CN103029840A - 飞机发动机系统及其风扇区机械接口的设计方法 - Google Patents

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朱岩
陈迎春
唐宏刚
戚学锋
赵海涛
郭海沙
田宏星
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Abstract

本发明涉及一种飞机发动机系统以及飞机发动机的风扇区机械接口的设计方法，其中，所述飞机发动机系统包括：垂直防火墙，其将发动机的风扇区与位于非火区的吊挂隔离开，所述垂直防火墙布置在所述吊挂的支架上，所述垂直防火墙到所述吊挂的支架的外边缘的距离小于100mm，所述防火墙的外轮廓与所述吊挂的外轮廓相对应，所述飞机发动机系统的液压管、燃油管和灭火管的接口以及供电电缆和信号线束的穿墙密封件设置在所述垂直防火墙上。本发明将垂直防火墙设置于吊挂前端，直接实现了吊挂和飞机发动机风扇区的隔离，大大简化了防火墙布置，减轻了重量。

Description

飞机发动机系统及其风扇区机械接口的设计方法
技术领域
本发明涉及飞机发动机系统，更具体地，涉及一种飞机发动机系统及其风扇区机械接口的设计方法。
背景技术
当发动机采用将附件齿轮箱安装在风扇区的构型时，发动机风扇区成为火区，需要与非火区的吊挂之间设置防火墙进行隔离，以满足相关适航要求。同时安装在附件齿轮箱上的发电机、液压泵、燃油泵、起动机以及安装在风扇机匣上的发动机控制器等电子设备需要通过防火墙，以和飞机连接。
如图1所示，在传统的吊挂设计中，发动机1采用将附件齿轮箱2安装在风扇区的构型，其中风扇罩连接盒铰链梁3是无盖空心盒体，永久固定安装在吊挂4的前侧上，属于吊挂的一部分，用来连接发动机短舱风扇罩。隔离发动机和吊挂的防火墙就设置在铰链梁的航向两侧及底部，各个系统的机械接口均需要布置在连接盒铰链梁3的航向两侧防火墙上。
上述设计导致防火墙结构本身重量较重，还需要在航向两侧及底部使用大量的防火材料，因此大大增加了吊挂的重量。另外，系统接口布置对空间要求较高，需要留出较多空间安装布置系统接口以及留出接口之间的维护间隙。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞机发动机系统及其机械接口的设计方法，其能克服传统机械接口安装的不利，减少飞机吊挂重量，并降低对布置空间和防护的过高要求。
本发明采用以下技术方案来实现上述目的：
根据本发明的第一个方面，提供一种飞机发动机系统，其包括吊挂和发动机，所述吊挂具有支架，所述发动机具有作为火区的风扇区和非火区，所述飞机发动机系统还包括：
垂直防火墙，其将发动机的风扇区与位于非火区的吊挂隔离开，所述垂直防火墙布置在所述吊挂的支架上，所述垂直防火墙到所述吊挂的支架的外边缘的距离小于100mm，所述防火墙的外轮廓与所述吊挂的外轮廓相对应；
其中，所述飞机发动机系统的液压管、燃油管和灭火管的接口以及供电电缆和信号线束的穿墙密封件设置在所述垂直防火墙上。
其中，所述防火墙采用不锈钢耐火立板结构构成。
根据本发明的第二个方面，提供一种飞机发动机的风扇区机械接口的设计方法，包括步骤：
(1)确定垂直防火墙在吊挂的支架上的位置，使垂直防火墙到吊挂的支架的外边缘的距离小于100mm；
(2)按照所述吊挂的外轮廓确定所述垂直防火墙的外轮廓；
(3)根据飞机发动机的液压管、燃油管和灭火管的管径确定液压管、燃油管和灭火管的接头的型号，根据飞机发动机的起动管的管径确定起动管的连接法兰和卡箍的型号以及起动管的穿墙密封件的尺寸，根据供电电缆和信号线束的数量和尺寸确定供电电缆和信号线束的穿墙密封件的数目和尺寸；
(4)根据液压管、燃油管和灭火管的接头的尺寸、起动管的穿墙密封件的尺寸和供电电缆和信号线束的穿墙密封件的尺寸，在所述垂直防火墙上确定系统管路线缆的布置方案；
(5)对未在垂直防火墙上设计分离接头的系统进行布置，其中起动管的分离法兰设置在发动机的风扇罩的铰链梁的内部，供电线缆和信号线束的分离接头设置在发动机的风扇罩的铰链梁一侧的壁板上。
