CN102245472B - 两个构件如飞行器发动机及其悬置架间的固定系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两个构件间的固定系统，例如飞行器发动机及其悬置架间的固定系统。根据本发明，所述固定系统的前部接头（10）或者后部接头（11）中的至少两个是减振型的，并且每个均包括悬挂架组件（12），其具有弹性部件（14）和共振质量块（15）。

Description

两个构件如飞行器发动机及其悬置架间的固定系统

技术领域

本发明涉及两个构件间的固定系统，例如尤其是飞行器发动机及与飞行器结构（机翼或者机身）相联结的发动机悬置架（mat d’accrochage）间的固定系统，并且其目的在于至少部分甚至全部地处理由发动机工作而产生的振动现象。

背景技术

已知发动机与悬置架间的衔接由固定系统实现，固定系统为具有前部接头（attache）和后部接头的类型，尤其是沿发动机的纵向轴布置，并且包含在与所述纵向轴垂直的平面内。

在配备有涡轮喷气发动机的航线飞机中，固定系统的接头是刚性的，吸收（reprendre）由发动机产生的力及力矩。并且，采用该种接头，由发动机产生的振动传播至机身，机身中容纳有全体机组人员及乘客。然而，由于机翼固有的弹性，这些振动很大程度上被过滤，使得乘客及机组人员感觉到的振动较轻，因而是可以接受的。但是，这些振动一直存在，并且时间长了会导致某些零部件的结构疲劳，而且尤其在特定的频率范围内会被放大，变得使乘客及机组成员不舒服。

如果说振动问题在装有涡轮喷气发动机的飞机上不那么明显（尽管存在），那么相反地，在装有涡轮螺旋桨发动机的飞机上，振动，尤其是在低频下，将被放大，在某些型号的飞机中，涡轮螺旋桨发动机越是被直接安装在机翼中，放大得则越多。

为了缓减这些振动现象，固定系统的接头采用弹性体，以使其刚性减小而具有比刚性接头更大的阻尼，这允许振动部分地被过滤，但是尽管如此过滤还是不充分，尤其是在低频下。事实上，这些“柔性的”接头遭受很强的静态负荷，这涉及强的刚性，以便于限制移动及“颤振”现象。强的刚性直接导致高的共振频率（同时也取决于质量）。

同样也可以在发动机和结构间的固定系统上提供减震器。但是减震器的应用对振动模式并不起作用，而是减弱它们的效果。为了有效，减震器需要最小的移动速度。实际的振动不允许这样的安装。

发明内容

本发明的目的在于弥补这些不足，并且涉及两个构件（例如飞行器的发动机及其悬置架）间的固定系统，其设计允许有效地抑制与发动机有关的振动及力向飞行器结构的传输，允许过滤由发动机（无论是涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机还是其它类型的发动机）产生的力以减小传向飞行器结构的振动程度，并且允许不损害飞行器结构及乘客和机组人员的舒适度。

为此，根据本发明，两个构件间的固定系统，例如飞行器发动机及与所述飞行器的结构相联结的所述发动机的悬置架间的固定系统，为尤其包括前部接头和后部接头的类型，所述前部接头和后部接头在正交参考系XYZ中相对于所述发动机的纵向轴X而言并且包含在与所述纵向轴X垂直的YZ平面内，所述固定系统的特征在于：

- 至少两个所述的前部接头或者后部接头是减振型的；

- 所述两个接头是相同的，并且布置在所述悬置架和所述发动机的两侧；以及

- 每个减振接头包括：

·悬挂架组件，其具有弹性部件和共振质量块，并且围绕与轴X平行的铰接轴与所述悬置架相连接，其一端是自由的并且承载所述共振质量块，而另一端与所述弹性部件关联，所述弹性部件与所述悬置架相连接；以及

·至少一个连接环（manille），其一端固定在所述发动机上，另一端与相应的所述悬挂架组件相连接。

因此，得益于本发明，由发动机工作产生的、通过连接环传送至悬挂架组件的振动及相关的力被弹性部件吸收，弹性部件的变形引起悬挂架组件旋转以及与弹性部件相对的关联共振质量块被驱动。在确定的激励频率下，作为共振器的质量组件进行反共振，以抵制振动现象。

