。
但是，根据文件FR2885877的系统所具有的缺陷在于侧箱体区段与发动机支柱形成一体，并且不能分开，由此得到的用于拆卸推进系统的接口不容易接近。特别是，涡轮喷气发动机通常被机舱包围，由于箱体区段必须插入穿过机舱以附接到涡轮喷气发动机上，使得系统的附接非常复杂。
本发明的目的在于提供可以避免上述缺陷并同时确保最佳地反作用于力的另一解决方法，为此，一种经由发动机挂架附接装置而附接至飞机的固定结构的涡轮喷气发动机的附接结构，其特征在于，其包括用于围绕涡轮喷气发动机的风扇壳体的大致纵向的轴线在涡轮喷气发动机的风扇壳体的每侧部分地延伸的单件式箱体区段，并且该单件式箱体区段一方面包括连接至挂架的附接装置，另一方面包括发动机附接装置，该发动机附接装置在涡轮喷气发动机的大致纵向的轴线的每侧设置在箱体区段上，并且用于连接至涡轮喷气发动机的一部分，以此方式反作用于施加在其上的力。
因此，通过提供独立于挂架的单件式箱体区段结构，单件式箱体区段结构可容易与推进系统形成一体，并安装在挂架上。因此，通过允许使用挂架和推进系统的拆卸接口，大大有助于系统的组装和拆卸。此外，未被挂架中断的单件式箱体区段的设置使得力在箱体区段的整个周边有更好地总体分布和更好的平衡。
根据本发明的第一实施例，发动机附接装置用来连接至风扇壳体。优选地，发动机附接装置用来固定在风扇壳体的通常称为中间壳体并作为结构壳体的下游部分上。
根据本发明的第二实施例，发动机附接装置用来在涡轮喷气发动机的高压级处连接至涡轮喷气发动机。箱体区段结构可接着覆盖风扇壳体下游的全部或部分区域。优选地，固定通过连接臂来实现，所述连接臂有利地放置成与侧发动机臂(如果有的话)对准，以此方式使得机舱的次级导管内的空气流的中断最小化。
优选地，发动机附接装置以靠近涡轮喷气发动机的中心轴线的水平平面定位的方式设置在箱体区段上。
还优选地，发动机附接装置是滚动类型。
还优选地，附接结构包括两个侧部的发动机附接装置。
有利地，发动机附接装置设置在箱体区段的朝向壳体下游的局部凸起处。
优选地，箱体区段包括另外的附接装置，该另外的附接装置的形式为定位在与涡轮喷气发动机的纵向轴线大致垂直的平面内的至少一个杆，所述杆通过第一端固定在箱体区段中，并用来通过第二端固定在壳体中。
还优选地，所述杆设置在大致靠近连接至挂架的附接装置的箱体区段的上部。
根据本发明的第一实施例，连接至挂架的附接装置设置在箱体区段的下游的侧部区域上。
根据本发明的第二实施例，连接至挂架的附接装置设置在箱体区段的上表面。
优选地，箱体区段包括另外的附接装置，该另外的附接装置的形式为设置在大致靠近连接至挂架的附接装置处的至少一个杆，所述杆通过第一端固定在箱体区段中，并用来通过第二端固定在所述挂架中。
还优选地，连接至挂架的附接装置包括至少一个对中凸嘴。
本发明还所涉及一种涡轮喷气发动机附接系统，其一方面包括连接至飞机的固定结构的挂架，并且另一方面包括根据本发明的附接结构。
优选地，挂架向附接结构的上游延伸。
本发明还涉及一种包括涡轮喷气发动机的推进系统，其特征在于涡轮喷气发动机连接至根据本发明的附接系统。
优选地，推进系统包括借助于至少一个悬挂系统的后部连接件，该后部连接件具有连接到挂架的第一端和连接到涡轮喷气发动机下游的部分上的第二端。
参考附图，从下面给出的详细描述中，将更好地理解本发明的作用，附图中：
图1是根据本发明的固定到涡轮喷气发动机的附接结构的示意侧视图；
图2是图1的附接结构和涡轮喷气发动机的示意前视图；
图3是根据本发明附接结构的特定实施例的示意图；
图4是根据本发明的包括附加支承杆的附接结构的示意侧视图；
图5是图4的附接结构的前视图；
图6是根据本发明的附接结构根据第一实施例连接到挂架的示意侧视图；
图7是图6的包括改进的与挂架连接的部分的附接结构的俯视图；
图8是根据本发明的附接结构根据第二实施例连接到挂架的示意侧视图；
图9是从图8的包括连接到挂架的附加连接杆的结构的侧部看的示意侧视图；
图10-12是附加杆的配置的其它视图；
图13是包括连接到涡轮喷气发动机的后部悬挂连接件的附接系统的示意图；
图14和15分别是根据本发明的附接结构在高压级处连接到涡轮喷气发动机的前视图和侧视图。
