CN112343716A - 用于燃气涡轮发动机的形状记忆合金隔离器 - Google Patents

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维诺德·莎士康德·乔德哈里
斯瓦库马尔·马赫什
布加贝尔·普拉山特·马哈德奥
莫汉·坎奈亚·拉朱
拉温德拉·山卡尔·加尼格尔
贾加迪沙·派·纳格马特
希瓦姆·米塔尔
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Abstract

一种用于燃气涡轮发动机的振动隔离系统。振动隔离系统包括第一固定结构和与第一固定结构分离的第二固定结构。振动隔离系统还包括将第一固定结构联接到第二固定结构的连接器。另外，振动隔离系统包括与连接器相关联的隔离器，该隔离器包括形状记忆合金材料。隔离器布置在第一固定结构和第二固定结构之间，使得隔离器减小在第一固定结构和第二固定结构之间传递的振动。

Description

用于燃气涡轮发动机的形状记忆合金隔离器
技术领域
本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的隔离器，或更具体地，涉及包括形状记忆合金(“SMA”)材料的隔离器。
背景技术
燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。另外，燃气涡轮发动机的核心通常以串行流动的顺序包括压缩机区段，燃烧区段，涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机区段的入口，一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气，直到它到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段引导至涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，然后被引导通过排气区段，例如，进入大气。涡轮风扇燃气涡轮发动机通常包括风扇组件，该风扇组件将空气引导至核心燃气涡轮发动机，例如压缩机区段的入口，和引导至旁通管道。诸如涡轮风扇的燃气涡轮发动机通常包括围绕包括风扇叶片的风扇组件的风扇壳体。
燃气涡轮发动机通常利用发动机安装结构附接到飞行器。此外，燃气涡轮发动机的部件通常附接到燃气涡轮发动机的静态结构。通常可能需要在燃气涡轮发动机与飞行器之间以及在燃气涡轮发动机的部件与静态结构之间进行振动隔离，以减少负载传递，降低发动机振动噪声(EVRN)并减少在部件与燃气涡轮之间和/或在燃气涡轮发动机与飞行器之间传递的冲击。但是，当前的隔离器设计通常很复杂，并且可能导致使用中的多次故障。此外，即使通过这样的隔离器传递的振动和冲击可能以非线性方式表现，现行隔离器也可能持续做出响应。另外，现行隔离器在暴露于高温(例如与燃气涡轮发动机相关的高温)时往往会失去刚度。
因此，需要一种用于燃气涡轮发动机的改进的隔离器，该隔离器允许适应性的刚度、改善的振动、冲击和噪声抑制并在高温下保持刚度。
发明内容
方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中变得显而易见，或者可以通过实施本发明而获知。
在一个方面，本主题针对一种用于燃气涡轮发动机的振动隔离系统。振动隔离系统包括第一固定结构和与第一固定结构分离的第二固定结构。振动隔离系统进一步包括将第一固定结构连接到第二固定结构的连接器。另外，振动隔离系统包括与连接器相关联的隔离器，该隔离器包括形状记忆合金材料。隔离器布置在第一固定结构和第二固定结构之间，使得隔离器减小在第一固定结构和第二固定结构之间传递的振动。
在一个实施例中，第一固定结构可以包括燃气涡轮发动机的固定框架。在一个这样的实施例中，第二固定结构可以包括与燃气涡轮发动机相关联的发动机部件。在另一个这样的实施例中，第二固定结构可以包括发动机安装结构。
在另一个实施例中，连接器可以包括隔离器。在另一个实施例中，隔离器可包括施加到第一固定结构，第二固定结构或连接器中的一个或多个的外表面上的连杆，凸舌或涂层中的一个或多个。在另一个实施例中，隔离器可以包括垫圈。在一个这样的实施例中，垫圈可以包括第一环，与第一环轴向对准的第二环以及在第一环和第二环之间延伸的多个构件。在另一个这样的实施例中，垫圈可以限定在垫圈内凹入的一个或多个槽。在一实施例中，连接器可包括螺栓或销中的至少一个。在这样的实施例中，隔离器可以包括沿着螺栓和/或销的外表面布置的套筒。在另一个这样的实施例中，隔离器可以包括沿着螺栓和/或销的外表面布置的两个或更多个套筒。在这样的实施例中，隔离器可以进一步包括布置在相邻套筒之间的一个或多个楔形件。在附加或替代实施例中，隔离器可以受到预应力。
在另一方面，本主题针对一种用于燃气涡轮发动机的部件的振动隔离系统。振动隔离系统包括燃气涡轮发动机的固定框架和与燃气涡轮发动机相关的发动机部件。振动隔离系统还包括将发动机部件连接到固定框架的一个或多个连接器。振动隔离系统另外包括一个或多个隔离器，每个隔离器包括形状记忆合金材料。此外，隔离器与连接器相关联并且布置在固定框架和发动机部件之间，使得隔离器减小在固定框架和发动机部件之间传递的振动。
在一实施例中，隔离器可包括垫圈，连杆或涂层中的一个或多个。可以将涂层施加到固定框架，发动机部件或连接器中的一个或多个的外表面。应当进一步理解，振动隔离系统可以进一步包括本文所述的任何附加特征。
在另一方面，本主题针对一种用于燃气涡轮发动机的发动机支架的振动隔离系统。振动隔离系统包括燃气涡轮发动机的固定框架和发动机支架结构。振动隔离系统还包括将固定框架连接至发动机支架结构的一个或多个连接器。振动隔离系统还包括一个或多个隔离器，每个隔离器包括记忆形状的合金材料。此外，隔离器与连接器相关联并且被布置在固定框架和发动机支架结构之间，使得隔离器减少在固定框架和发动机支架结构之间传递的振动。
在一实施例中，隔离器可包括连杆，凸舌或套筒中的一个或多个。在一特定实施例中，发动机支架结构可包括风扇框架轭。在这样的实施例中，连接器可以包括平台，并且隔离器可以包括布置在平台和固定框架之间的凸舌。在另一个实施例中，发动机支架结构可以包括后支架构件。在这样的实施例中，连接器和隔离器一起可以包括联接在后支架构件和固定框架之间的连杆。
在另一个实施例中，发动机支架结构可以包括前支架构件。在这样的实施例中，连接器可包括螺栓或销中的至少一个，并且隔离器可包括沿螺栓和/或销的外表面布置的套筒。在另一个这样的实施例中，隔离器可以包括沿着螺栓和/或销的外表面布置的两个或更多个套筒。在这样的实施例中，隔离器可以进一步包括布置在相邻套筒之间的一个或多个楔形件。应当进一步理解，振动隔离系统可以进一步包括本文所述的任何附加特征。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解这些和其他特征，方面和优点。并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
在本说明书中阐述了针对本领域的普通技术人员的本发明的完整而可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
图1示出了根据本主题的方面的可在飞行器内使用的燃气涡轮发动机的一个实施例的截面图，特别地示出了构造为高旁通涡轮风扇喷气发动机的燃气涡轮发动机；
图2示出了根据本主题的方面的图1的燃气涡轮发动机和相关联的安装结构的截面图，特别地示出了相对于机翼由安装结构支撑的燃气涡轮发动机；
图3示出了根据本主题的方面的图2的燃气涡轮发动机和安装结构的立体图；
图4示出了根据本主题的方面的图2和图3的安装结构的立体图；
图5示出了根据本主题的方面的用于燃气涡轮发动机的振动隔离系统的示意图；
图6示出了根据本主题的方面的包括SMA材料的隔离器，特别地示出了构造为整体式连杆的隔离器；
图7示出了根据本主题的方面的包括SMA材料的隔离器，特别地示出了构造为分段连杆的隔离器；
图8示出了根据本主题的方面的包括SMA材料的隔离器，特别地示出了构造为凸舌的隔离器；
图9示出了根据本主题的方面的振动隔离系统的实施例，特别地示出了与发动机支架结构的前支架构件一起使用的振动隔离系统；
图10示出了图9的连接器和隔离器的一个实施例的示意图，特别地示出了构造为螺栓的连接器和包括被构造为套筒的SMA材料的隔离器；
