CN103732494A - 涡轮喷气发动机机舱支撑结构的复合梁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮喷气发动机机舱支撑结构的纵梁（500），所述梁主要由复合材料制成并大致呈L的形状，一方面其包括至少一个纵腹部（10），用于与连接发动机舱的塔架接触；另一方面包括至少一个底部（11），其特征在于，所述底部形成至少一个容纳部件（501），所述容纳部件（501）能够通过插入的方式与其关联的前框架和/或后框架的至少一端直接或间接地配合。

Description

涡轮喷气发动机机舱支撑结构的复合梁

技术领域

本发明涉及飞机发动机机舱的领域，更为特别地涉及推力反向器的支撑结构，特别是格栅推力反向器。

背景技术

如已知的，飞机发动机通常是涡轮喷气发动机类型的，其被放置在发动机舱内部，所述发动机舱的其他功能包括：

‐提供用于发动机的气动整流罩，

‐能够将外部空气引入发动机，

‐能够将发动机连接至飞机。

通常，格栅推力反向器包括两个半罩，它们均可滑动地安装在被称为12点钟梁的纵向支撑半梁上，通常所述12点钟梁可枢转地安装在发动机舱的支撑桅杆上。

因此，发动机舱支撑件上的每个半梁的转动能够使每个半罩相对于用于维修操作的桅杆枢转。

下支撑梁也具有称为6点钟的梁，它包括两个可通过半罩的枢转来开启的半梁，因此两个半梁通常装配有将两个半结构彼此连接并锁定的装置。

每个6点钟半梁通常由环绕涡轮喷气发动机的内部结构连接至相应的12点钟半梁。

根据发动机舱的设计，12点钟梁可以是固定的，并且用于维修目的的半罩的开启可以通过整体平移所述滑动罩来完成。在这种情况下，也可以提供一种单个基本上圆周的活动罩，在这种情况下不再存在六点钟梁。

支撑结构或梁通常还装配有导轨，所述导轨使每个半罩能够在其关联的半梁上滑动，每个半罩在被称为直接喷射位置的推力反向器位置和被称为反向喷射位置的推力反向器位置之间交替移动。

因此，通常，每个12点钟半梁在其外部表面具有一种能使关联的半罩（未示出）移动的主轨和次轨的结构，以及能使半梁铰接在关联发动机舱桅杆上的多铰链轭。

12点钟梁和6点钟梁通过被称为前框架的大致呈环形的结构相互连接，所述前框架通常由在发动机舱中间平面的每一侧上的所述相应半梁之间延伸的两个前半框架构成。

这种前框架设计为固定于发动机风扇壳体下游边缘的外围，因此有助于发动机舱不同部件和涡轮喷气发动机之间力的反作用和传输。

此外，在装配有格栅推力反向器设备的发动机舱的情况下，前框架也用于支撑推力反向器的所述叶片。

每个12点钟梁和与其关联的前框架部件的连接是通过在半梁的上游部分（相对于发动机舱中的气流方向）安装或整合的延伸件（例如，见文献FR2920192）的方式来完成的，并通过扣入前框架的相应容器来配合。这种前框架的容器通常称为“灰盘”。

一旦完成扣入，固定铆钉从而确保梁与前半框壁的延伸。

6点钟半梁具有大致相同的结构，除了它不包括铰链轭，但包括锁定轭和/或相应的锁定装置。

这种装配方法不完全令人满意，一方面因为它力只能从其截面的部分传递，另一方面是因为紧固件，例如铆钉是盲装的（只能从外部进入），这使装配和监控变得复杂。

特别是，使用这种装配方法，实际上，工作连接区域仅仅基本上是总装配高度的一半。

此外，更为频繁地使用复合材料，特别是用其生产所述梁和/或前框架的部分或整体，提出了有关材料纤维彼此之间的相对定向和连续性以优化力和强度的路径的问题。

很多专利申请都在寻求提供解决这些缺点的方案。具体的例子包括未公开的申请FR10/53338。

专利申请FR10/53338旨在提供一种飞机发动机舱的支撑半结构，其包括至少一个纵梁和一个前半框架，其特征在于所述梁和所述前半框架是由复合材料制成的，所述前半框架具有开启段，并且所述梁和所述前半框架形成单件。