例如图1和2所示的根据本发明的附接结构1用来支承涡轮喷气发动机2。
附接结构围绕涡轮喷气发动机2的壳体3在其周边的大致为上半部上具有的单件式箱体区段结构。
单件式箱体区段结构1由外部面板10、内部面板11、前侧面板12和后侧面板13形成，并由两个侧端面板14和15封闭。
因此，单件式箱体区段结构1具有围绕涡轮喷气发动机2的风扇壳体3在涡轮喷气发动机2的纵向轴线的每侧延伸的单件式箱体区段的结构。
此外，单件式结构的每个分支具有发动机附接装置4，由此将附接结构固定至涡轮喷气发动机的风扇壳体3。
壳体3上的附接是在靠近涡轮喷气发动机的中心轴线的大致水平的平面P内进行的。
发动机的这些附接装置4接着反作用于施加在涡轮喷气发动机2的力，并使所述力经过箱体区段结构1向上朝着挂架5。
这种在靠近涡轮喷气发动机2的中心轴线的大致水平的平面P内的定位可以减小从发动机朝着飞机的固定结构的干涉力
发动机附接装置4可另外是滚动类型。球接头相对于箱体区段的轴向位置将取决于涡轮喷气发动机2的总体构造及其重心。
如图3所示，单件式箱体区段结构100可具有朝向下游的局部凸起101，从而可以在风扇壳体3上尽可能远地在下游处设置发动机附接装置4。
在这种构造中，例如图1-3所示，根据本发明的附接结构1和100主要在发动机轴线上反作用于轴向力。
为了反作用于侧向力，能够通过如图4和5所示的一个或多个附加杆6来执行。
这些附加杆6具有固定在箱体区段结构1中的第一端和固定在风扇壳体3中的第二端。
优选地，附加杆6设置在箱体区段结构1的靠近与挂架5的接口连接部的顶部区域中。
显然，根据系统的几何配置，附加杆6可以设置在箱体区段结构1的下游或上游。
在图6-13中示出与挂架5附接的不同构造，因此形成附接系统200。
在图6和7中，挂架5经由定位在附接结构1的下游侧表面13上的组装接口201连接到附接结构1。
附接通常可通过装配件来进行，优选通过可拆卸的安装件进行。
如图7所示，为了提供更好的底座和大的附接表面，与挂架5相连的安装接口201扩大。沿着所需方向的交叉点力(crossing point forces)配置在此接口上。接口还可包括一个或多个对中凸嘴202。
作为替代，如图8和9所示，与挂架5的连接接口203可以定位在箱体区段结构1的上面板10中。这种配置提供更大的结合表面和反作用于力的更好的方式。
上述的用于所述连杆接口的所有选择当然是可能的。
如果需要，为了给安装件增加刚性，并且如图9-11所示，可以为附接系统增加一个或多个附加杆207，所述附加杆具有固定在单件式箱体区段结构1中的第一端和固定在挂架5中的第二端。
附加杆可以定位在挂架5的下方(图9)，但仍然是在挂架5的侧面(图10和11)。
如图12所示，作为替代，为了在两个元件之间提供另外的连接区域，挂架5可以向单件式箱体区段结构1的上游延伸。
上述的多种附接选择当然也是可使用的。特别是，能够包括朝着上游和下游设置的附加的加强杆207。
图13示出设置有后部平衡悬挂装置210的根据本发明的附接系统，该平衡悬挂装置210包括固定至挂架5的第一端和固定在涡轮喷气发动机2的下游部分中的第二端。
这种悬挂装置特别是从本申请人的法国申请06/08892中得知。
图14和15示出根据本发明的附接结构300的另一实施例，其中侧部附接点4在其高压主体20处连接到涡轮发动机2。
箱体区段结构300接着部分地覆盖风扇壳体3。附接装置4经由连接臂40连接到高压主体，为了不干扰进入机舱的次级导管的空气流，所述连接臂优选地被放置成与侧部发动机臂(如果有的话)对准。连接臂40的穿过次级导管的部分优选地根据空气动力学分割。为了加强该接口，发动机侧臂可与此凸起处结合成一体。
虽然通过实施例的特定实例描述了本发明，显然这没有限制含义，并且包括所述的所有等同技术方案及其组合，如果这些等同技术方案及其组合落入本发明的范围内的话。

Claims (18)

1.一种经由附接挂架(5)而附接至飞机的固定结构的涡轮喷气发动机(2)的附接结构(1、100、300)，其特征在于，其包括用于围绕涡轮喷气发动机的风扇壳体(3)的大致纵向的轴线在涡轮喷气发动机的风扇壳体(3)的每侧至少部分地延伸的单件式箱体区段，并且该单件式箱体区段一方面包括连接至挂架的附接装置(201、203)，另一方面包括发动机附接装置(4)，该发动机附接装置在涡轮喷气发动机的大致纵向的轴线的每侧设置在所述箱体区段上，并且用于连接至涡轮喷气发动机的一部分，以此方式反作用于施加在其上的力。