因此，与允许振动通过的刚性系统或者吸收部分振动的弹性体系统相反的是，根据本发明的系统通过集成有共振器的悬挂架组件过滤所产生的力及全部振动，同时还确保发动机在悬置架上的固定刚性，其中共振器产生与弹性部件的频率相反的频率。

根据一个优选的实施例，所述接头的两个连接环布置在大致与轴Y平行的方向上并且关于轴X对称地布置，并且在所述悬置架和所述发动机间设置了第三刚性接头，该第三刚性接头包括连接环，该连接环与所述悬置架和所述发动机铰接，并且布置在大致与Z轴平行的方向上。

因此，沿Y方向的力及绕X轴的力矩被悬挂架组件的连接环吸收，而沿Z方向的力被第三接头的连接环吸收。

优选地，所述三个接头为所述发动机在所述悬置架上的前部接头。然而，所述三个接头也可以是所述发动机在所述悬置架上的后部接头。

有利地，每个悬挂架组件可以呈现为拱形臂的形式，该拱形臂沿着所述发动机的周边，并且在其端部承载所述弹性部件和所述共振质量块，而所述臂与所述悬置架间的铰接轴位于所述弹性部件附近。因此，所述质量块最大程度地与弹性部件疏远，并且在确定的激励频率下，每个悬挂架组件的臂及共振质量块形成敏感高效的共振器，其进行反共振，从而保护飞机结构不受振动影响。

为了增大每个臂的弹性部件和共振质量块之间的距离，从而限制共振质量块的重量，每个悬挂架组件的拱形臂可以围绕所述发动机在其几乎一半周边上延伸，并且朝其自由端的方向逐渐变细。

另外，所述相互平行的所述悬挂架组件与所述悬置架之间的铰接轴、所述连接环与所述发动机之间的铰接轴、以及所述连接环与所述悬挂架组件之间的铰接轴设有由弹性体或者类似材料制成的柔性轴承。这样的布置不会在不同的连接之间产生摩擦，使得振动能够“自由地”通过而被固定系统的悬挂架组件吸收。

在一个优选的实施方式中，每个悬挂架组件的所述弹性部件由至少一个弹簧构成，该至少一个弹簧通过沿所述弹簧侧向布置的相应支撑板而附接在所述悬置架和所述悬挂架组件上，并且所述支撑板包含所述弹簧的相应螺圈部分。

至于所述共振质量块，其可以为质量滚轮的形式，该质量滚轮安装在每个悬挂架组件的自由端末的轴上。应注意到实现弹性部件和共振质量块的简单性和可靠性。

另外，考虑到发动机大的直径尺寸以及连接环布置在Y方向上以吸收此方向上的力，设置了与所述连接环及所述悬挂架组件铰接的相应的复位小连杆（biellettes de renvoi）。

根据固定系统的另一特征，可以在所述悬置架和所述发动机之间设置与另外两个接头相同的第三减振接头，使得所述三个接头围绕所述发动机分布，一方面与所述发动机连接，另一方面与环绕所述发动机的环状拱架连接，而该环状拱架固定在所述悬置架上。

因此，沿Y和Z方向的力以及绕X方向的力矩被该三个接头吸收，该三个接头可以为前部接头或者后部接头。

附图说明

附图将更有助于理解本发明如何实现。在这些附图中，相同的附图标记表示相似的部件。

图1示出了通过根据本发明的固定系统安装在悬置架上的飞行器发动机的部分透视图。

图2示出了图1中所述的将所述悬置架与所述发动机关联的固定系统的正面视图。

图3示出了图2中所述固定系统的部分透视图。

图4示出了经过悬挂架组件的铰接轴和所述接头的连接环的铰接轴的接头之一的截面图。

图5示出了所述固定系统的另一种特定实施方式。

具体实施方式

如图1至图5所示、根据本发明的固定系统1保证飞机的发动机2和悬置架3之间的连接。发动机2，尤其如图1示出的，可以是涡轮螺旋桨发动机或者是涡轮喷气发动机，尤其可以看到它的圆柱形主体，分别为压缩机的前圆柱形主体4和尾喷管的后圆柱形主体5，发动机通过固定系统1由本身与飞机结构（未示出）相连的悬置架3承载。