通过单独的成型操作生产单件部件，所述成型操作例如利用已知的RTM（树脂传递模塑）或灌注技术，从而获得梁和与其关联的前半框架之间的复合材料纤维的连续性，用这种方法改善在这两个构件之间的力的传递。

通过以优化方式（在力的传递方向上）放置纤维，相对于铝块大大节省了重量。

此外，在这种单件部件中，显然在构件之间无需固定装置，这能够避免前述的装配和监控的问题。

本发明通过延长梁（或前半框架，取决于所考虑的替代）的延伸还使得在梁和其关联的前半框架之间的连接进一步远离在梁的12点钟腹部（大致垂直的）与其前半框架之间的恰好带电的过渡区域。

根据一种制造整合前框架梁的单件的方法，此装配设计为，在聚合和最终处理之前将子部件装配在一起来形成预型件，由此将部件制成单件。

更为特别地，梁结构大致呈L的形状，所述Ｌ的形状包括纵腹部和通常呈Ω形的底部。

通过将直角的迂回粘到梁结构的方式，将前框架与腹部整合并且在Ω形的底板的一个上游侧端附接到梁结构上。这种腹部可以通过紧固装配以及采用将前框架连接至风扇壳体的连接法兰来装配。

通常，许多组件利用直角端迂回来装配。

因此，在这些连接处，特别在连接至前框架的腹部，将力从所述前框架直接传递给桅杆，特别是利用上游的连接轭；因此，力沿着碳纤维弯曲为90°的传输线传递。

这样的力传输线不是最佳的。

前框架会在梁上产生扭转和牵引力。此时，该力经过垂直腹部。

用于连接风扇壳体的法兰在梁上产生有效的牵引力。此时，该力经过垂直腹部，并且仅经过梁的Ω型底板。

因此，唯一的纤维连续性标准似乎是不够的，有必要再进一步改进这样的机舱支撑结构中的力的传输。

发明目的

为此，本发明涉及一种涡轮喷气发动机机舱支撑结构的纵梁，该梁主要由复合材料制成，并且大致呈L的形状，一方面所述Ｌ的形状至少包括一个设计为与机舱的附接塔架相接触的纵腹部，另一方面包括至少一个底部，其特征在于，所述底部形成至少一个容纳部件，通过插入的方式，所述容纳部件能够与关联的前框架的至少一端直接或间接地配合。

因此，通过所述梁的直接成形，特别它的底部，从而至少部分形成连接灰盘和前框架的等价物，复合材料的纤维充分地参与最佳的反作用力。此外，材料的纤维可以渐渐形成平缓的坡和曲线，从而避免纤维沿力的路径明显和突兀的变化。

有利地，梁的底具有顶板和底板。

根据第一可选实施方式，容纳部件具有中空的形状，称为凹部件，它能够与相应的前半框架的所谓的凸形状配合。

根据第二可选实施方式，容纳部件具有所谓的凸形状，它能够与相应的前半框架的所谓的凹形状相配合。

有利地，容纳部件整合能够容纳前框架的相应部分的灰盘。事实上，可以提供一种梁的容纳部件围绕其配置的中间部件。

此外，容纳部件能够容纳梁和前框架之间互补的紧固件。

有利地，容纳部件具有多边形的截面。它可以为大致呈圆形的截面，但这样的截面不太适用于反作用力的力矩。

优选地，其为12点钟梁。

值得注意的是，虽然发明提及前框架，该术语首先是指相应的结构。特别地，其也可指格栅叶片的后框架。

本发明还涉及一种用于飞机发动机机舱的支撑半结构，包括至少一个纵梁和一个前半框架，其特征在于，所述梁是根据本发明的梁。

有利地，梁和前框架通过在复合材料最终聚合之前插入接收部件中而连接，从而形成单件半结构。

同样有利地，半结构包括根据权利要求1-7中任一项所述的12点钟梁和/或6点钟梁，前框架和/或后叶片框架以及后框架和前框架之间的可选连接加强件，前框架和/或后框架通过在复合材料最终聚合之前插入梁的容纳部件中而连接，以形成单件半结构。