2.根据权利要求1所述的附接结构(1、100)，其特征在于，所述发动机附接装置(4)用来连接至风扇壳体(3)。
3.根据权利要求2所述的附接结构(1、100)，其特征在于，所述发动机附接装置(4)用来固定在风扇壳体(3)的下游部分上。
4.根据权利要求1所述的附接结构(300)，其特征在于，所述发动机附接装置(4)用来在涡轮喷气发动机的高压级(20)处连接至涡轮喷气发动机(2)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的附接结构(1、100、300)，其特征在于，所述发动机附接装置(4)以大致靠近涡轮喷气发动机(2)的中心轴线的水平平面(P)定位的方式设置在箱体上。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的附接结构(1、100、300)，其特征在于，所述发动机附接装置(4)是滚动类型。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的附接结构(1、100、300)，其特征在于，其包括两个侧部的发动机附接装置(4)。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的附接结构(100)，其特征在于，所述发动机附接装置(4)设置在箱体区段的朝向壳体下游的局部凸起(101)处。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的附接结构(1)，其特征在于，所述箱体区段包括另外的附接装置，该另外的附接装置的形式为设置在与涡轮喷气发动机(2)的纵向轴线大致垂直的平面内的至少一个杆(6)，所述杆通过第一端固定在箱体区段中，并用来通过第二端固定在所述壳体(3)中。
10.根据权利要求9所述的附接结构(1)，其特征在于，所述杆(6)设置在大致靠近连接至挂架(5)的附接装置的箱体区段的上部。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的附接结构(1)，其特征在于，连接至挂架(5)的附接装置(201)设置在箱体区段的下游的侧表面(13)上。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的附接结构(1)，其特征在于，连接至挂架的附接装置(203)设置在箱体区段的上表面。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的附接结构(1)，其特征在于，箱体区段包括另外的附接装置，该另外的附接装置的形式为设置在大致靠近连接至挂架的附接装置(201、203)处的至少一个杆(207)，所述杆通过第一端固定在箱体区段中，并用来通过第二端固定在所述挂架(5)中。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的附接结构(1)，其特征在于，连接至挂架的附接装置(201)包括至少一个对中凸嘴(202)。
15.一种用于涡轮喷气发动机(2)的附接系统(200)，其一方面包括连接到飞机的固定结构的挂架(5)，并且另一方面包括根据权利要求1-14中任一项所述的附接结构(1)。
16.根据权利要求15所述的附接系统(200)，其特征在于，所述挂架(5)向附接结构(1)的上游延伸。
17.一种包括涡轮喷气发动机(2)的推进系统，其特征在于，所述涡轮喷气发动机连接至根据权利要求15或16中任一项所述的附接系统(1)。
18.根据权利要求17所述的推进系统，其特征在于，所述推进系统包括借助于至少一个悬挂系统(210)的后部连接件，该后部连接件具有连接到挂架(5)的第一端和连接到涡轮喷气发动机(2)下游的部分上的第二端。
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