图11示出了图9的连接器和隔离器的替代实施例的示意图，特别地示出了包括构造为开口套筒的SMA材料的隔离器；
图12示出了根据本主题的方面的振动隔离系统的另一实施例的示意图，特别地示出了与燃气涡轮发动机的发动机部件一起使用的振动隔离系统；
图13示出了根据本主题的方面的可在图12的振动隔离系统中使用的连接器和隔离器的一个实施例的立体图；
图14示出了根据本主题的方面的可在图12的振动隔离系统中使用的连接器和隔离器的替代实施例的立体图；
图15示出了根据本主题的方面的包括SMA材料的隔离器，特别地示出了被构造为限定槽的垫圈的隔离器；
图16示出了根据本主题的方面的包括SMA材料的隔离器，特别地示出了被构造为垫圈并且在槽内包括插入物的隔离器；
图17示出了根据本主题的方面的包括SMA材料的隔离器，特别地示出了被构造为垫圈的隔离器，该垫圈包括在垫圈的环之间延伸的构件；
图18示出了根据本主题的方面的包括SMA材料的隔离器，特别地示出了被构造为垫圈的隔离器，该垫圈包括在垫圈的环之间延伸并限定“X”图案的构件；
图19示出了根据本主题的方面的包括SMA材料的隔离器，特别地示出了被构造为垫圈的隔离器，该垫圈包括在垫圈的环之间延伸以限定在其之间延伸的网格的构件；
图20示出了根据本主题的方面的包括SMA材料的隔离器，特别地示出了被构造为垫圈的隔离器，该垫圈包括包括在垫圈的环之间延伸的韧带的构件；
图21示出了根据本主题的方面的振动隔离系统的另一实施例的示意图，特别地示出了构造成布置在支架结构的前支架构件与燃气涡轮发动机的相关联的吊架之间的隔离器；
图22示出了根据本主题的方面的包括外部阻尼器的振动隔离系统的另一实施例的示意图，特别地示出了在前支架构件的外表面上的外部阻尼器；以及
图23示出了根据本主题的方面的包括外部阻尼器的振动隔离系统的另一实施例的示意图，特别地示出了被构造为前支架构件的横梁的外部阻尼器。
在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本发明的相同或相似特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，在附图中示出了其一个或多个示例。通过举例说明本发明而不是限制本发明来提供每个实施例。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，意图是本发明覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这种修改和变化。
如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，而“下游”是指流体向其流动的方向。
除非本文另有说明，术语“联接”，“固定”，“附接到”等是指直接联接，固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征间接联接，固定或附接。
术语“通信”，“进行通信”，“通信的”等均指直接通信以及诸如通过存储器系统或另一中间系统的间接通信。
大体上提供一种用于燃气涡轮发动机的振动隔离系统。振动隔离系统包括第一固定结构和与第一固定结构分离的第二固定结构。例如，第一固定结构可以是燃气涡轮发动机的固定框架。在某些实施例中，第二固定结构可以是与燃气涡轮发动机相关的安装结构。在替代实施例中，第二固定结构可以是与燃气涡轮发动机相关联的发动机部件。振动隔离系统还包括将第一固定结构联接到第二固定结构的连接器。另外，振动隔离系统包括与连接器相关联的隔离器，该隔离器包括形状记忆合金材料。隔离器布置在第一固定结构和第二固定结构之间，使得隔离器减小在第一固定结构和第二固定结构之间传递的振动。
振动隔离系统大体上可以至少部分地利用形状记忆合金材料来减小在第一固定结构和第二固定结构之间传递的振动，载荷和/或运动。这样，该系统可以减少与燃气涡轮发动机相关的与发动机振动相关的噪声或隆隆声，以及传递到燃气涡轮发动机和/或飞行器的各个部件的振动，从而允许更安静的操作条件以及潜在地延长燃气涡轮发动机和/或其部件的使用寿命。此外，振动隔离系统可以提高燃气涡轮发动机，相关部件和/或飞行器承受冲击载荷的能力。此外，通过在振动隔离系统内利用形状记忆合金材料，可以通过形状记忆合金材料的材料选择，冷加工和/或预应变来实现振动隔离系统的期望的刚度和/或阻尼。振动隔离系统通常还可以减少现场故障(与不可预测的橡胶隔离器相比)，并导致更紧凑的设计，减少的重量效益和/或提高发动机效率。
现在参考附图，图1示出了根据本发明主题的方面的可在飞行器内使用的燃气涡轮发动机10的一个实施例的截面图。更特别地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机10是高旁通涡轮喷气发动机，其中所示燃气涡轮发动机10具有沿轴向方向A延伸穿过其中以作为参考目的的纵向或轴向中心线轴线12。燃气涡轮发动机10还限定了从中心线12垂直延伸的径向方向R。此外，周向方向C(在图1中的纸面的里外方向)垂直于中心线12和径向方向R延伸。尽管示出了示例性的涡轮风扇实施例，但是可以想到的是，本发明大体上可以等同地应用于涡轮机械，例如开放式转子，涡轮轴发动机，涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机构造，包括船用和工业涡轮发动机以及辅助动力单元。
通常，燃气涡轮发动机10包括核心燃气涡轮发动机(通常由附图标记14指示)和位于其上游的风扇区段16。核心发动机14通常包括基本管状的外壳体18，外壳体18限定了环形入口20。另外，外壳体18可以进一步包围并支撑低压(LP)压缩机22，以将进入核心发动机14的空气的压力增加到第一压力级。然后，多级轴流高压(HP)压缩机24可以从LP压缩机22接收加压空气，并进一步增加这种空气的压力。然后，离开HP压缩机24的加压空气可以流到燃烧器26，在燃烧器26中将燃料喷射到加压空气流中，所得混合物在燃烧器26内燃烧。高能燃烧产物60从燃烧室26沿着燃气涡轮发动机10的热气路径被引向高压(HP)涡轮机28，以通过高压(HP)轴或线轴30驱动高压压缩机24，然后到达低压(LP)涡轮32，以通过通常与HP轴30同轴的低压(LP)驱动轴或线轴34来驱动LP压缩机22和风扇区段16。在驱动涡轮28和32中的每一个之后，燃烧产物60可以经由排气喷嘴36从核心发动机14排出，以提供推进的喷射推力。
此外，如图1所示，燃气涡轮发动机10的风扇区段16通常包括构造为由环形机舱40围绕的可旋转的轴流风扇转子38。在特定实施例中，LP轴34可以直接连接至风扇转子38或转子盘39，例如在直接驱动构造中。在替代构造中，LP轴34可以经由减速装置37(例如减速齿轮箱)连接至风扇转子38，在例如间接驱动或齿轮驱动构造中。根据期望或要求，这种减速装置可被包括在燃气涡轮发动机10内的任何合适的轴/线轴之间。另外，风扇转子38和/或转子盘39可以被封闭或形成为风扇毂41的一部分。
本领域普通技术人员应该理解，机舱40可以构造成通过多个基本上径向延伸的，沿周向间隔开的出口导向轮叶42相对于核心发动机14被支撑。这样，机舱40可以包围风扇转子38及其对应的风扇转子叶片(风扇叶片44)。此外，如图所示，每个风扇叶片44可以在径向方向R上相对于中心线12在根部和尖端之间延伸。此外，机舱40的下游区段46可以在核心发动机14的外部上延伸，以限定提供附加的推进喷气推力的次级或旁通气流导管48。
在燃气涡轮发动机10的操作期间，应当理解，初始气流(由箭头50指示)可以通过机舱40的相关入口52进入燃气涡轮发动机10。空气流50然后穿过风扇叶片44，并分成第一压缩空气流(由箭头54表示)和第二压缩空气流(箭头56指示)，该第一压缩空气流通过旁通导管48，第二压缩空气流进入低压压缩机22。然后第二压缩空气流56的压力增加并进入HP压缩机24(如箭头58所示)。在与燃料混合并在燃烧器26内燃烧之后，燃烧产物60离开燃烧器26并流过HP涡轮28。之后，燃烧产物60流过LP涡轮32并离开排气喷嘴36，以为燃气涡轮发动机10提供推力。
现在特别参照图2和图3，示出了燃气涡轮发动机10和示例性的相关联的安装结构，该示例性的相关安装结构以典型的机翼下发动机安装布置将发动机安装至飞行器机翼80，使得图2所示的飞行器机翼80承载燃气涡轮发动机10。例如，可以由发动机支撑结构从机翼80处支撑燃气涡轮发动机10，该发动机支撑结构被封闭在由机翼80承载的空气动力学形状的吊架82内。尽管参考图2和图3示出了示例性安装结构，但是应当理解，本主题可以等同地适用于用于燃气涡轮发动机的任何合适的安装结构。