加强件通常具有适用于前框架和后叶片支撑框架之间的力的几何形状，并将其加入（在聚合之前或之后）以改进由此形成的结构的强度。将这些加强件优选地安装在反向器开口驱动器和/或叶片之间。这些加强件有利地采用气动外形，因此不会阻碍反向操作中的气流。如果叶片和半结构的材料具有同样的膨胀系数，可以整合后框架。

最后，本发明涉及一种飞机发动机的机舱，其特征在于，包括至少一个根据本发明的结构。

附图说明

参考附图，根据以下的描述可以更好地理解本发明，其中：

-图1是根据现有技术的梁和前框架之间的连接件的示意图。

-图2是根据第一种改进并记载在申请FR10/53338中的由复合材料制成的梁和前框架之间的连接件的示意图。

-图3和图4分别是根据本发明的梁的前视立体图和后视立体图。

-图5是图3和图4的梁的组成构件的分解状态视图。

-图6和图7分别是具有闭合截面和具有开启截面的梁的可选实施例的结构图。

在所有这些附图中，相同或相似的附图标记代表相同或相似的构件或构件组。

具体实施方式

图1和图2涉及现有技术的构件。

通常地，如前文所述，涡轮喷气发动机机舱的下游推力反向器部分的支撑结构的传统配置包括：

-两个各自位于塔架一侧的12点钟梁1，它们用于将发动机舱连接至飞机机翼，和

-两个前半框架3，它们分别连接至两个12点钟梁1，并且在两个6点钟梁处与下部部件结合，所述两个6点钟梁通过连接装置彼此连接。

如前所述，在为了维修目的纵向开启结构的情况下，两个前半框架仅形成单一的前框架，并且省去了6点钟梁。

因此，该梁和前框架形成支撑结构，该结构用于支撑格栅叶片以及推力反向器设备的活动罩。

图1以图示说明了，根据现有技术，用前半框架3装配12点钟梁1。根据现有技术，这些构件主要由铝结构制成。

通常，12点钟梁具有L型结构，所述Ｌ型结构具有纵腹部10，所述纵腹部10设计为固定于附接塔架和底部11。

前半框架3具有局部环形的形状，它具有大致为C形截面，并装备有前框架盒31。

如图1所示，12点钟梁12至前半框架3的连接通常通过提供延伸件12来实现，延伸件12被称为灰盘，其扣入具有相应形状的在前框架盒31的空腔中。

一旦完成扣入，固定紧固件（未示出）以使梁1的延伸12固定于前框架盒31的壁。

如前所述，这种装配方法不完全令人满意，一方面因为它使得力只能在其截面的部分传递，另一方面是因为要盲装铆钉（即，只能从外部进入），这使得装配和监控变得复杂。这种装配方法也需要很长的校准操作（垫片的加工时有偏差），因此花费很高。

申请FR10/53338所包含的改进在图2中示出。

在此实施例中，复合梁具有底部11，所述底部11具有Ω型的结构，它包括顶板11a和底板11b。

在该构造中，将由复合材料制成的梁100装配到前框架300，前框架300也由复合材料制成，其不再包括前框架主体31。

梁100和前框架300之间的连接是通过在具有开口部分的梁的过渡区域119和相应的也具有开口部分的前框架的过渡区域319之间的重叠来完成的。这种连接是通过粘接或铆接来完成的。在复合材料的最终聚合之前通过装配将组件制成单件。

在具有12点钟梁100和前半框架300的单件中形成过度区域119，使得能够从Ｌ形截面过渡为Ｃ形截面。然而，这种过渡是通过使复合材料的纤维弯曲90°来完成的，就沿纤维传递力来说这种方式不是最优的。

在图3至图5中示出根据发明的梁500。通常，这种梁300具有L形结构，该结构一方面包括装配有用于引导活动推力反向器罩的纵向导轨15的纵腹部10，另一方面包括底部11。纵向加强件16可用作铰链轭，其通常沿着腹部10和底11之间的梁设置。

这种梁主要由复合材料制成。

根据发明，梁的底11被配置以形成至少一个容纳部件501，其能够通过插入相关联的前框架的至少一端的方式直接或间接地配合。

更为特别地，底被配置来重塑为灰盘的形状以容纳前框架。

这使得该纤维逐渐朝向期望的形状变形。

图5是梁500的不同组成构件的分解状态视图。每个构件在复合梁500最终聚合之前与其他构件装配构成预成型成品。

如图5所示，容纳部件501容纳连接灰盘502，其形成突起以容纳前框架，所述前框架会有相应的中空开口形状。传统的紧固件，例如铆钉类型的，可以提供两个结构之间的连接。

