CN103518040B - 通过径向u形夹底座和连杆从排气壳体悬挂的涡轮喷气发动机冷却系统流道 - Google Patents

Abstract

旁路涡轮喷气发动机，包括连杆（3）所支撑的圆柱形冷却流流道，该连杆在连接点（4）连接排气壳体（1）的圆柱形外壳环，其特征在于排气壳体的连接点是U形夹底座，其凸耳从所述外壳环径向地延伸，所述U形夹底座的钻孔在外壳环的母线方向上定向。

Description

通过径向U形夹底座和连杆从排气壳体悬挂的涡轮喷气发动机冷却系统流道

技术领域

本发明的领域是涡轮喷气发动机和在其各个构件部分之间提供连接的部件的领域。更特别地，它涉及在双流（旁路）涡轮喷气发动机中确保冷却流流道的机械完整性的部件。

发动机，诸如涡轮喷气发动机，通过连接到属于该飞机结构的支柱或吊架上，可以安装在飞机上各个点上。由此，它可以悬挂在机翼结构下方，固定于机身，通常在后部，或者通过适合的连接装置安装在尾翼。这些连接装置具有传递飞机的发动机和结构之间机械载荷的作用。所考虑的载荷尤其是沿着垂直轴线Z的发动机的重量，沿着发动机的轴线X的其推力和沿着横向轴线Y的侧向气动载荷。待要被传递的载荷也包括与绕着发动机轴线的转动扭矩作用的需要。这意味着也需要能够不传递给支柱，而吸收由例如，热膨胀或收缩所引起的维度变化而引起的飞行的各个阶段期间发动机所经历的变形。

例如，在涡轮风扇发动机的情况下，一种悬挂的方法是使用前部悬挂或连接和后部悬挂或连接，将发动机连接到属于飞机机翼结构的支柱上。前部悬挂特别地固定于风扇壳体下游的中间壳体和主流排气壳体的后部悬挂。这两个构件组成涡轮机组的结构部件，通过它们吸收所有的力。现代的涡轮喷气发动机是具有高的旁路比率的双流涡轮机组，通过单个压气机级所压缩的次级或旁路气流称为风扇。一旦离开该级，通过管道直接地将其引导到喷嘴中以有助于发动机所产生的推力。由此，它在壳体所界定的发动机主转轴和冷却流流道（通常其英语表示为首字母缩略词OFD，其表示外部风扇管道）之间流动。因为重量的原因，该管道通常由复合材料制造。该管道通过位于其两个纵向端的连接固定于发动机，第一固定出现在围绕风扇的壳体的上游，第二个出现在排气壳体所支撑的支撑环的后部。

通常，使用穿过冷却流的臂实现支撑环和该排气壳体之间的连接。在更最近的实施方式中，也可以使用异形连杆进行连接，该异形连杆在一方面连接外部风扇管道和另一方面连接排气壳体，允许专门用于该连接的重量的显著节约。在连杆连接的这种情况下，使用连杆，通常是它们中成对对齐的6或8个的网格进行连接，该连杆连接在支撑环的3个或4个点，如图2中所示。

通过组件连接排气壳体的连杆是本领域已知的，该组件包括在排气壳体上从壳体径向地运转的销轴和在连杆上在其端部之一中所制造的钻孔。尽管这种组件给予了连杆在与壳体正切的平面中转动的自由度和允许由于膨胀所引起的壳体和外部风扇管道的相对轴向移动，但是它确实需要在排气壳体上添加轮毂和衬垫，以及用于承载载荷的衬垫和螺钉的应用。结果，它具有需要管理的更多数量的部件和服务更复杂的缺点。

本发明的目的是通过提出在支撑外部风扇管道的环和排气壳体之间的一种类型的连接来克服这些缺点，其不具有现有技术的缺点和提供了排气壳体相对于外部风扇管道的相对移动的更多可能性。

为此，本发明的主题是旁路涡轮喷气发动机，其包括连杆所支撑的圆柱形外部风扇管道，该连杆在连接点连接排气壳体的圆柱形外壳环，其特征在于排气壳体的连接点是U形夹底座，其凸耳从所述外壳环径向地延伸，所述U形夹底座的钻孔在外壳环的母线方向上定向。

该U形夹底座给予了连杆的网格在径向平面中变形的自由度，并且防止过多的载荷穿过连杆。

有利地，连杆在与所述外壳环切线或接近切线处遇见所述外部风扇管道。切向方向允许连杆传递给排气壳体的载荷沿着排气壳体的外壳环的中性轴线而被定向。理想地，方向完美地与外壳环正切，但是因为组件的机械完整性的原因，它可以与该理想的方向有轻微偏向。

优选地，有两个组合成一对和定位在外壳环周缘上的偶数个U形夹底座，这样固定于两个相关U形夹底座的连杆在所述外部风扇管道上遇到一个相同的点。这种布置使得外部风扇管道和排气壳体的相对变形更容易，并且由此有利于减少穿过连杆的载荷。

