CN107021234B - 包括呈钩环形式的后发动机附接件的飞行器的发动机组件 - Google Patents

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Abstract

为了减小飞行器的发动机组件(1)的总质量，飞行器的发动机组件包括一组后发动机附接件(7a)，其包括：第一钩环(7a1)，第一钩环(7a1)铰接在被固定至发动机(10)的支架上并且铰接在与两个侧面板(24)中的一个侧面板制成为一体件的支架上，钩环(7a1)沿着竖向方向(Z)定向；第二钩环(7a2)，第二钩环(7a2)铰接在被固定至发动机(10)的支架上并且铰接在与两个侧面板(24)中的另一个侧面板制成为一体件的支架上，第二钩环(7a2)沿着竖向方向(Z)定向；以及用于横向地传递载荷的第三钩环(7a3)，第三钩环(7a3)相对于竖向方向(Z)倾斜，并且铰接在被固定至发动机(10)的支架上并且铰接在固定至主结构件(6)的支架上。

Description

包括呈钩环形式的后发动机附接件的飞行器的发动机组件
技术领域
本发明涉及飞行器的发动机组件领域，飞行器的发动机组件包括发动机、发动机安装吊架和用于将发动机安装在安装吊架的主结构件上的装置。
本发明还涉及配装有这种发动机组件的飞行器。本发明优选地适用于商用飞行器。
背景技术
在现有飞行器中，诸如涡轮喷气发动机的发动机通过被称为“EMS”(发动机安装结构件)或也被称为安装吊架的复杂的安装装置而悬挂在机翼下方。通常采用的安装装置具有被称为主结构件的刚性结构件。这种主结构件形成箱体，即，这种主结构件是通过组装上翼梁和下翼梁而形成的，所述上翼梁和下翼梁通过定位在箱体中的多个横向加强肋而连接在一起。翼梁沿着顶面和底面布置而侧面板沿着侧向面封闭所述箱体。
以已知的方式，这些吊架的主结构件设计成允许由发动机产生的静态和动态载荷——如重力、推力或不同的动态载荷——传递至机翼。
在现有技术的已知解决方案中，通常通过由前发动机附接件、后发动机附接件和用于传递推力载荷的装置构成的安装装置来确保发动机与主结构件之间的载荷的传递。图1中示出了后发动机附接件的构造的常规示例。
后发动机附接件7a将发动机的排气壳体连接至安装装置的呈箱形的主结构件6。为此，附接件7a包括本体100以及铰接在发动机附接件本体和排气壳体上的多个钩环102。更准确地说，本体100 包括沿竖向方向叠置的两层梁。这些梁包括通过螺栓固定在下翼梁的外表面上从而封闭主结构件(箱体)6的一个或更多个上梁104 以及通过螺栓固定至上梁104的一个或更多个下梁106。该下梁以铰接的方式承载钩环102。更通常地，上梁被称为“中间配件”，然而通常采用更通常被称为“发动机梁”的一般的单个下梁。应指出的是在发动机的拆卸期间，例如为了执行维修操作，在位于保持固定至箱体的上梁与经由钩环102保持固定至发动机的下梁之间的以 108指示的接合部的区域中执行分开。
尽管已经证实这种解决方案在许多方面是符合要求的，然而仍存在改进的空间。具体地，存在对减小飞行器的发动机组件的总质量和/或改进载荷在发动机与安装吊架的主结构件之间的传递的需要。
发明内容
本发明的目的是提出一种飞行器组件，该飞行器组件至少部分地解决了现有技术的解决方案中遇到的上述问题。
为此，本发明涉及一种飞行器的发动机组件，其包括发动机和用于将发动机安装在飞行器的结构件上的吊架，所述吊架包括形成箱体的主结构件，箱体通过由位于箱体内的多个横向加强肋连接在一起的下翼梁和上翼梁形成，箱体通过两个侧面板被侧向地封闭，发动机组件还包括用于将发动机安装在安装吊架的主结构件上的装置。
根据本发明，所述安装装置包括一组后发动机附接件，其包括：
-第一钩环，所述第一钩环在第一钩环的一个端部处铰接在被固定至发动机的支架上，并且在另一个端部处铰接在与封闭箱体的两个侧面板中的一个侧面板形成为一体件的支架上，所述第一钩环沿着发动机组件的竖向方向定向并且沿着沿发动机组件的横向方向定向的铰接轴线铰接在第一钩环的相关支架上；