延伸件503也可以提供来关闭梁的底11并确保它与前框架相应的端部部分地重叠，从而进一步强化连接。

延伸件503可以特别地作为将梁连接至具有风扇罩的凸缘系统的直接连接件，其通常被称为J环。因此，所述底部，更具体为所述梁500的底部的底板和顶板，连接至所述J环作为前框架的延伸，使力直接通过梁500传递。

延伸件503也可以容纳两个12点钟梁之间用于连接连接杆的轴。

可选地，可以提供一种容纳部件501，其具有所谓凹形的中空体，能够与相应的前半框架的所谓凸形相配合。

也可以在梁500和前框架最终聚合之前完成插入，因此，能够实现单件装配。所述连接可以在最终聚合之前通过粘合、缝合等方式完成。在此情况下，当然不再需要使用铆钉进行紧固。

这种插入能够提供一种比之前述L型重叠连接欠灵活的连接，因此使得力的反作用和传递更好。此外，纤维不需苛刻地弯曲到90°。

优选地，容纳部件和插入件可以做成具有多边形截面的形状。

图6是具有闭合部分的梁的结构图，具有通过局部变形而获得的中空容纳部件，其形状适合于适当地对力产生反作用，尤其是被拖拽时，尤其是能容纳如前所述的灰盘类型的中间容纳部件。后叶片框架可以具有这样的形状，能够直接将其整合到中空形状中，无需添加灰盘。通过在复合材料最终聚合前可以将组件装配为单件。

这种形成类型更适合用于固定后叶片框架。

图7是具有闭合部分的梁的结构图，所述闭合部分梁具有通过切割而获得的中空容纳部件。梁的凹构件安装作为前框架的延伸，其通过粘合和/或缝合的方式装配。

虽然用一个具体的实施例描述本发明，但它绝不仅局限于上述实施例而是包括落入本发明的保护范围内的所描述的方案的所有技术等同及它们的组合。

Claims (11)

1.一种涡轮喷气发动机机舱支撑结构的纵梁（500），所述梁主要由复合材料制成，且其大致呈L的形状，一方面其包括至少一个纵腹部（10），所述纵梁腹用于与机舱的附接塔架接触，另一方面其包括至少一个底部（11），其特征在于，所述底部形成至少一个容纳部件（501），通过插入的方式，所述容纳部件（501）能够与关联的前框架的至少一端直接或间接地配合。

2.根据权利要求1所述的梁（500），其特征在于，所述容纳部件（501）具有称为凹形的中空形状，所述中空形状能够与前半框架的相应的所谓凸形状相配合。

3.根据权利要求1所述的梁（500），其特征在于，所述容纳部件（501）具有所谓凸形状，能够与前半框架的相应的所谓凹形状相配合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的梁（500），其特征在于，所述容纳部件（501）整合灰盘（502），所述灰盘（502）能够容纳所述前框架的相应部分。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的梁（500），其特征在于，所述容纳部件（501）能够容纳梁和前框架之间的互补紧固件。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的梁（500），其特征在于，所述容纳部件（501）具有多边形的截面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的梁（500），其特征在于，所述梁是12点钟梁。

8.一种飞机发动机舱的支撑半结构，包括至少一个纵梁（500）和至少一个前半框架，其特征在于，所述梁是根据权利要求1-7中任一项所述的梁。

9.根据权利要求8所述的半结构，其特征在于，在复合材料最终聚合之前所述梁（500）和前框架通过插入所述容纳部件（501）中而实现连接，从而形成单件半结构。

10.根据权利要求9所述的半结构，其特征在于，所述半结构包括根据权利要求1-7中任一项所述的12点钟梁（500）和/或6点钟梁、前框架和/或后叶片框架、以及可选的后框架和前框架之间的连接加强件，所述前框架和/或后框架通过在复合材料最终聚合之前插入梁的容纳部件（501）中而实现连接，从而形成单件半结构。

11.一种用于飞机发动机的机舱，其特征在于，其至少包括一个根据权利要求8至10中任一项所述的结构。

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