其中，在步骤(1)中，所述垂直防火墙到所述吊挂的外边缘的距离为30～50mm。
其中，在步骤(2)中，所述垂直防火墙的外轮廓与所述吊挂的外轮廓相同。
其中，在步骤(3)中，所述液压管、燃油管和灭火管的接头的接口在所述防火墙上的位置与所述吊挂的外轮廓的间距应大于15mm。
其中，在步骤(4)中，将液压管和燃油管的接头布置在所述垂直防火墙的表面的一部分上，将起动管、灭火管的接头和供电电缆和信号线束的穿墙密封件混合布置在所述垂直防火墙的表面的另一部分上。
其中，在步骤(4)中，将燃油管和液压管的接头布置在所述垂直防火墙的表面的一部分上，将灭火管的接头和供电电缆和信号线束的穿墙密封件布置在所述垂直防火墙的表面的另一部分上，并将起动管布置于所述一部分和所述另一部分之间。
技术效果：
本发明直接实现了吊挂和发动机风扇区的隔离，大大简化了防火墙布置，减轻了重量。而且，风扇罩连接盒铰链梁无需做成盒体，减轻了结构重量。新的系统管路线缆机械接口布置，大大减小了对布置空间的要求，便于实现。
附图说明
下面结合附图来详细描述本发明的飞机发动机的风扇区机械接口的设计方法的优选实施方式。在附图中，相同的附图标记表示相同的组件，其中：
图1是风扇罩连接盒铰链梁的示意图；
图2是吊挂前端垂直防火墙上机械接口和管路线缆布置的示意图；
图3是起动管的机械接口布置的示意图；以及
图4是电类的机械接口布置的示意图。
具体实施方式
根据本发明飞机发动机系统包括吊挂4和发动机1，吊挂4具有支架，发动机1具有作为火区的风扇区和非火区。该飞机发动机系统还包括垂直防火墙16，其将发动机的风扇区与位于非火区的吊挂隔离开，该垂直防火墙布置在吊挂的支架上，该垂直防火墙到吊挂的支架的外边缘的距离小于100mm，防火墙的外轮廓与吊挂的外轮廓相对应。其中，飞机发动机系统的液压管、燃油管和灭火管的接口以及供电电缆和信号线束的穿墙密封件设置在垂直防火墙16上。
根据本发明的机械接口的设计方法包括下列步骤：
(1).确定垂直防火墙16在吊挂4的支架上的位置，使垂直防火墙16到吊挂4的支架的外边缘的距离小于100mm；优选地，所述垂直防火墙到所述吊挂的外边缘的距离为30～50mm；
(2).按照吊挂前端垂直防火墙16位置处的当地吊挂4外轮廓确定不锈钢立板结构的垂直防火墙的外部轮廓，需要考虑吊挂蒙皮厚度以及结构与系统布置间的间隙，一般要求系统布置与吊挂外轮廓间距15mm以上；
(3).根据液压管、燃油管和灭火管的管径确定液压管、燃油管和灭火管的接头型号(例如Parker公司提供的液压管壳体回油管接头158508-08F-E17和燃油接头5020-XXX以及灭火管标准接头MS21924J12)，根据起动管的管径确定起动管的连接法兰型号(例如Arrowhead公司提供的AS1895/16-400和AS1895/17-400法兰组合)。图2中示出了液压压力管接头13、液压壳体管接头14、液压吸油管接头15、燃油管接头17、灭火管接头19。
根据供电电缆和信号线束的数量和尺寸确定穿墙密封件的数目和尺寸(例如2根供电电缆需要2个穿墙密封件，2根信号线束需要2个穿墙密封件，可选用Glenair的防火穿墙密封件)。图2中示出了馈电线1穿墙密封件20、馈电线2穿墙密封件10、信号线束1穿墙密封件18和信号线束2穿墙密封件11。
(4).根据上述系统的接头和穿墙密封件尺寸以及吊挂外轮廓限制，在垂直防火墙上确定系统管路线缆的布置方案，一种方式是将可燃液体接头(燃油管和液压管的接头)布置在同一侧，将起动管21、灭火管和电缆混合布置在另一侧；另一种方式是将可燃液体接头(燃油管和液压管的接头)布置在同一侧，电缆布置在另一侧，起动管布置于两者中间。两侧之间可设有结构隔热板12。
(5).根据选定的布置方案，对未在防火墙上设计分离接头的系统(起动管、供电线缆和信号线束)，其中起动管分离法兰22设置在风扇罩铰链梁内部。供电线缆分离接头23和信号线束分离接头24设置在风扇罩铰链梁一侧壁板上(与现有设计类似)。
根据吊挂结构和外形轮廓，确定可以设置垂直防火墙的位置以及外廓尺寸。同时搜集需要进行布置的系统管路线缆的接头形式和尺寸，以及穿墙密封件形式和尺寸，以备布置时权衡研究。确定风扇罩铰链梁结构形式以及备选的接口连接位置。