-第二钩环，所述第二钩环在第二钩环的一个端部处铰接在被固定至发动机的支架上，并且在另一个端部处铰接在与封闭箱体的两个侧面板中的另一个侧面板制成为一体件的支架上，所述第二钩环沿着发动机组件的竖向方向定向并且沿着沿发动机组件的横向方向定向的铰接轴线铰接在第二钩环的相关支架上，所述第一钩环和所述第二钩环布置成由发动机组件的竖向且横向的平面穿过；以及 -用于横向地传递载荷的第三钩环，所述第三钩环相对于竖向方向倾斜并且由所述竖向且横向的平面穿过，所述第三钩环在第三钩环的一个端部处铰接在被固定至发动机的支架上，并且在另一端部处铰接在被固定至吊架的主结构件的支架上。
本发明值得注意之处在于：由于上述钩环，允许来自发动机的载荷更有效且更直接地沿吊架的主结构件的方向传递。提出的布置特别地允许通过因载荷被直接引入在这些侧面板中而使所述侧面板承受更大压力来将载荷更好地分布在箱形的主结构件上。除了减小所述一组后发动机附接件的总质量的优点之外，还实现了与改进载荷传递相关的这个优点。事实上，不再需要如现有技术的结构方案中出现的那样竖向地叠置横向梁，并且不再需要在结构部件的通过螺栓连接的接合部处进行机械地加强。
本发明优选地具有单独或组合考虑的下面可选特征中的至少一个特征。
所述第三钩环相对于竖向方向以约30°至60°倾斜。
所述第三钩环沿着沿发动机组件的纵向方向定向的铰接轴线铰接在其相关支架上。
对于第一钩环和第二钩环中的每一者，铰接在与相关的侧面板制成为一体件的支架上的端部还铰接在被固定至吊架的主结构件的附加支架上，所述支架和附加支架彼此面对从而形成U形钩。
所述附加支架与箱体的横向加强肋中的一个横向加强肋制成为一体件。替代性地，附加支架可以以固定的方式安装在该肋上。
固定至吊架的主结构件的铰接有第三钩环的支架与箱体的横向加强肋中的一个横向加强肋制成为一体件，并且优选地呈U形钩的形式。同样在这里，该支架可以替代性地以固定的方式安装在肋上。
所述第一钩环、所述第二钩环和所述第三钩环被连接至发动机的排气壳体。
所述一组后发动机附接件还包括至少一个安全钩环，所述至少一个安全钩环仅在第一钩环、第二钩环和第三钩环中的至少一者发生故障的情形下承受压力。由于这个特点，可以在用于在正常操作条件下传递载荷的第一钩环、第二钩环和第三钩环中的任一者受到损坏的情况下获得用于传递这些载荷的所谓的“故障保护”功能。
例如，至少一个安全钩环与第三钩环交叉，从而在后视图中形成X形组件。
所述安装装置还包括前发动机附接件以及用于传递沿着发动机组件的纵向方向定向的推力载荷的装置。
优选地，所述一组后发动机附接件、所述前发动机附接件和所述推力载荷传递装置是形成均衡的载荷传递系统的发动机安装装置。
推力载荷传递装置包括：
-支承件，所述支承件在箱体的外侧固定至所述箱体；
-用于传递推力载荷的两个侧向杆；以及
-铰接在支承件上的舵杆，两个侧向杆分别铰接在舵杆的两个相反端部上。
所述支承件布置在所述一组后发动机附接件的前面。替代性地，所述支承件可以结合在这一组后发动机附接件中。
所述发动机为双轴涡轮风扇发动机。
最后，本发明还涉及包括有至少一个如上所述的发动机组件的飞行器。
本发明的其他优点和特征通过下面给出的非限制性详细描述将变得清晰。
附图说明
将参照附图提供本说明书，在附图中：
-图1(已经描述过)示出了根据现有技术的包括安装吊架和后发动机附接件的飞行器的发动机组件；
-图2示出了配装有根据本发明的发动机组件的飞行器；
-图3示出了根据本发明的优选实施方式的在前述附图中所示的发动机组件的示意性侧视图；
-图4示出了用于图3中所示的组件的一组后发动机附接件的立体图；
-图5示出了这一组后发动机附接件的后视图；
-图6示出了这一组后发动机附接件的侧视图；以及