该结构可以是机翼或者机身，在图1所示的配置中，悬置架3被大体上置于分别对应于飞机的滚动轴X、俯仰轴Y和偏航轴Z的XYZ正交参考系的水平平面XY中，并且起自机身后左侧。当然悬置架3相对于飞机的任何其它配置也是可能的。

通常且简要地，悬置架3包括结构盒6，结构盒6由适当的蒙皮覆盖并且在终端以具有纵梁和横肋9的沿X轴的刚性梁8结束。在该刚性梁8上通过固定系统1安装了具有纵轴X的发动机2。

固定系统1已知地包括：前部接头10，其将悬置架3的刚性梁8的前部与发动机2的压缩机主体4相连接，并且包含在YZ平面内；后部接头11，其将悬置架的刚性梁8的后部与尾喷管主体相连接，并且同样包含在YZ平面内；以及推进连杆（未示出），其将发动机与悬置架相连接，并且布置在大致与X轴平行的方向上。

由于如此布置，正如下文可见，固定系统1的前部接头10吸收由发动机产生的沿Y轴和Z轴的力以及围绕X轴的力矩；后部接头11同样吸收沿Y轴和Z轴的力；而推进连杆则吸收沿X轴的力。

根据本发明并在该实施例中，固定系统1的前部接头10中的两个为减振的，也就是说，它们除了用于保证严格意义上的固定之外，还用于过滤由发动机2工作而传输的力，从而降低飞机中的振动程度。由图1至3可见，这两个接头10相同并且在垂直于X轴的平面YZ中，对称地分别布置在悬置架3的刚性梁8的两侧。 

在结构上，每个减振接头包括：悬挂架组件12，其与悬置架3相连并且具有弹性部件14以及共振摆动质量块15；以及连接环或者连杆16，其设置于发动机2和悬挂架组件12之间。特别地，每个悬挂架组件12呈现为拱形臂或者分支17的形式，其几乎沿发动机的轮廓延伸，并且在其第一端18附近围绕与Z轴平行的轴20被铰接在刚性梁8的侧耳部19上。该第一端18通过弹性部件14（将在下文描述）连接在刚性梁8上，而每个臂17的第二端21是自由的并且承载共振质量块15。

尤其由图1和图2可见，两个拱形臂17由悬置架的所述侧耳部19开始，围绕压缩机主体4的周边大致在该整个周边上对称地延伸；由图1和图2还可见铰接轴20与臂的第一端18相接近。将臂的第一端连接至横肋9的弹性部件14(该横肋9将刚性梁8与悬置架的结构盒6关联)，由螺旋状弹簧23限定，其螺圈的侧边集成在支撑板25中，支撑板25固定地并且分别地附接于臂的第一端18以及横肋9的侧边22上，如图1至3所示。如将在下文看到的，这些弹簧23确保吸收由连接环产生的各种力。

至于臂的自由第二端21，其承载绕轴27的质量滚轮26。由于每个臂17几乎围绕发动机外周边的一半，在刚性梁与臂的铰接轴20及臂的自由第二端21之间形成的杠杆臂长度很大，以使得滚轮26可以具有相对较轻的质量，从而不会过分地加重每个悬挂架组件12的质量。这些振动质量随着弹簧的变形而参与反共振，对抗弹簧。

由图3和图4还可以注意到，每个臂17在其转向发动机并且靠近第一端18的下部中具有凹部28，该凹部28形成U形横截面，对应的侧耳部19围绕刚性梁8与臂的铰接轴20接合在该U形横截面的侧翼29之间。

在每个臂的该凹部28中设置连接环16的一端，连接环16将发动机2与悬挂架12的元件连接，并且围绕铰接轴30安装，铰接轴30与轴X平行，因而与铰接轴20平行并且与后者接近。每个连接环的另一端同样围绕轴31铰接于发动机的锚定爪32上，轴31与其他的铰接轴20和30平行。另外需注意轴30和31的位置使得始自发动机的对称锚定爪的连接环16大致与参考系的轴Y平行，以最好地吸收沿该轴的力。由于发动机的大尺寸所固有的这种布置，在每个悬挂架组件的拱形臂17和连接环16之间设置两个相同的复位小连杆34，一方面，复位小连杆34围绕轴30布置在连接环的端部的两侧，另一方面，围绕铰接轴20布置在侧耳部19的两侧。复位小连杆34和连接环16之间的连接是旋转自由的，而复位小连杆34和拱形臂17之间的连接是固定不能旋转的。