机舱40与环形风扇框架构件84(图2)连接并由其支撑，环形风扇框架构件84也与核心发动机14连接，例如通过出口导向轮叶42。风扇框架构件84承载前发动机支架86，以将燃气涡轮发动机10的前部与由吊架82承载的发动机支撑结构88连接。发动机壳体18包括环形的后支撑框架90作为元件，该环形的后支撑框架90邻近核心发动机涡轮定位并且可以呈涡轮框架的形式。后支撑框架90承载后发动机支架92，以将核心发动机14的下游部分与发动机支撑结构88连接。推力连杆94从后发动机支架92向前延伸，该推力连杆94将后发动机支架92与风扇框架构件84互连，以通过发动机支撑结构88和机翼80将发动机推力载荷传递到飞行器，以向前推动飞行器，并在着陆过程中向飞行器传递反向推力以进行制动。
现在参考图3和图4，根据本主题的各方面，示出了将燃气涡轮发动机10联接至发动机支撑结构88(图2)的示例性发动机安装结构101。如图所示，前发动机支架86包括前支架构件96，该前支架构件被示为相对于发动机纵向轴线12在横向方向上延伸的弧形构件。前安装构件96的外端98、100分别通过一对前安装连杆102、104与风扇框架构件84连接，所述前安装连杆102、104分别与前安装构件96的端部可枢转地连接，并且还通过相应的枢轴销与承载在风扇框架构件84的外周上的相应的周向隔开的装置106、108可枢转地连接。前支架构件96，支架连杆102、104和风扇框架构件84的组合限定了四连杆机构布置。
后发动机支架92包括后支架构件110，该后支架构件也是大致弧形的元件，类似于前支架构件96的整体形状。后安装构件110在相应的外端112、114处带有一对横向间隔的连杆116、118，每个连杆相对于发动机纵向轴线12在相反的横向方向上向外延伸。推力连接凸舌120(见图4)相对于发动机纵向轴线12大体上轴向地并且从后安装构件110在向前方向上延伸。推力连杆94通过在推力连杆94的后端处承载的卡夹122可枢转地连接到推力连杆凸舌120，以允许推力连杆94在横向方向上绕着相对于发动机纵向轴线12且由枢轴销124限定的大致径向延伸的枢转轴线枢转运动。推力连杆94的前端包括卡夹126，其通过穿过轭凸舌132的枢轴销130连接到风扇框架轭128，以允许推力连杆94与风扇框架轭128之间围绕由枢转销130限定的大致径向延伸的枢转轴线的相对枢转运动。风扇框架轭28的平台158可以连接至另外的风扇框架，该另外的风扇框架联接至管状外壳体18。在附加或替代实施例中，风扇框架轭28可直接联接至外壳体18或联接至外壳体18的任何中间结构，例如，邻近核心发动机涡轮的前支撑框架，并且可以采用压缩机框架的形式。
前支架构件96和后支架构件110中的每一个可包括定位销134，以有助于相对于机身的相关部分准确地定位各个安架，并且还防止那些支架构件相对于机身结构的枢转运动。每个支架构件通过合适的连接螺栓(未示出)等牢固地连接至机身结构。发动机安装系统可以进一步包括前故障安全卡夹凸耳(前凸耳136)，见图4，以将风扇框架构件84联接到发动机支撑结构88。例如，前凸耳136可被接收在形成在前支架构件96中的槽内，该槽限定了前故障保护卡夹。
现在参考图5，根据本主题的各方面，示出了用于燃气涡轮发动机的振动隔离系统138的示例性实施例。例如，系统138可与如参照图1-4总体描述的燃气涡轮发动机10，发动机支架结构101和/或发动机支撑结构88结合使用，或与任何其他合适的燃气涡轮发动机，发动机支架结构和/或发动机支撑结构结合使用。
振动隔离系统138可包括燃气涡轮发动机10的第一固定结构140。例如，第一固定结构140可以包括燃气涡轮发动机10的固定框架。更特别地，在某些实施例中，第一固定结构140可包括机舱40，出口导向轮叶42，外壳体18，环形框架构件84，后支撑框架90和/或燃气涡轮发动机10的任何其他合适的刚性部件中的一个或多个。
振动隔离系统138还可包括与第一固定结构140分离的第二固定结构142。通常，如下面参考图4和6-11所述，第二固定结构142可以是发动机支架结构101。这样，隔离系统138可以至少部分地隔离燃气涡轮发动机10的第一固定结构140和发动机支架结构101。然而，在附加或替代实施例中，第二固定结构142可包括发动机支撑结构88、吊架82、机翼80和/或构造为将燃气涡轮发动机10安装至相关飞行器的任何其他合适的结构，使得隔离系统138至少部分地将燃气涡轮发动机10的第一固定结构140与飞行器隔离。在另一个实施例中，如下面特别参考图12-20所述，第二固定结构142可以包括与燃气涡轮发动机10相关联的发动机部件。例如，第二固定结构142可包括联接至燃气涡轮发动机10的发动机部件，使得隔离系统138至少部分地将燃气涡轮发动机10的第一固定结构140与发动机部件隔离。
振动隔离系统138通常可以至少部分地利用形状记忆合金材料来减小在第一固定结构140和第二固定结构142之间传递的振动，载荷和/或运动。这样，系统138可以减少与燃气涡轮发动机10相关的与发动机振动有关的噪声或隆隆声以及传递到燃气涡轮发动机10和/或飞行器的各个部件的振动，从而允许更安静的操作条件以及潜在地延长燃气涡轮发动机10和/或其部件的使用寿命。此外，振动隔离系统138可以提高燃气涡轮发动机10，相关部件和/或飞行器承受冲击载荷的能力。此外，通过在振动隔离系统138内利用形状记忆合金材料，可以通过形状记忆合金材料的材料选择，冷加工和/或预应变来实现振动隔离系统138的期望的刚度和/或阻尼。振动隔离系统138通常还可以减少现场故障(与不可预测的橡胶隔离器相比)，并导致更紧凑的设计，减轻的重量效益和/或提高发动机效率。
如图5所示，振动隔离系统138可以包括一个或多个连接器144，其联接第一固定结构140和第二固定结构142。例如，连接器144可以包括一个或多个紧固件，例如螺栓，销，螺钉，铆钉，连杆或用于将第一固定结构140和第二固定结构142联接在一起的任何其他合适的结构。此外，振动隔离系统138可以包括与一个或多个连接器144相关联的一个或多个隔离器146。隔离器146可以布置在第一固定结构140和第二固定结构142之间，使得隔离器146减小在其间传递的振动。
例如，振动隔离系统138可以包括与每个连接器144相关联的隔离器146。另外，一个或多个连接器144可与多个隔离器146关联。例如，一个或多个连接器144可包括隔离器146。应当理解，隔离器146可以与一个或多个隔离器146联接或以其他方式形成。在另外的或替代的实施例中，连接器144和隔离器146可以一体地形成为整体部件。另外，至少一个隔离器包括形状记忆合金(SMA)材料。
在各种实施例中，如参考图6-20所述，隔离器146可以包括与连接器144相关联的连杆，凸舌，涂层，垫圈或套筒。然而，尽管参考图6-20中的某些实施例示出了某些连接器144和隔离器146，但是应当理解，任何合适的连接器144和任何合适的隔离器146都可以布置在第一固定结构140和第二固定结构142之间。例如，可以将燃气涡轮发动机10联接至发动机支架结构101的各种连接器144和相关的隔离器146用于将燃气涡轮发动机部件联接至燃气涡轮发动机10并隔离这种部件，反之亦然。
通常，通过形状记忆合金隔离器146作用的振动和负载可能导致隔离器146的弯曲和/或挠曲。这样，隔离器146的弯曲和/或挠曲可以抑制通过隔离器146作用的振动和/或载荷，从而抑制在第一固定结构140和第二固定结构142之间传递的振动和/或载荷。
仍然参考图5的示例性实施例，隔离器146中的一个或多个可以包括形状记忆合金(SMA)材料。在附加或替代实施例中，每个隔离器146可以包括SMA材料。在一些实施例中，隔离器146可以包括SMA材料作为主要成分，其大于隔离器146重量比的50％。在某些实施例中，隔离器146可以基本上由SMA材料组成。SMA材料通常是一种能够在变形后恢复其原始形状的合金。此外，SMA材料可以充当传统致动器的轻质固态替代品。例如，可以加热某些SMA材料，以使变形的SMA恢复到其预变形的形状。SMA材料还可以响应于特定温度范围以预定方式提供变化的刚度。形状记忆合金的刚度变化是由于与温度相关的固态微观结构相变而引起的，该相变使合金能够从一种物理形状变为另一种物理形状。SMA材料的刚度变化可以通过在形状记忆合金的固态微观结构相变发生的温度下或高于该温度下对合金预成型件进行加工和退火来开发。发生这种相变的温度通常称为合金的临界温度或转变温度。在意图在燃气涡轮发动机10的操作期间改变刚度的SMA隔离器146的制造中，隔离器146可以形成为在转变温度以下具有一个操作刚度(例如，第一刚度)，而在转变温度或高于转变温度下具有另一个刚度(例如，第二刚度)。