-图7是以示意的形式示出经由用于将发动机安装在吊架上的装置来传递载荷的视图。
具体实施方式
参照图2，图2示出了包括机身3的飞行器200，机身3上固定有两个机翼元件2(图2中仅可见一个机翼元件)，每个机翼元件都承载根据本发明的发动机组件5。该发动机组件5包括诸如涡轮喷气发动机的双轴涡轮风扇发动机10以及用于安装发动机10的吊架 4。
参照图3，图3更详细地示出了发动机组件5中的一个发动机组件。该附图示出了机翼元件2、涡轮喷气发动机10以及安装吊架4。此外，提供了用于将吊架4安装在机翼元件2上的装置8以及用于将涡轮喷气发动机10安装在吊架上的装置7a、7b、7c。这些安装装置7a至7c、吊架4以及涡轮喷气发动机10形成根据本发明的发动机组件5。
定位在吊架4与机翼元件2之间的接合部处的安装装置8是以传统方式形成的。因此，不再对安装装置8进行更详细地描述。
对于安装装置7a至7c而言，安装装置7a至7c由一组后发动机附接件7a、推力载荷传递装置7b以及前发动机附接件7c构成。在这种连接方式中，应当指出的是吊架的也被称为主结构件6的刚性结构件的前端部经由前发动机附接件7c固定至涡轮喷气发动机10的中间壳体15的外部护罩13。该护罩13在风扇壳体17的轴向延伸部中以相同的直径大致向后延伸。替代性地，前发动机附接件 7c可以安装在风扇壳体17上，风扇壳体17更靠近涡轮喷射发动机 10的纵向轴线30。
在下面的整个描述中，根据约定意义，方向X与吊架4的纵向/ 轴向方向相对应，其还可以与涡轮喷气发动机10和发动机组件5 的纵向方向相同。该方向X与该涡轮喷气发动机10的纵向轴线30 平行。此外，方向Y与相对于吊架4成横向地定向的方向相对应，并且还可以与涡轮喷气发动机10和发动机组件5的横向方向相同，而方向Z与竖向方向或高度相对应。这些三个方向X、Y和Z相互正交并且形成直角坐标系(direct axis system)。
此外，术语“前”和“后”应当相对于通过涡轮喷气发动机10 施加推力之后发生的飞行器的向前运动的方向来理解，该方向由箭头19示意性地表示。
仍参照图3，应指出的是，仅示出了安装吊架4的主结构件6。该吊架4的未示出的其他构成部件——诸如确保系统的分开和保持且同时支承空气动力整流罩的第二结构件——是现有技术中已知的构件。因此，不再提供其详细描述。
主结构件6主要由“箱体”构成，即，其通过组装上翼梁20和下翼梁22以及两个侧面板24(因是侧视图，仅一个侧面板24是可见的)而形成，这些构件20、22、24通过通常沿着平行的平面YZ 定向的内部横向加强肋23而连接在一起。这些肋优选地沿X方向均匀地分布在箱体内。
回到附接件装置7a至7c，推力载荷传递装置7b也是通过使载荷沿X方向传递的两个侧向杆9而以传统方式形成的。这些杆9关于发动机组件5的中平面XZ对称地布置。所述杆在其前端部处铰接在中间壳体15的内部护罩上，并且在其后端部处分别铰接在舵杆 32的两个相反的侧向端部上。舵杆32自身在其中心处铰接在固定于主结构件6的下翼梁22下方的支承件34上。
支承件34定位在一组后发动机附接件7a的前面并且靠近一组后发动机附接件7a，所述一组后发动机附接件7a将涡轮喷气发动机10的排气壳体50连接至下翼梁22。替代性地，在不脱离本发明的范围的情况下，舵杆32可以结合在所述一组后发动机附接件7a 内。
现在参照图4至图6，现在将详细描述一组后发动机附接件7a 的设计。为了在正常操作条件——即，不发生故障的条件——下传递载荷，这组后发动机附接件由用于横向传递载荷的三个独立的附接件——即，第一钩环7a1、第二钩环7a2以及第三钩环7a3——形成。以所考虑的技术领域中的常规方式，采用的钩环是大致平的金属构件，该金属构件是长形的然而与杆相比相对较短，并且在其两个相反端部处被铰接。
与这些附接件7a1、7a2、7a3配合的发动机的后部部件与排气壳体50相对应，排气壳体50形成发动机的在竖向方向Z上最靠近吊架的主结构件6的部分。