应注意，在铰接轴20、30、31及相应的部件如臂17、侧耳部19、连接环16和复位小连杆34之间设有弹性体制作的环35，用于避免连接（铰接）中的摩擦以便让力和振动通过，使得这些力和振动能被具有弹性弹簧和共振质量块的悬挂架组件12吸收。

为了吸收沿Z轴方向的力，尤其如图2 和图3所示，固定系统1包括第三前部接头10，该第三前部接头10由两个平行且相同的连接环36构成，这两个连接环36以刚性铰接的方式、围绕同一轴37被安装在悬置架的刚性梁8上并且围绕同一轴38被安装在压缩机主体4的锚定爪39上，以致两个连接环36的大体方向基本上在参考系的Z轴上。

至于固定系统1的两个后部接头11，其中一个在图1中可见，每个后部接头11包括连接环40，连接环40在其一端被绕轴41安装，在其另一端通过标记为43的铰接轴被安装在尾喷管主体4的两个平行的配件（ferrure）42之间。在图1中可见，连接环40的该端尚未与配件42相联结。如此安装的两个连接环40将发动机2的后部固定到悬置架3，并且由于其相对于X轴的对称安装布局，而吸收沿Y轴和Z轴方向的力。

在该实施例中，具有两个减振前部接头的固定系统1以如下的方式起作用。

在飞机飞行期间，发动机工作过程中产生的力通过固定系统1的连接环16传送至对称的两个悬挂架组件12，悬挂架组件12借助于复位小连杆34在一侧绕轴30与连接环相连接，在另一侧绕轴20与拱形臂17相连接。这些臂将力传送至弹簧23，弹簧23则抵靠或张紧在结构盒6的横肋9上。因而来自于连接环16的力被弹簧23吸收和过滤了。并且，它们的交替变形引起拱形臂17绕轴20旋转，从而驱动与弹簧相对的、位于臂自由端21上的质量滚轮26。

在确定的激励频率下，每个拱形臂17及其滚轮26相对于关联的弹簧参与反共振，从而将发动机2和悬置架3隔离。因此，振动被固定系统1的悬挂架组件12吸收，而不会传播至飞机的结构。

根据本发明的固定系统1的另一种实施方式由图5示意性地表示。作为两个减振前部接头的替代，该系统包括三个前部接头10，这三个前部接头10被布置在环状空间50中，环状空间50位于发动机2的压缩机主体4和圆柱形支撑拱架51之间，该圆柱形支撑拱架与轴X同轴并且与悬置架3相联结（在图5中未示出）。这样，该三个减振接头10不仅吸收绕轴X的力矩和沿轴Y的力，而且吸收沿轴Z的力，代替了前述实施例中的刚性连接环36。

特别地，每个接头10均包括连接环16，该连接环16一方面绕轴31被铰接在压缩机主体的固定爪32上，另一方面被铰接在相应的悬挂架组件12的臂17上，在该例子中，臂17几乎是直的。另外，如在前述实施例中那样，每个臂17在其一端通过弹性部件14被连接在拱架51的固定爪52上，在该实施方式中弹性部件14为扭力管53；在其另一自由端承载共振摆动质量块15，在该种情况下共振摆动质量15为球状的。

与之前相同地，该固定系统1直接通过连接环16（在该实施方式中无需复位小连杆）、可变形的扭力管53和可动臂17的球状共振质量块15来分别吸收和过滤来自发动机2的力和振动。

另外，由图5可见，接头的一个连接环16延伸直至借助于长形孔54围绕轴55而与拱架的锚定爪52铰接。这种布置构成安全性，允许将由发动机传递给反振动系统的负荷限制为例如1g。