有利地，U形夹底座以这种方式定位，以至于同一对的每个U形夹底座紧接着相邻对的U形夹底座的一个而被定位。

在一个特定的实施方式中，U形夹底座的对数等于3，所有连杆一起形成三角形，其顶点位于所述外部风扇管道上。

在另一实施方式中，U形夹底座的对数等于4，所有连杆一起形成正方形，其顶点位于所述外部风扇管道上。

有利地，排气壳体在其周缘上具有至少一个凹部，在该凹部的底部中，这样定位相对应的U形夹底座，以至于所述U形夹底座的钻孔对齐任一个所述凹部上所述外壳环所形成的圆柱体。通过这种方式，穿过连杆的载荷传递给排气壳体，没有杠杆臂，并且因此没有对快速固定在壳体上的U形夹底座的机械完整性有害的扭矩。

优选地，连杆与外部风扇管道的连接点轴向地位于排气壳体的外壳环的U形夹底座的上游。这种构造允许发动机的主转轴在大于外部风扇管道膨胀的膨胀的作用下延长，同时具有连杆的简单拉伸，而没有任何径向载荷将出现，如果不是这种情况，当在壳体上和管道上的其连接点径向对齐时，具有与传递相关的加固点。

有利地，U形夹底座的钻孔沿着涡轮喷气发动机的转动轴线定向，并且连杆是球形端连杆，这允许它们相对于U形夹底座具有一些轴向行进。

本发明也描述了涡轮喷气发动机排气壳体，其包括圆柱形外壳环，用于连杆的连接点定位在其周缘上，连杆用于支撑所述涡轮喷气发动机的外部风扇管道，所述连接中至少一个是U形夹底座，其凸耳从所述外壳环径向地延伸。

该凸耳底座给予连杆的网格在径向平面中的自由度，以变形和防止连杆中发展过多的载荷。

所述U形夹底座的钻孔有利地定向在外壳环的母线方向上。

所述的外壳环优选地包括在其周缘上的至少一个凹部，在该凹部的底部中，U形夹底座以这种方式定位以至于它的钻孔对齐任一个所述凹部上所述外壳环所形成的圆柱体。

在下面，通过参考所附的示意性附图的纯示例性和非限制性实施例所给出的本发明的一个或多个实施方式的解释性详细描述的过程期间，可以更好地理解本发明，并且其目的、细节、特征和优点将更清楚地显而易见。

在这些图中：

图1是在排气管道和外部风扇管道之间具有连杆连接的旁路涡轮喷气发动机的示意图。

图2是根据本发明一个实施方式的排气壳体的立体图，通过连杆的网格连接涡轮喷气发动机的外部风扇管道支撑环。

图3是图2的排气壳体的详细视图。

图4是图2的排气壳体的部分剖面图。

图5是根据本发明的第二实施方式的排气壳体的立体图。

图1是旁路涡轮喷气发动机的程式化示意图，其包括风扇101，在其下游端包括排气壳体1的主要核心102，和尾椎103，该排气壳体有助于发动机的结构。流过主要核心的主流在围绕尾椎的主喷嘴104喷出，而来自于风扇的次级或旁路流在其下游由终止于次级喷嘴106的外部风扇管道105引导。外部风扇管道105通过连杆3的网格连接排气壳体1，该连杆相对于发动机的径向平面倾斜，外部风扇管道的连接定位在排气壳体的连接的上游。

图2表示支撑环2所环绕的排气壳体1，用于在下游侧上保持该涡轮喷气发动机的外部风扇管道105。通过一组6根连杆3，与该保持相关的载荷被传递给排气壳体，该连杆的一端固定于环2，另一端通过U形夹底座形式的附件固定于排气壳体1。如图中所示，连杆3正切于排气壳体1成对地布置，由此形成三角形，其顶点位于支撑环2上。它们具有直线形状，在用于接收U形夹底座的枢轴的两个眼形端部件之间延伸，该底座中的一个定位在排气壳体1上，另一个定位在支撑环2上。每个眼是钻孔和装配有相应的U形夹底座通过的壁旋转部件，给予连杆在与排气壳体1正切的平面中转动的自由度。至于其直线部件，这是扁平的，这样它可以被异形化以提供对它们通过的次级空气流至少可能的抵抗。为了降低成本的目的，通过标准化涡轮机组中的构件，连杆3显示了相对于它们直线部分的中平面的对称性，具有相同形状的眼和具有对称轮廓的直线部分的轮廓；因此，每个眼同样地可以定位在排气壳体1或在支撑环2处。

图3示意了排气壳体1的部分，具有由上游凸缘12和下游凸缘13所限定的其外壳环11，用于将其连接主要核心102的相邻部分。外壳环11在其周缘上具有6个U形夹底座4，它们并排地成对定位和用作连杆3的连接点，该连杆保持外部风扇管道105，如之前所述。为了排气壳体1的机械完整性的原因，U形夹底座面向该壳体的臂定位，该臂穿过主流和将外壳环固定于内壳环和内部部件，该内部部件支撑轴在其中转动的轴承。