第一钩环7a1沿Z方向定向从而仅沿该竖向方向传递载荷。此外，第一钩环7a1布置在平面XZ中。第一钩环的底端部铰接在固定至排气壳体50、优选地呈U形钩形式的支架56.1上。支架56.1 以固定的方式与排气壳体50安装或与排气壳体50一体地形成。钩环7a1的底端部的铰接通过限定沿着Y方向定向的铰接轴线57.1 的铰接构件进行。
对于钩环7a1的顶端部而言，其铰接在支架54.1上，支架54.1 与两个侧面板24中的一个侧面板制成为一体件。与内部肋23中的一个内部肋制成为一体件的附加支架54.1’设置成面向支架54.1并且与之相关联，所述支架54.1’具有与支架54.1相似的形式。这两个支架54.1、54.1’一起形成U形钩，第一钩环7a1的顶端部通过限定也沿着Y方向定向的铰接轴线55.1的铰接构件而被铰接在U形钩上。
第二钩环7a2沿着发动机组件5的纵向且竖向的中平面与第一钩环7a1对称地布置。因此，将不再对该第二钩环7a2和其相关连接件进行描述。在附图中，除了用延伸部“.2”代替延伸部“.1”以外，与第二钩环7a2相关联且类似于与第一钩环7a1相关联的部件具有相同的附图标记。例如，用于将钩环7a2连接至箱体的支架具有附图标记55.2。
两个钩环7a1、7a2由发动机组件5的横向假想平面P1穿过，该平面还穿过用于横向传递载荷——即，沿Y方向传递载荷——的第三钩环7a3。该第三钩环7a3更准确地布置在前述平面P1中，并且因此定位成与第一钩环7a1和第二钩环7a2成直角。在如图5中所示的前视图中，该钩环7a3在Z方向上以30°与60°之间的角度 A1倾斜并且优选地以45°的范围倾斜。该钩环7a3仅用于沿Y方向传递载荷。
第三钩环的底端部铰接在固定至排气壳体50、优选地呈U形钩形式的支架60上。支架60以固定的方式与排气壳体50安装或与排气壳体50一体地形成。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，U 形钩60的腿部中的一个腿部可以是安装在U形钩的另一腿部上的附加支架。
钩环7a3的该底端部的铰接通过限定沿着X方向定向的铰接轴线62的铰接构件进行。对于钩环7a3的顶端部而言，其铰接在呈U 形钩形式、与肋23制成为一体件的支架64上，肋23还结合其他支架54.1和54.1’。然而，同样在这种情况下，在不脱离本发明的范围的情况下，U形钩64的腿部中的一个腿部可以是安装在U形钩的另一腿部上的附加支架。
应当指出的是所有这些支架64、54.1、54.1’局部地穿过箱体的下翼梁22。钩环7a3的该顶端部的铰接通过限定也沿着X方向定向的铰接轴线66的铰接构件进行。
三个钩环7a1至7a3能够确保在正常条件下——即，当这些钩环不发生故障时——传递载荷。为了解决发生故障的这个问题——如还用术语“故障保护”指示的，这些钩环中的每个钩环可以是成对的，这些钩环的铰接构件也可以是成对的。此外，由于每个支架的两个部分联接在独立的部件中，由两个支架54.1、54.1’形成的U 形钩以及由两个支架54.2、54.2’形成的U形钩均确保了“故障保护”功能。
为了确保钩环的“故障保护”功能，除了使钩环成对之外，替代性地，可以采用仅用于在故障危险条件发生时承受压力的一个或更多个安全钩环80。这些钩环可以例如由一个或两个钩环80组成，这一个或两个钩环80例如沿轴向布置在第三钩环7a3的每一侧并且均相对于竖向方向以30°至60°的角度倾斜。这些安全钩环80与第三钩环7a3交叉，在后视图中一起形成X形，如图5中所示。这些钩环80中的每个钩环布置在平面YZ中并且具有铰接在支架82上的底端部，支架82固定至排气壳体50，优选地呈U形钩的形式。支架82以固定的方式与排气壳体50安装或与排气壳体50一体地形成。该底端部的铰接通过限定沿着X方向定向的铰接轴线84的铰接构件进行。对于每个钩环80的顶端部而言，其铰接在呈U形钩形式、与肋23制成为一体件的支架86上，肋23还结合其他支架 64、54.1和54.1’，该肋23位于横向平面P1中。同样在这种情况下，每个安全钩环80的该顶端部的铰接通过限定也沿着X方向的铰接轴线88的铰接构件进行。