具有拱架51的该系统1也可以集成在后部接头11处。

 此外，在不超出本发明的情况下，扭力管53可以由弯曲片替代。例如，每个弯曲片在其端部与拱架的锚定爪相连接，并且其上包括带自由摆动质量块的细长部件，其对抗由与始自发动机的相应连接环铰接的弯曲片产生的振动。这种以扭力管或弯曲片为弹性部件的系统实施例可以代替前述的以弹簧为弹性部件的系统实施例而被集成。

Claims (10)

1.一种飞行器发动机（2）及与所述飞行器的结构相联结的所述发动机的悬置架（3）间的固定系统，包括前部接头（10）和后部接头（11），所述前部接头（10）和后部接头（11）在正交参考系XYZ中相对于所述发动机的纵向轴X而言并且包含在与所述纵向轴X垂直的YZ平面内，正交参考系XYZ由滚动轴X、俯仰轴Y和偏航轴Z限定，所述固定系统的特征在于：

- 至少所述前部接头（10）或者后部接头（11）是减振型的；

- 所述前部接头（10）和后部接头（11）是相同的，并且布置在所述悬置架和所述发动机的两侧；以及

- 前部接头（10）和后部接头（11）中的每个包括：

·悬挂架组件（12），其具有弹性部件（14）和共振质量块（15），并且围绕与轴X平行的铰接轴（20）与所述悬置架相连接，其一端（21）是自由的并且承载所述共振质量块，而另一端（18）与所述弹性部件（14）关联，所述弹性部件与所述悬置架相连接；以及

· 至少一个连接环（16），其一端固定在所述发动机（2）上，另一端与相应的所述悬挂架组件（12）相连接。

2.根据权利要求1的固定系统，其特征在于，所述接头的两个连接环（16）布置在大致与轴Y平行的方向上，并且关于轴X对称地布置，并且在所述悬置架（3）和所述发动机（2）间设置了第三刚性接头，该第三刚性接头包括连接环（36），所述连接环（36）与所述悬置架和所述发动机铰接并且布置在大致与Z轴平行的方向上。

3.根据权利要求2的固定系统，其特征在于，上述三个接头是所述发动机在所述悬置架上的前部接头（10）。

4.根据权利要求2的固定系统，其特征在于，上述三个接头是所述发动机在所述悬置架上的后部接头（11）。

5.根据权利要求1至4中任一项的固定系统，其特征在于，每个悬挂架组件（12）呈现为拱形臂（17）的形式，所述拱形臂（17）沿着所述发动机的周边并且在其端部承载所述弹性部件（14）和所述共振质量块（15），而所述拱形臂与所述悬置架间的铰接轴（20）位于所述弹性部件附近。

6.根据权利要求1的固定系统，其特征在于，所述悬挂架组件（12）与所述悬置架（3）之间的、所述连接环（16）与所述发动机（2）之间的、以及所述连接环与所述悬挂架组件（12）之间的平行的铰接轴（20，30，31）设有由弹性体材料制成的柔性轴承（35）。

7.根据权利要求1的固定系统，其特征在于，每个悬挂架组件（12）的所述弹性部件（14）由至少一个弹簧（23）构成，该至少一个弹簧通过沿所述弹簧侧向布置的相应支撑板（25）而附接在所述悬置架和所述悬挂架组件上，并且所述支撑板包含所述弹簧的相应螺圈（24）部分。

8.根据权利要求1的固定系统，其特征在于，所述共振质量块（15）呈现为质量滚轮（26）的形式，所述质量滚轮（26）安装在每个悬挂架组件的自由端（21）末的轴（27）上。

9.根据权利要求1的固定系统，其特征在于，在所述接头的两个连接环与所述悬挂架组件之间，设置了与所述连接环及所述悬挂架组件铰接的相应的复位小连杆（34）。

10.根据权利要求1的固定系统，其特征在于，在所述悬置架（3）和所述发动机（2）之间设置了与前部接头（10）和后部接头（11）相同的第三接头，使得所述第三接头以及前部接头（10）和后部接头（11）围绕所述发动机分布，一方面与所述发动机连接，另一方面与环绕所述发动机并固定在所述悬置架上的环状拱架（51）连接。

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