本文所用的一些形状记忆合金的特征在于与温度有关的相变。这些相包括马氏体相和奥氏体相。马氏体相通常是指较低温度的相，而奥氏体相通常是指较高温度的相。马氏体相通常更易变形，而奥氏体相通常较不易变形。当形状记忆合金处于马氏体相并被加热到一定温度以上时，形状记忆合金开始转变成奥氏体相。该现象开始的温度被称为奥氏体开始温度(As)。将该现象完成的温度称为奥氏体完成温度(Af)。当处于奥氏体相的形状记忆合金被冷却时，它开始转变为马氏体相。该转变开始的温度称为马氏体开始温度(Ms)。完成向马氏体相转变的温度称为马氏体完成温度(Mf)。如本文所用，没有任何其他限定词的术语“转变温度”可以指马氏体转变温度和奥氏体转变温度中的任何一个。此外，不具有“开始温度”或“完成温度”的限定词的“低于转变温度”通常是指低于马氏体完成温度的温度，不具有“起始温度”或“完成温度”的限定词的“高于转变温度”通常是指大于奥氏体完成温度的温度。
在一些实施例中，SMA隔离器146可以在第一温度下限定第一刚度并且在第二温度下限定第二刚度，其中第二温度不同于第一温度。此外，在一些实施例中，第一温度和第二温度中的一个低于转变温度，而另一个可以处于转变温度或高于转变温度。因此，在一些实施例中，第一温度可以低于转变温度，并且第二温度可以处于或高于转变温度，而在一些其他实施例中，第一温度可以处于或高于转变温度，并且第二温度可以低于转变温度。
可能适合于形成SMA隔离器146的SMA的示例性但非限制性示例可以包括镍钛(NiTi)和其他镍钛基合金，例如镍钛氟化氢(NiTiHf)和镍钛钯(NiTiPd)。然而，应当理解，其他SMA材料可以等同地适用于当前公开。例如，在某些实施例中，SMA可包括镍-铝基合金，铜-铝-镍合金或包含锌，铜，金和/或铁的合金。可以选择合金成分以为应用提供所需的刚度效果，例如但不限于抑制能力，相变温度和应变，应变滞后，(马氏体和奥氏体相的)屈服强度，抗氧化和抗热腐蚀，通过重复循环改变形状的能力，表现出单向或双向形状记忆效果的能力，和/或许多其他工程设计标准。可以与本公开的实施例一起使用的合适的形状记忆合金组合物可以包括但不限于NiTi，NiTiHf，NiTiPt，NiTiPd，NiTiCu，NiTiNb，NiTiVd，TiNb，CuAlBe，CuZnAl和一些铁基合金。在一些实施例中，使用具有在5℃和150℃之间的转变温度的NiTi合金。冷却后，NiTi合金可能会从奥氏体变为马氏体。
此外，SMA材料也可能显示超弹性。超弹性通常可以以大应变的恢复为特征，并潜在地会有一些耗散。例如，SMA材料的马氏体和奥氏体相可能响应机械应力以及温度引起的相变。例如，SMA可以以奥氏体相(即高于特定温度)加载。这样，当达到临界应力时，材料可能开始转变为(孪晶)马氏体相。在继续加载并假设处于等温条件下，(孪晶)马氏体可能开始去孪晶，允许材料发生塑性变形。如果卸载发生在可塑性之前，则马氏体通常可能会转变回奥氏体，并且材料可能会由于产生滞后而恢复其原始形状。
在一些实施例中，SMA隔离器146可以处于预应变或预应力状态。处于预应力状态的隔离器146可以将隔离器146的滞后周期移至与无预应力的隔离器146不同的应力范围。预应力还用于最大化SMA隔离器146的抑制功能，从而使材料在产生的最大应力下起作用。更具体地，将隔离器146置于预应力状态可以允许隔离器146进入滞后弯曲状态，而不需要相对大量的位移。例如，在某些实施例中，隔离器146可以受预应力在70GPa和150GPa之间。另外，在第一固定结构140和第二固定结构142的组装期间，可以对隔离器146施加预应力。例如，连接器144可以联接第一固定结构140和第二固定结构142，同时还对隔离器146施加预应力。在示例性实施例中，连接器144可以是被扭转直到将所需量的预应力施加到布置在第一固定结构140和第二固定结构142之间的隔离器146上的螺栓。在另一个或替代实施例中，可以对隔离器146施加预应力，然后将其联接到连接器144，然后将其联接在第一固定结构140和第二固定结构142之间。
再次参考图4，振动隔离系统138可以包括发动机支架结构101的一个或多个部件。例如，第二固定结构142可以包括发动机支架结构101的一个或多个部件，例如前发动机支架86，后发动机支架92和/或风扇框架轭128。如上所述，发动机支架结构101可包括用于将发动机支架结构101联接到第一固定结构140(例如，燃气涡轮发动机10的固定框架)的几个附接结构(例如，连接器144)。此外，隔离器146可以与一个或多个连接器144(例如所有连接器144)相关联，并布置在固定框架和发动机安装结构101之间，以减少在燃气涡轮发动机10和飞行器之间传递的振动和/或载荷。如下面参考图7-11总体上描述的，隔离器146可以包括一个或多个连杆，凸舌或套筒。另外，一个或多个隔离器146，例如所有隔离器146，可以包括一种或多种SMA材料。
现在具体参考图4、6和7，根据本主题的各个方面，示出了一起形成连杆的连接器144和隔离器146的各种实施例。例如，第二固定结构142可以包括后支架构件110和/或前支架构件96。在这样的实施例中，一个或多个连接器144和隔离器146可以一起形成连杆116、118、102、104中的一个或多个。如特别在图6中所示，连杆116、118、102、104可以被构造为整体式连杆148。在这样的实施例中，整体式连杆148可以充当连接器144，同时还包括SMA材料，使得整体式连杆148可以减少在燃气涡轮发动机10的固定框架和发动机支架结构101之间传递的振动和/或载荷。
如图7所示，在其他或替代实施例中，连杆116、118、102、104可构造为分段连杆150。如图所示，分段连杆150可以包括第一段152和第二段154。在一个示例性实施例中，分段连杆150可以进一步包括第三段156。段152、154、156可以联接在一起，整体形成在一起或通过摩擦保持在一起。此外，段152、154、156中的一个或多个可包括SMA材料并且被构造为隔离器146。在另一个实施例中，段152、154、156的全部三个可以包括相同或不同的SMA材料，并且因此可以被构造为隔离器146和连接器144。在另外的实施例中，段152、154、156中的一个可以包括不同的材料(例如，金属或复合材料)并且被构造为连接器144，而其他段150、152、156包括一个或多个SMA材料并且被构造为隔离器146。例如，在图7所示的实施例中，段152、154、156可各自包括一种或多种SMA材料，并用作隔离器146，将包括不同材料的段154夹在中间，用作连接器144。
现在参考图4和图8，根据本主题的各方面，示出了包括平台158的连接器144和包括凸舌160的隔离器146的多个视图。更具体地，连接器144可包括平台158以及诸如螺栓或销的紧固件(未示出)，以将平台158联接至第一固定结构140。在所示的实施例中，第二固定结构142可以包括发动机支架结构101的风扇框架轭128，并且第一固定结构140可以包括燃气涡轮发动机10的固定框架。此外，包括一种或多种SMA材料的一个或多个凸舌160可以布置在平台158与燃气涡轮发动机10的固定框架之间，使得凸舌160可减少在固定框架和发动机支架结构101之间传递的振动和/或载荷。在某些实施例中，如关于图8所示，平台158可以限定一个或多个切口162。这样的切口162可允许平台158和/或系统138内的柔性，并因此进一步减小在第一固定结构140与第二固定结构142之间传递的振动和/或载荷。
现在具体参考图4和9，根据本主题的各个方面，示出了构造为螺栓或销(螺栓164)的连接器144和构造为套筒166的隔离器146的一个实施例。特别地，如图9所示，第二固定结构142可以包括发动机支架结构101的前支架构件96，并且第一固定结构140可以包括燃气涡轮发动机10的固定框架，例如环形框架构件84。在所示的实施例中，一个或多个螺栓164将前支架构件96联接至环形框架构件84，并且隔离器146布置在它们之间。此外，套筒166可以包括一种或多种SMA材料，使得套筒166减小了在固定框架和发动机支架结构101之间传递的振动和/或载荷。然而，应当理解，螺栓164和套筒164可用于联接并至少部分地隔离任何两个固定结构140、142。