这些U形夹底座4的凸耳相对于外壳环11径向地定向，并且在其周缘上延伸，这样穿过它们的枢轴（未示出）在基本上轴向方向上运转（参考发动机转动的轴线）。这种构造给予了连杆3在径向平面上的自由度，允许6根连杆所形成的三角形变形和防止这些连杆使其不是必须承载弯曲载荷。因此，不必考虑这种弯曲载荷就可以计算它们的维度，因此允许它们质量的相应减少。

应该注意到，在图3和图4中所示的实施方式中，每个U形夹底座定位在外壳环11中所制成的凹部5中。图4更详细地表示如何U形夹底座4定位在该凹部5中。外壳环11，其整体形状或多或少是绕着发动机旋转轴线的旋转圆柱体，在6根连杆3所连接的点具有形成凹部5的凹入，该凹部在U形夹底座4的每侧上周向地延伸和从外壳环的中间朝向其上游12和下游13凸缘轴向地延伸。U形夹底座的凸耳因此在凹部的底部中固定于外壳环，在不存在凹部的区域，其具有降低U形夹底座4的钻孔6和使它径向地更接近外壳环11的半径的作用。因为该凹部，通过穿过钻孔6的枢轴而固定于U形夹底座4的连杆3在与外壳环11正切的周缘方向上施加其张力或推力，意味着周缘远离凹部。外壳环在它的轴线方向上直接地作用于这些载荷，而不是偏移，该偏移将要产生对其机械完整性有害的杠杆臂和扭矩。

图5表示根据本发明的外壳环的可替换形式。在该第二实施方式中，U形夹底座4再次沿着外壳环11的周缘延伸，并且具有径向地定向的它们的凸耳。相比较，因为排气壳体1更简单制造的原因，外壳环11没有U形夹底座4所连接的凹部。这些底座从周缘突出，维持引导它们的钻孔轴向地的方向。通过更容易制造和相关成本利益补偿由于杠杆臂所引起的损失，该杠杆臂用于通过连杆3所传递的载荷。

为了提供连杆组网格在轴向方向中移动的自由，以及由此允许主要核心膨胀，定向连杆3，这样在装配时它们不完美地径向，该主要核心在使用时以高于外部风扇管道的温度运转。这些连杆与外部风扇管道105的连接，即，实际上支撑环2的位置，定位在排气壳体1的U形夹底座4的稍微上游。这种构造，在图1中已经放大，通过允许连杆延伸和反映主要核心的向后移动，避免了连杆3中过多的压缩应力。主要核心的膨胀，这实际上引起排气壳体1相对于支撑环2向后移动，并且由此引起连杆3相对于它们的保持U形夹底座转动，无论这是在支撑环所支撑的U形夹底座还是在排气壳体1的U形夹底座4。这种移动可能一方面是由于连杆的直线部分的纵向弹性，另一方面由于它是球端连杆的事实所引起，即，球端提供了连杆的直线部分和眼之间的连接。

Claims (9)

1.一种旁路涡轮喷气发动机，其包括连杆(3)所支撑的圆柱形外部风扇管道(105)，该连杆在连接点连接排气壳体(1)的圆柱形外壳环(11)，其特征在于，排气壳体的连接点是U形夹底座(4)，其凸耳从所述外壳环径向地延伸，所述U形夹底座(4)的钻孔(6)在外壳环(11)的母线方向上定向。

2.如权利要求1所述的涡轮喷气发动机，其中连杆在与所述外壳环切线处遇见所述外部风扇管道(105)。

3.如权利要求1所述的涡轮喷气发动机，其中有两个组合成一对和定位在外壳环(11)周缘上的偶数个U形夹底座(4)，这样固定于两个相关U形夹底座(4)的连杆在所述外部风扇管道(105)上遇到一个相同的点。

4.如权利要求1所述的涡轮喷气发动机，其中U形夹底座(4)以这种方式定位，以至于同一对的每个U形夹底座紧接着相邻对的U形夹底座(4)的一个而被定位。

5.如权利要求3或4所述的涡轮喷气发动机，其中U形夹底座(4)的对数等于3，所有连杆(3)一起形成三角形，其顶点位于所述外部风扇管道上。

6.如权利要求3或4所述的涡轮喷气发动机，其中U形夹底座(4)的对数等于4，所有连杆(3)一起形成正方形，其顶点位于所述外部风扇管道上。

7.如权利要求1所述的涡轮喷气发动机，其中排气壳体在其周缘上具有至少一个凹部(5)，在该凹部的底部中，这样定位相对应的U形夹底座(4)，以至于所述U形夹底座(4)的钻孔(6)对齐任一个所述凹部上所述外壳环所形成的圆柱体。

8.如权利要求1所述的涡轮喷气发动机，其中连杆与外部风扇管道的连接点轴向地位于排气壳体(1)的外壳环(11)的U形夹底座(4)的上游。

9.如权利要求1所述的涡轮喷气发动机，其中U形夹底座(4)的钻孔沿着涡轮喷气发动机的转动轴线定向，并且其中连杆(3)是球形端连杆，这允许它们相对于所述U形夹底座(4)具有一些轴向行进。