因而，每个安全钩环80安装成在正常操作条件下是不起作用的，但能够在钩环7a1至7a3发生故障的情形下接受竖向和横向的载荷。
以上所述的安装装置7a至7c是发动机组件5的仅有的确保在涡轮喷气发动机10与吊架的刚性结构件之间传载荷递的部件。安装装置7a至7c在正常操作条件下形成均衡的载荷传递系统。事实上，如图7中示意性地示出的，前发动机附接件7c确保了载荷仅沿Y 方向和Z方向传递，而装置7b确保了载荷仅沿X方向传递。对于被分成三个独立附接件的后发动机附接件7a而言，第一钩环7a1 和第二钩环7a2各自确保载荷仅沿Z方向传递，而第三钩环7a3主要确保载荷沿Y方向传递。
因此，沿着X方向作用的载荷的传递通过装置7b进行，沿着Y 方向作用的载荷的传递通过前发动机附接件7c和第三钩环7a3进行，而沿着Z方向作用的载荷的传递通过前发动机附接件7c和第一钩环7a1、第二钩环7a2共同进行。
此外，沿着X方向作用的力矩的传递通过第一钩环7a1和第二钩环7a2竖直地进行，沿着Y方向作用的力矩的传递通过这两个钩环7a1、7a2以及前发动机附接件7c一起竖直地进行，并且沿着Z 方向作用的力矩的传递通过第三钩环7a3以及前发动机附接件7c 一起横向地进行。
如上面提到的，在钩环7a1至7a3中的任一钩环发生故障的情况下，安全钩环80进行接管以使载荷沿受所述故障影响的方向传递。
当然，本领域技术人员可以对仅以非限制性示例的方式已描述的本发明进行各种修改。

Claims (15)

1.一种飞行器的发动机组件(5)，包括发动机(10)和用于将所述发动机(10)安装在所述飞行器的结构件上的吊架(4)，所述吊架包括形成箱体的主结构件(6)，所述箱体通过由位于所述箱体内的多个横向加强肋(23)连接在一起的下翼梁(22)和上翼梁(20)形成，所述箱体通过两个侧面板(24)被侧向地封闭，所述发动机组件还包括用于将所述发动机(10)安装在所述吊架的所述主结构件(6)上的安装装置，
其特征在于，所述安装装置包括一组后发动机附接件(7a)，所述一组后发动机附接件(7a)包括：
-第一钩环(7a1)，所述第一钩环(7a1)在所述第一钩环的一个端部处铰接在被固定至所述发动机(10)的第一支架(56.1)上，并且在另一个端部处铰接在与所述两个侧面板(24)中的一个侧面板制成为一体件的第二支架(54.1)上，所述第一钩环(7a1)沿着所述发动机组件的竖向方向(Z)定向并且沿着沿所述发动机组件的横向方向(Y)定向的第一铰接轴线(57.1、55.1)铰接在所述第一钩环(7a1)的相关支架上；
-第二钩环(7a2)，所述第二钩环(7a2)在所述第二钩环的一个端部处铰接在被固定至所述发动机(10)的第三支架(56.2)上，并且在另一个端部处铰接在与所述两个侧面板(24)中的另一个侧面板制成为一体件的第四支架(54.2)上，所述第二钩环(7a2)沿着所述发动机组件的所述竖向方向(Z)定向并且沿着沿所述发动机组件的所述横向方向(Y)定向的第二铰接轴线(57.2、55.2)铰接在所述第二钩环(7a2)的相关支架上，所述第一钩环(7a1)和所述第二钩环(7a2)布置成由所述发动机组件的竖向且横向的平面(P1)穿过；以及
-用于横向地传递载荷的第三钩环(7a3)，所述第三钩环(7a3)相对于所述竖向方向(Z)倾斜并且由所述竖向且横向的平面(P1)穿过，所述第三钩环在所述第三钩环的一个端部处铰接在被固定至所述发动机(10)的第五支架(60)上，并且在另一端部处铰接在被固定至所述吊架的所述主结构件(6)的第六支架(64)上。