现在参考图10，根据本主题的方面示意性地示出了沿着图9的剖面线10-10截取的螺栓164和套筒166的横截面。如图所示，包括一种或多种SMA材料的套筒166可以沿着螺栓164的外表面168布置。此外，如图所示，振动隔离系统138可以包括沿着螺栓164的外表面168布置的多个套筒166。在这样的实施例中，一个或多个套筒166可以包括SMA材料，例如所有的套筒166。然而，在另一实施例中，每个套筒166可以包括不同的SMA材料，或者一个套筒166可以包括SMA材料，而另一个套筒166包括不同的材料(诸如聚合物，弹性体，橡胶等)。在另外的或替代的实施例中，一个或多个套筒166可以联接至螺栓164或与螺栓164一体地形成。
现在参考图11，示出了根据本主题的各方面的替代的螺栓164和套筒166的布置的横截面。更特别地，图11示出了构造成开口套筒的套筒166。在这样的实施例中，套筒166可以包括第一段170和第二段172，其中至少一个包括SMA材料。例如，段170、172都可以包括相同或不同的SMA材料。另外，如图所示，套筒166可包括布置在套筒166的段170、172之间的一个或多个楔形件174。在一实施例中，楔形件174可包括SMA材料，例如与段170、172之一或两者相同的SMA材料或不同的SMA材料。在另一实施例中，段170、172和/或楔形件174中的一个可以包括不同的材料，诸如聚合物，弹性体，橡胶，复合材料，金属等。应当理解，段170、172和/或楔形件174可以联接在一起或一体形成。然而，在其他实施例中，段170、172和/或楔形件174中的每一个可以是单独的部件。例如，段170、172可以是分离的相邻套筒166。
现在参考图12，示出了根据本主题的各方面的振动隔离系统138的替代实施例。特别地，图12示出了系统138，其中第二固定结构142被构造为发动机部件176。如图所示，发动机部件176可包括用于将发动机部件176联接至第一固定结构140(例如，燃气涡轮发动机10的固定框架)的几个附接结构(例如，连接器144)。此外，隔离器146可与一个或多个连接器144(例如所有连接器144)相关联，并布置在固定框架与发动机部件176之间，以减少在燃气涡轮发动机10与发动机部件176之间传递的振动和/或载荷。如下面参考图13-20大体描述的，隔离器146可以包括一个或多个垫圈，堆叠元件或涂层以及参考图4和6-11描述的任何合适的隔离器146。另外，一个或多个隔离器146，例如所有隔离器146，可以包括一种或多种SMA材料。例如，SMA材料可以是隔离器146的部件，或者隔离器146可以全部或近似全部由一种或多种SMA材料形成。
现在参考图13和图14，根据本主题的各方面，示出了振动隔离系统138的实施例的多个视图。特别地，图13和图14示出了适用于振动隔离系统138的连接器144和隔离器146的不同实施例。如图所示，连接器144可以被构造为螺栓164。此外，隔离器146可包括布置在发动机部件176和固定框架之间的一个或多个垫圈178。尽管参考发动机部件176进行了描述，但是应当理解，如本文所述，构造为垫圈178的隔离器146通常可以布置在任何第一固定结构140和第二固定结构142之间。在某些实施例中，如特别关于图13所示，隔离器178可以包括两个或更多布置在固定框架与发动机部件176之间的堆叠元件180。尽管参考发动机部件176进行了描述，但是应当理解，构造成堆叠元件180的隔离器146通常可以布置在本文所述的任何第一固定结构140和第二固定结构142之间。另外，堆叠元件180通常可包括本文所述的任何隔离器146。此外，堆叠元件180可以在相邻的堆叠元件180之间，堆叠元件180与第一固定结构140之间和/或堆叠元件180与第二固定结构142之间限定空隙或空间(未示出)。应当理解，这样的空隙或空间可以增加堆叠元件180可以弯曲或挠曲的量，并因此增加堆叠元件减少在燃气涡轮发动机10的固定框架和发动机部件176之间传递的振动和/或载荷的程度。此外，当通过连接器144和隔离器146施加足够的载荷以封闭空隙或空间时，堆叠元件180可弯曲或挠曲的程度可减小，因此可以增加隔离器146的刚度，从而提供更刚性的抑制。
现在参考图15和图16，根据本主题的各方面示出了垫圈178的实施例。特别地，图15示出了限定槽182的垫圈178，并且图16示出了包括在槽182内的插入件184的垫圈178。如图所示，垫圈178可限定凹入在垫圈178内的一个或多个槽182。例如，槽182可以在外表面186内凹入。在另外的或替代的实施例中，槽182可以在垫圈178的内表面188内凹入。此外，在一个特定实施例中，槽182可以在外表面186和内表面188之间完全延伸。槽182可大体上沿着垫圈178的外表面186和/或内表面188周向延伸。例如，如图所示，槽182可以在沿着垫圈178的外表面186和/或内表面188周向延伸的同时成螺旋形。应当理解，这种槽182可以增加垫圈178可以弯曲或挠曲的量，并且因此增加垫圈178减小在第一固定结构140和第二固定结构142之间传递的振动和/或载荷的程度。此外，当通过垫圈178施加足够的载荷以封闭槽182时，垫圈178可弯曲或挠曲的程度可减小，因此垫圈178的刚度可增加，从而提供了更刚性的隔离器146。
特别参考图16，在一个实施例中，隔离器146可以包括插入物184，其至少部分地定位在槽182内。在某些实施例中，插入件184可以与垫圈178联接，一体联接和/或一体形成。随着槽182被封闭，插入件184通常可挠曲或弯曲，并向隔离器146提供附加的负载抑制和/或振动隔离。在某些实施例中，垫圈178和插入件184可各自包括SMA材料，例如相同或不同的SMA材料。例如，垫圈178可以包括具有第一刚度的SMA材料，并且插入件184可以包括具有第二刚度(例如更大的刚度)的第二SMA材料。这样，当插入件184挠曲时，隔离器146可提供对振动和/或载荷的更刚性的抑制。在某些实施例中，垫圈178或插入件184之一可以包括SMA材料，而另一个可以包括不同的材料(例如，橡胶，聚合物，金属，复合材料等)。
现在参考图17至图20，根据本主题的各方面，示出了配置为垫圈178的隔离器146的实施例的多个视图。更特别地，图17-20示出了包括构件190的垫圈178。如图示的实施例中所示，垫圈178可包括第一环192和与第一环192分离的第二环194。此外，第一环192和第二环194可以轴向对准(例如相对于垫圈178的轴向轴线196)。这样，两个或更多个构件190可以在第一环192和第二环194之间延伸，以将环192、194联接在一起并形成垫圈178。构件190中的一个或多个(例如所有构件)可以与环192、194中的一个或两个联接，一体地联接和/或一体地形成。此外，环192、194或构件190中的至少一个可包括SMA材料。例如，环192、194和构件190中的每一个可以包括SMA材料(诸如相同或不同的SMA材料)。在另外的或替代的实施例中，环192、194或构件190中的至少一个可以包括不同的材料。构件190通常可以以相同或不同的角度在环192、194之间延伸，或者可以与环192轴向对准。例如，如图17所示，每个构件190可以相对于轴向轴线196限定相同或近似相同的角度。
现在特别参考图18，构件190可以在环192、194之间延伸，使得构件190限定一个或多个“X”图案。在另一个实施例中，如特别参考图19所示，构件190可以在环192，194之间延伸，以便限定在其间延伸的网格198。应当理解，构件190可以在环192、194之间延伸，以便限定任何合适的或期望的方向或图案。另外，垫圈178可包括相对于轴向轴线196周向或至少部分地周向延伸的并且与环192、194之间延伸的构件190联接，一体地联接或一体地形成的构件(未示出)。如特别在图20中所示，在另一或替代实施例中，一个或多个构件190可包括形成构件190的韧带201。例如，在所示的实施例中，每个韧带201可以与环192、194中的至少一个联接，一体地联接或一体地形成。然而，在其他实施例中，一个或多个韧带201可以仅与其他韧带201联接，一体地联接或一体地形成(并且因此不直接接触任何一个环192、194)。例如，一个或多个韧带201可以联接相邻的构件190或在相邻的构件190之间形成缓冲器。例如，构造成缓冲器的韧带201可沿周向或基本沿周向延伸，以减小构件190在周向方向上的挠曲和/或弯曲。这样，当构件190开始在轴向方向上弯曲(例如呈弓形)时，缓冲器可以接触相邻构件190的缓冲器和/或相邻构件190本身，以减小这种轴向挠曲。此外，尽管韧带201在图20的实施例中形成“A”形的横截面，但是应当理解，韧带201可以限定构件190的任何合适的横截面形状。