在上述实施例中，在吊挂前端设垂直防火墙时，周向采用防火橡胶封严条密封。液压和燃油接头接口布置在垂直防火墙上，防火墙为接口分离面。发动机液压和燃油管路从发动机左侧风扇机匣后侧穿过吊挂连接盒铰链梁，连接到防火墙上的接口。起动管分离卡箍接口设在吊挂连接盒铰链梁内，防火墙上设有穿墙密封件。灭火管喷嘴接口设在防火墙上或穿过防火墙，设在短舱内。馈电线1连接终端接口设在吊挂连接盒铰链梁内的发动机风扇机匣安装边上，单独穿过防火墙并设有密封件。馈电线1从发动机左侧风扇机匣前端穿过吊挂连接盒铰链梁，连接到连接终端。馈电线2连接器接口设在吊挂连接盒铰链梁专门的侧边结构壁板上，单独穿过防火墙并设有密封件。
信号类电缆连接器接口设在吊挂连接盒铰链梁专门的侧边结构壁板上，经过优化分为两股穿过防火墙并设有密封件。发动机信号类电缆从发动机右侧布置连接到吊挂连接盒铰链梁。
本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种飞机发动机系统，其包括吊挂和发动机，所述吊挂具有支架，所述发动机具有作为火区的风扇区和非火区，其特征在于，所述飞机发动机系统还包括：
垂直防火墙，其将发动机的风扇区与位于非火区的吊挂隔离开，所述垂直防火墙布置在所述吊挂的支架上，所述垂直防火墙到所述吊挂的支架的外边缘的距离小于100mm，所述防火墙的外轮廓与所述吊挂的外轮廓相对应；
其中，所述飞机发动机系统的液压管、燃油管和灭火管的接口以及供电电缆和信号线束的穿墙密封件设置在所述垂直防火墙上。
2.根据权利要求1所述的飞机发动机系统，其特征在于，所述防火墙采用不锈钢耐火立板结构构成。
3.一种飞机发动机的风扇区机械接口的设计方法，其特征在于，包括步骤：
(1)确定垂直防火墙在吊挂的支架上的位置，使垂直防火墙到吊挂的支架的外边缘的距离小于100mm；
(2)按照所述吊挂的外轮廓确定所述垂直防火墙的外轮廓；
(3)根据飞机发动机的液压管、燃油管和灭火管的管径确定液压管、燃油管和灭火管的接头的型号，根据飞机发动机的起动管的管径确定起动管的连接法兰和卡箍的型号以及起动管的穿墙密封件的尺寸，根据供电电缆和信号线束的数量和尺寸确定供电电缆和信号线束的穿墙密封件的数目和尺寸；
(4)根据液压管、燃油管和灭火管的接头的尺寸、起动管的穿墙密封件的尺寸和供电电缆和信号线束的穿墙密封件的尺寸，在所述垂直防火墙上确定系统管路线缆的布置方案；
(5)对未在垂直防火墙上设计分离接头的系统进行布置，其中起动管的分离法兰设置在发动机的风扇罩的铰链梁的内部，供电线缆和信号线束的分离接头设置在发动机的风扇罩的铰链梁一侧的壁板上。
4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述垂直防火墙到所述吊挂的外边缘的距离为30～50mm。
5.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述垂直防火墙的外轮廓与所述吊挂的外轮廓相同。
6.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述液压管、燃油管和灭火管的接头的接口在所述防火墙上的位置与所述吊挂的外轮廓的间距应大于15mm。
7.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，在步骤(4)中，将液压管和燃油管的接头布置在所述垂直防火墙的表面的一部分上，将起动管、灭火管的接头和供电电缆和信号线束的穿墙密封件混合布置在所述垂直防火墙的表面的另一部分上。
8.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，在步骤(4)中，将燃油管和液压管的接头布置在所述垂直防火墙的表面的一部分上，将灭火管的接头和供电电缆和信号线束的穿墙密封件布置在所述垂直防火墙的表面的另一部分上，并将起动管布置于所述一部分和所述另一部分之间。
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