2.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，所述第三钩环相对于所述竖向方向以30°至60°倾斜。
3.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，所述第三钩环(7a3)沿着沿所述发动机组件的纵向方向(X)定向的第三铰接轴线(62、66)铰接在相关的支架上。
4.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，所述第一钩环(7a1)的铰接在与相关的侧面板(24)制成为一体件的第二支架(54.1)上的端部还铰接在被固定至所述吊架的所述主结构件(6)的第一附加支架(54.1’)上，所述第二钩环(7a2)的铰接在与相关的侧面板(24)制成为一体件的第四支架(54.2)上的端部还铰接在被固定至所述吊架的所述主结构件(6)的第二附加支架(54.2’)上，所述第二支架(54.1)和所述第四支架(54.2)分别与所述第一附加支架(54.1’)和所述第二附加支架(54.2’)彼此面对从而形成U形钩。
5.根据权利要求4所述的发动机组件，其特征在于，所述第一附加支架(54.1’)和所述第二附加支架(54.2’)与所述箱体的所述横向加强肋(23)中的一个横向加强肋制成为一体件。
6.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，固定至所述吊架的所述主结构件(6)的铰接有所述第三钩环(7a3)的所述第六支架(64)与所述箱体的所述横向加强肋(23)中的一个横向加强肋制成为一体件。
7.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，所述第一钩环(7a1)、所述第二钩环(7a2)和所述第三钩环(7a3)被连接至所述发动机的排气壳体(50)。
8.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，所述一组后发动机附接件(7a)还包括至少一个安全钩环(80)，所述至少一个安全钩环(80)仅在所述第一钩环(7a1)、所述第二钩环(7a2)和所述第三钩环(7a3)中的至少一者发生故障的情形下承受压力。
9.根据权利要求8所述的发动机组件，其特征在于，所述至少一个安全钩环(80)与所述第三钩环(7a3)交叉从而在沿着所述发动机组件的纵向方向(X)观察时形成X形的组件。
10.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，所述安装装置还包括前发动机附接件(7c)以及用于传递沿着所述发动机组件的纵向方向(X)定向的推力载荷的推力载荷传递装置(7b)。
11.根据权利要求10所述的发动机组件，其特征在于，所述一组后发动机附接件(7a)、所述前发动机附接件(7c)和所述推力载荷传递装置(7b)是形成均衡的载荷传递系统的发动机安装装置。
12.根据权利要求10或11所述的发动机组件，其特征在于，所述推力载荷传递装置(7b)包括：
-支承件(34)，所述支承件(34)在所述主结构件(6)的外侧固定至所述主结构件(6)；
-用于传递推力载荷的两个侧向杆(9，9)；以及
-铰接在所述支承件(34)上的舵杆(32)，所述两个侧向杆(9，9)分别铰接在所述舵杆(32)的两个相反端部上。
13.根据权利要求12所述的发动机组件，其特征在于，所述支承件(34)布置在所述一组后发动机附接件(7a)的前面。
14.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，所述发动机(10)为双轴涡轮风扇发动机。
15.一种包括至少一个根据权利要求1所述的发动机组件(5)的飞行器(200)。
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