在附加或替代实施例中，隔离器146可包括施加在第一固定结构140和第二固定结构142之间的涂层，以减小在第一固定结构140和第二固定结构142之间传递的振动和/或载荷。例如，可以在第一固定结构140和连接器144之间将包括一种或多种SMA材料的涂层施加到第一固定结构140和/或连接器144。在附加或替代实施例中，可以在第二固定结构142和连接器144之间将包括一种或多种SMA材料的涂层施加到第二固定结构142和/或连接器144。例如，在第二固定结构142包括发动机部件176的实施例中，包括SMA材料的涂层可以施加到燃气涡轮发动机10的固定框架，发动机部件176和/或固定框架与发动机部件176之间的连接器144中的一个或多个的外表面上。在另外的或替代的实施例中，包括SMA材料的涂层可以施加到燃气涡轮发动机10的固定框架，发动机支架结构101和/或固定框架和发动机支架结构101之间的连接器144中的一个或多个的外表面上。
尽管上面已参考减少在燃气涡轮发动机10的固定框架与发动机支架结构101和/或发动机部件176之间传递的振动和/或载荷来描述振动隔离系统138，但是应当理解的是，振动隔离系统138可以用于减少在与燃气涡轮发动机相关的任何两个固定结构140、142之间传递的这种振动和/或载荷。例如，如图21所示，可以在发动机支架结构101和吊架82(见图2)之间利用振动隔离系统138。更特别地，在图21的示例性实施例中，振动隔离系统138的隔离器146(在图21中示为包括SMA材料的涂层或板)可以布置在前支架构件96和吊架82之间。然而，应当理解，可以在燃气涡轮发动机10与飞行器之间的任何两个固定结构之间(例如，在燃气涡轮发动机10与机翼80之间连接的任何两个固定结构之间)利用振动隔离系统138。
现在参考图21至图23，根据本主题的各方面，示出了包括一个或多个外部阻尼器200的振动隔离系统138的各个实施例，该阻尼器包括一种或多种SMA材料。特别地，图21至图23示出了施加至发动机支架结构101的外表面的外部阻尼器200。但是，应当理解，这样的外部阻尼器200可以应用于振动隔离系统138的任何第一固定结构140或第二固定结构142的外表面，例如燃气涡轮发动机10的固定框架或发动机部件176。而且，外部阻尼器200通常可以吸收并因此减小作用在应用了外部阻尼器200或与之相关联的第一固定结构140和/或第二固定结构142上的振动。
如在图21至图23的示例性实施例中所示，外部阻尼器200可被施加到前支架构件96的外表面。外部阻尼器200通常可以包括包含一种或多种SMA材料的涂层。在另外的或替代的实施例中，外部阻尼器200可包括一个或多个SMA条，板，切口，模具等，其被施加或粘附至前支架构件96的外表面。例如，如图所示，外部阻尼器200可被施加到前支架构件96的一个或多个圆角。在另一实施例中，如特别参考图23所示，一个或多个外部阻尼器200可以被构造为横梁202，该横梁202跨过在前支架构件96中限定的一个或多个空隙或空腔延伸。例如，横梁202可以联接至前支架构件96，与前支架构件96一体地联接，和/或与前支架构件96一体地形成。
通常，本文所述的振动隔离系统138和SMA隔离器146的示例性实施例可以使用任何合适的处理来制造或形成。例如，隔离器146或其部件可以由激光放电加工(EDM)，铣削等冲压或形成。但是，根据本主题的几个方面，可以使用增材制造处理(例如3D打印处理)或通过铸造形成隔离器146。这样的处理的使用可以允许隔离器146与支撑组件的其他部件整体地和/或整体地形成为单个整体式部件，或者作为任何合适数量的子部件。通过增材制造形成隔离器146可以允许隔离器146整体形成，并且包括当使用现有的制造方法时不可能实现的多种特征。例如，本文所述的增材制造方法使得能够制造具有任何合适的尺寸和形状且具有一种或多种构造的连杆(例如，连杆148、150)，凸舌160，套筒166，堆叠元件180，垫圈178，外部阻尼器200等，本文描述了这些新型特征中的一些。
如本文所使用的，术语“增材制造”，“增材地制造”，“增材制造技术或处理”等通常是指制造处理，其中连续材料层彼此提供以逐层“构建”的三维部件。连续的层通常融合在一起以形成整体组件，该整体部件可以具有多种整体子部件。尽管本文将增材制造技术描述为通过通常在竖直方向上逐点，逐层构建物体来实现复杂物体的制造，但是其他制造方法也是可能的，并且在本主题的范围内。例如，尽管本文的讨论涉及添加材料以形成连续的层，但是本领域技术人员将理解，本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技术或制造技术来实践。例如，本发明的实施例可以使用层增材处理，层减材处理或混合处理。
根据本公开的合适的增材制造技术包括，例如，熔融沉积建模(FDM)，选择性激光烧结(SLS)，诸如通过喷墨和激光喷墨的3D打印，立体光刻(SLA)，直接选择性激光烧结(DSLS)，电子束烧结(EBS)，电子束熔化(EBM)，激光工程净成形(LENS)，激光净成形制造(LNSM)，直接金属沉积(DMD)，数字光处理(DLP)，直接选择激光熔化(DSLM)，选择激光熔化(SLM)，直接金属激光熔化(DMLM)和其他已知处理。
除了使用直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属激光熔化(DMLM)处理(其中使用能源选择性地烧结或熔化一部分粉末层)之外，应当理解，根据替代实施例，增材制造处理可以是“粘合剂喷射”处理。在这方面，粘合剂喷射涉及以与上述类似的方式连续沉积添加粉末层。然而，代替使用能量源产生能量束以选择性地熔化或熔融增材粉末，粘合剂喷射涉及将液体粘合剂选择性地沉积在每一层粉末上。液体粘合剂可以是例如光固化聚合物或另一种液体粘合剂。其他合适的增材制造方法和变型旨在处于本主题的范围内。
本文所述的增材制造处理可用于使用任何合适的材料形成部件。例如，该材料可以是塑料，金属，混凝土，陶瓷，聚合物，环氧树脂，光敏聚合物树脂，或者可以是固体，液体，粉末，片材，线材或任何其他合适形式的任何其他合适材料。更具体地说，在本文所述的SMA隔离器146的各种实施例中，材料可以包括SMA材料。此外，根据本主题的其他示例性实施例，本文所述的增材制造部件可以至少部分由以下材料制成：包括但不限于纯金属，镍合金，铬合金，钛，钛合金，镁，镁合金，铝，铝合金，铁，铁合金，不锈钢，镍或钴基超级合金(例如，可从Special Metals Corporation获得的名称为
Figure BDA0002622925590000191
的那些)，以及本文所述的SMA材料。这些材料是适用于本文所述的增材制造处理的材料的示例，并且通常可称为“添加材料”。
另外，本领域技术人员将理解，可以使用多种材料和用于结合这些材料的方法，并且这些材料和方法被认为在本公开的范围内。如本文中所使用的，对“熔融”的提及可以指用于产生由任何以上材料形成的粘结层的任何合适的处理。例如，如果物体是由聚合物制成的，则熔融可指在聚合物材料之间建立热固性结合。如果对象是环氧树脂，则可以通过交联过程形成结合。如果材料是陶瓷，则可以通过烧结处理形成结合。如果材料是粉末金属，则可以通过熔融或烧结处理形成结合。本领域的技术人员将理解，通过增材制造来熔融材料以制造部件的其他方法也是可行的，并且当前公开的主题可以通过那些方法来实践。
此外，本文公开的增材制造处理允许单个部件由多种材料形成。因此，本文描述的部件可以由以上材料的任何合适的混合物形成。例如，部件可以包括使用不同的材料，处理和/或在不同的增材制造机器上形成的多层，段或零件。以这种方式，可以构造具有不同材料和材料特性的部件，以满足任何特定应用的需求。此外，尽管本文描述的部件可以完全通过增材制造处理来构造，但是应当理解，在替代实施例中，这些部件的全部或一部分可以通过铸造，机械加工和/或任何其他合适的制造处理来形成。实际上，可以使用材料和制造方法的任何合适的组合来形成这些部件。
现在将描述示例性的增材制造处理。增材制造处理使用部件的三维(3D)信息(例如三维计算机模型)来制造部件。因此，可以在制造之前定义部件的三维设计模型。就这一点而言，可以扫描部件的模型或原型以确定部件的三维信息。作为另一示例，可以使用合适的计算机辅助设计(CAD)程序来构造部件的模型，以定义部件的三维设计模型。
设计模型可以包括部件的整个构造的3D数字坐标，包括部件的外表面和内表面。例如，设计模型可以定义隔离器146。在一个示例性实施例中，例如，沿着部件的中心(例如，竖直)轴或任何其他合适的轴，将三维设计模型转换成多个切片或段。每个切片可以为切片的预定高度限定部件的薄截面。多个连续的横截面切片一起形成3D部件。然后逐个切片或逐层“构建”部件，直到完成。
以这种方式，本文所述的部件可以使用增材处理来制造，或者更具体地，例如通过使用激光能量或热使塑料熔融或聚合，或者通过烧结或熔融金属粉末来连续地形成每个层。例如，特定类型的增材制造处理可以使用能量束(例如，电子束或电磁辐射，例如激光束)来烧结或熔化粉末材料。可以使用任何合适的激光器和激光器参数，包括关于功率，激光束光斑尺寸和扫描速度的考虑。可以由任何合适的为增强强度，耐用性和使用寿命，特别是在高温下选择的粉末或金属形成构建材料。
每个连续层可以例如在大约10μm和200μm之间，但是根据替代实施例，可以基于任何数量的参数来选择厚度并且可以具有任何合适的尺寸。因此，利用上述增材形成方法，本文所述的部件可具有与在增材形成处理中使用的相关粉末层的厚度(例如10μm)一样薄的横截面。
另外，利用增材处理，部件的表面光洁度和特征可根据需要根据应用而变化。例如，可以通过在增材处理中选择合适的激光扫描参数(例如，激光功率，扫描速度，激光焦斑大小等)来调整表面光洁度(例如，使表面更光滑或更粗糙)，特别是在与零件表面相对应的横截面层的外围。例如，可以通过增加激光扫描速度或减小所形成的熔池的尺寸来获得较粗糙的光洁度，而可以通过降低激光扫描速度或增大所形成的熔池的尺寸来获得较光滑的光洁度。也可以改变扫描图案和/或激光功率以改变选定区域中的表面光洁度。
尽管本公开一般不限于使用增材制造来形成这些部件，但是增材制造确实提供了各种制造优势，包括制造容易，成本降低，准确性更高等。就这一点而言，利用增材制造方法，甚至多零件的部件也可以形成为单块连续金属，并且因此与现有设计相比，可以包括更少的子部件和/或接头。通过增材制造来一体形成这些多零件部件可以有利地改善整个组装过程。例如，整体结构减少了必须组装的独立零件的数量，从而减少了相关的时间和总体组装成本。另外，可以有利地减少例如泄漏，分开的零件之间的接合质量以及整体性能的现有问题。
而且，上述增材制造方法可使本文所述的SMA隔离器146的形状和轮廓更为错综复杂。例如，这样的部件可以包括增材制造的薄层和结构。另外，增材制造处理使得能够制造具有不同材料的单个部件，使得部件的不同部分可以展现出不同的性能特征，诸如由一种或多种SMA材料形成隔离器146的全部或一部分。制造处理的连续，增材性质使这些新颖特征得以构建。结果，本文描述的振动隔离系统138和/或SMA隔离器146可表现出改善的性能和可靠性。
该书面描述使用示例性实施例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则意图将这些其他示例包括在权利要求的范围内。
以下条款的主题提供了本发明的其他方面：
1.一种用于燃气涡轮发动机的振动隔离系统，振动隔离系统包括：第一固定结构；第二固定结构，第二固定结构与第一固定结构分离；连接器，连接器将第一固定结构联接到第二固定结构；以及隔离器，隔离器包括形状记忆合金材料，与连接器相关联，并布置在第一固定结构和第二固定结构之间，从而隔离器减小在第一固定结构和第二固定结构之间传递的振动。
2.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中第一固定结构包括燃气涡轮发动机的固定框架。
3.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中第二固定结构包括与燃气涡轮发动机相关联的发动机部件。
4.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中第二固定结构包括发动机支架结构。
5.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中连接器包括隔离器。
6.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中隔离器包括施加到第一固定结构，第二固定结构或连接器中的至少一个的外表面上的连杆，凸舌或涂层中的至少一个。
7.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，连杆包括多段，其中至少一个段包括形状记忆合金材料。
8.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中隔离器包括垫圈。
9.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中垫圈包括第一环，与第一环轴向对准的第二环以及在第一环和第二环之间延伸的多个构件。
10.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，至少一个构件相对于垫圈的轴向轴线限定一角度。
11.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，多个构件中的两个或更多个构件限定“X”图案。
12.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，多个构件限定在第一环和第二环之间延伸的网格。
13.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，多个构件中的至少一个构件包括两个或更多个韧带。
14.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，至少一个韧带被构造为缓冲器。
15.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，垫圈限定在垫圈内凹入的至少一个槽。
16.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，垫圈包括在至少一个槽内的插入件。
17.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，连接器包括螺栓或销中的至少一个，并且其中隔离器包括沿着螺栓或销中的至少一个的外表面布置的套筒。
18.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，隔离器包括沿着螺栓或销中的至少一个的外表面布置的多个套筒。
19.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，隔离器还包括布置在多个套筒的相邻套筒之间的至少一个楔形件。
20.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，隔离器受预应力。
21.一种用于燃气涡轮发动机的部件的振动隔离系统，振动隔离系统包括：燃气涡轮发动机的固定框架；发动机部件，发动机部件与燃气涡轮发动机相关联；至少一个连接器，至少一个连接器将发动机部件联接到固定框架；以及至少一个隔离器，至少一个隔离器包括形状记忆合金材料，与至少一个连接器相关联，并布置在固定框架和发动机部件之间，从而至少一个隔离器减小在固定框架和发动机部件之间传递的振动。
22.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，连接器包括隔离器。
23.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中至少一个隔离器包括施加到固定框架，发动机部件或连接器中的至少一个的外表面上的垫圈，连杆或涂层中的至少一个。
24.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，连杆包括多段，其中至少一个段包括形状记忆合金材料。
25.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，垫圈包括第一环，与第一环轴向对准的第二环以及在第一环与第二环之间延伸的多个构件。
26.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，至少一个构件相对于垫圈的轴向轴线限定一角度。
27.根据前述权利要求中的任一项的振动隔离系统，其中，多个构件中的两个或更多个构件限定“X”图案。
28.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，多个构件限定在第一环和第二环之间延伸的网格。
29.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，多个构件中的至少一个构件包括两个或更多个韧带。
30.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，至少一个韧带被构造为缓冲器。
31.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，垫圈限定在垫圈内凹入的至少一个槽。
32.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，垫圈包括在至少一个槽内的插入件。
33.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，连接器包括螺栓或销中的至少一个，并且其中，隔离器包括沿着螺栓或销中的至少一个的外表面布置的套筒。
34.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，隔离器包括沿着螺栓或销中的至少一个的外表面布置的多个套筒。
35.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，隔离器进一步包括布置在多个套筒的相邻套筒之间的至少一个楔形件。
36.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，隔离器受预应力。
37.一种用于燃气涡轮发动机的发动机支架的振动隔离系统，振动隔离系统包括：燃气涡轮发动机的固定框架；发动机支架结构；至少一个连接器，至少一个连接器将固定框架联接到发动机支架结构；以及至少一个隔离器，至少一个隔离器包括形状记忆合金材料，与至少一个连接器相关联，并布置在固定框架和发动机支架结构之间，从而至少一个隔离器减小在固定框架和发动机支架结构之间传递的振动。
38.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，连接器包括隔离器。
39.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，至少一个隔离器包括连杆，凸舌或套筒中的至少一个。
40.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，连杆包括多段，其中至少一个段包括形状记忆合金材料。
41.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，隔离器包括垫圈。
42.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，垫圈包括第一环，与第一环轴向对准的第二环以及在第一环与第二环之间延伸的多个构件。
43.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，至少一个构件相对于垫圈的轴向轴线限定一角度。
44.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，多个构件中的两个或更多个构件限定“X”图案。
45.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，多个构件限定在第一环和第二环之间延伸的网格。
46.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，多个构件中的至少一个构件包括两个或更多个韧带。
47.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，至少一个韧带被构造为缓冲器。
48.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，垫圈限定在垫圈内凹入的至少一个槽。
49.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，垫圈包括在至少一个槽内的插入件。
50.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，发动机支架结构包括风扇框架轭，其中，至少一个连接器包括平台，其中，至少一个隔离器包括布置在平台与固定框架之间的凸舌。
51.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，发动机支架结构包括后支架构件，其中，至少一个连接器和至少一个隔离器一起包括联接在后支架构件和固定框架之间的连杆。
52.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，发动机安装结构包括前安装构件，其中，至少一个连接器包括螺栓或销中的至少一个，其中，至少一个隔离器包括沿螺栓或销中的至少一个的外表面布置的套筒。
53.根据前述条款的振动隔离系统，其中，至少一个隔离器包括沿着至少一个螺栓或销的外表面布置的多个套筒，并且其中至少一个隔离器还包括至少一个楔形件，该至少一个楔形件布置在多个套筒的相邻套筒之间。
54.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，隔离器受预应力。
55.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，进一步包括外部阻尼器。
56.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，外部阻尼器包括包含形状记忆合金材料的涂层。
57.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，外部阻尼器包括包含形状记忆合金材料的条，板，切口，模具等中的至少一个。
58.根据前述权利要求中任一项的振动隔离系统，其中，外部阻尼器包括横梁。

Claims (10)

1.一种用于燃气涡轮发动机的振动隔离系统，其特征在于，所述振动隔离系统包括：
第一固定结构；
第二固定结构，所述第二固定结构与所述第一固定结构分离；
连接器，所述连接器将所述第一固定结构联接到所述第二固定结构；以及
隔离器，所述隔离器包括形状记忆合金材料，与所述连接器相关联，并布置在所述第一固定结构和所述第二固定结构之间，从而所述隔离器减小在所述第一固定结构和所述第二固定结构之间传递的振动。
2.根据权利要求1所述的振动隔离系统，其特征在于，其中所述第一固定结构包括所述燃气涡轮发动机的固定框架。
3.根据权利要求2所述的振动隔离系统，其特征在于，其中所述第二固定结构包括与所述燃气涡轮发动机相关联的发动机部件。
4.根据权利要求2所述的振动隔离系统，其特征在于，其中所述第二固定结构包括发动机支架结构。
5.根据权利要求1所述的振动隔离系统，其特征在于，其中所述连接器包括所述隔离器。
6.根据权利要求1所述的振动隔离系统，其特征在于，其中所述隔离器包括施加到所述第一固定结构、所述第二固定结构或所述连接器中的至少一个的外表面的连杆、凸舌或涂层中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的振动隔离系统，其特征在于，其中所述隔离器包括垫圈。
8.根据权利要求7所述的振动隔离系统，其特征在于，其中所述垫圈包括第一环、与所述第一环轴向对准的第二环、以及在所述第一环和所述第二环之间延伸的多个构件。
9.根据权利要求7所述的振动隔离系统，其特征在于，其中所述垫圈限定在所述垫圈内凹入的至少一个槽。
10.根据权利要求1所述的振动隔离系统，其特征在于，其中所述连接器包括螺栓或销中的至少一个，并且其中，所述隔离器包括沿着所述螺栓或销中的所述至少一个的外表面布置的套筒。
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