DE1960005A1 - Triebwerksaufhaengung an Luftfahrzeugen mit Mitteln zur Vermeidung von Resonanz - Google Patents

Description

69-B-O52/Heu/ja ' 26. November 1969

Vereinigte Flugtechnische Werke Gesellschaft mit beschränkter Haftung früher "Y/eser" Flugzeugbau/Focke-Wulf/Heinke!-Flugzeugbau

Triebwerksaufhängung an Luftfahrzeugen mit Mitteln zur Vermeidung von Resonanz

Die Erfindung besieht sich auf eine Triebwerksaufhängung an Luftfahrzeugen mit Mitteln zur Vermeidung von Resonanz zwischen Triebwerk und Zelle für Triebwerke, die mittels Abstandhalter an der Zelle befestigt sind, vorzugsweise oberhalb des Tragwerkes ο

Bei der Befestigung von Triebwerken an heutigen Luftfahrzeugen gibt es mehrere Ausführungsformen, von denen die Anordnung der Triebv/erke am Flügel und die am Heck die geläufigsten sind» Dabei sind die Triebv/erke mit Hilfe eines Abstandhalters (Pylon oder Triebwerksstiel) an der Zelle befestigt. Infolge der Federsteifigkeiten'des Abstandhalters und der Zelle und infolge der Massen von Triebwerk und Zelle können Schwingungen zwischen Triebwerk und Zelle bzw» Zellen-

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bauteilen auftreten. Im ungünstigsten Falle schwingen Triebwerk und Zelle, ZoBo der Flügel, in Resonanz; dabei überschreit en bekanntlich die auftretenden mechanischen Beanspruchungen die zulässigen Festigkeiten der einzelnen Bauteile₀ In diesen Fällen muß durch geeignete Maßnahmen versucht werden, Schwingungen im Resonanzbereich und damit unzulässig hohe mechanische Beanspruchungen zu vermeiden.

Im Flugzeugbau sind Mittel bekannt, die Resonanzerscheinungen zwischen Triebwerk und Zelle unterbinden. Bei diesen Ausfuhr rungen, wie sie in den deutschen Offenlegungsschriften 1 456

) und 1 456 154 und der deutschen Patentschrift 901 260 offenbart sind, handelt es sich um die elastische Lagerung von Triebwerken gegenüber dem Zellenkonstruktionsverband₀ Die für diesen Zweck speziell eingesetzten Mittel sind unter dem Namen "Schwingmetalle" bekannte Als elastisches Kraftübertragungsmittel ist in den erwähnten Schriften ein Elastomer vorgesehen, das, im schwingungstechnischen Sinne gesprochen, sowohl als Feder wie als Dämpfung wirkt. Diese Elemente sind jedoch vorzüglich geeignet, Schwingungen hoher Frequenz (Schallbereich) zu absorbieren; ihre Aufgabe liegt daher meist darin, Körperschall und Vibrationen, die vom Triebwerk ausgehen und die Zellenbauteile zu Schwingungen anregen

^ können, von der Zelle fernzuhalten. Insofern handelt es sich hier um ein Mittel zur Vermeidung von Resonanz und zwar durch Ausnutzung der elastischen und dämpfenden Eigenschaften von Gummi oder ähnlichen Yiferkstoffen.

Derartige Mittel (elastomere Feder« und Dämpfungsglieder) sind aber im Flugzeugbau wenig geeignet, Schwingungen mit Frequenzen unterhalb des Schallbereiches zu übertragen; denn diese Frequenzen im Infraschallbereich bedingen größere Federwege, die für die konstruktive Auslegung der Federn mehr Volumen und damit mehr Gewicht erfordern. Außerdem herrschen in der nahen

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Umgebung des Triebwerkes hohe Temperaturen, die eine Verwendung eines elastomeren Werkstoffes nicht als vorteilhaft erscheinen lassen«. ■ Schließlich ist die Lebensdauer von Gummi oder ähnlichen Werkstoffen in Bezug auf ihre Elastizität und Festigkeit relativ niedrig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Resonanz zwischen Triebwerk und Zelle zu vermeiden und die damit verbundenen unzulässig hohen mechanischen Beanspruchungen der Konstruktionsbauteile suf die zulässige Grenze herabzusetzen Erfindungsgemäß geschieht das durch ein elastisches Glied, das zwischen Triebwerk und Abstandhalter wirksam ist und Schwingungen des Triebwerkes vorwiegend in einer Richtung zuläßt«

Bekanntlich lassen sich Resoiianzerscheinungen in einem me- · chanischen Schv/ingungssystem, dessen Eigenfrequenzen durch Massen und Federsteifigkeiten bestimmt werden, durch die Veränderung letzterer Größen vermeiden» Da aber im Flugzeugbau eine Veränderung der Massen (Triebwerk und Zelle) oder der Federsteifigkeiten (Abstandhalter und z.B. Biegesteifigkeit des Flügels) aufgrund bestehender aerodynamischer und konstruktiver Forderungen nicht möglich oder vorteilhaft ist, wird von dieser Art der Verstimmung nicht Gebrauch gemacht. Insofern bedeutet die erfindungsgemäße Einfügung eines elastischen Gliedes einen besonderen Vorteil: die Massen bzw. Gewichte brauchen nicht verändert zu werden.und die bestehenden Federsteifigkeiten, d.h«. die gesamte Zellenkonstruktion, bleiben erhalten. Ein weiterer Vorteil liegt zudem noch darin, daß das erfindungsgemäße elastische Glied bei Bedarf auf einfache Art und Weise ausgewechselt werden kann, d.h.' die Federsteifigkeit des Abstandhalters ist einstellbar. Soll beispielsweise das Flugzeug mit einem stärkeren, d.ho schwereren Triebwerk., ausgerüstet werden, so würde diese Maßnahme Änderungen in der Diinensionierung der Zellenkonstruktion, d.h. auch der Federsteifigkeiten, bedingen. Um diese Forderung zu erfüllen,

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braucht bei der erfindungsgemäßen Aufhängung des Triebwerks .. nur das elastische Glied herausgenommen und das betreffende Federelement, z.B. ein Torsionsstab, gegen ein anderes aus« getauscht zu werden.

• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschriebene

Figo 1 zeigt in perspektivischer !Darstellung die Möglichkeit einer Triebwerksbefestigung an der Zelle. Bei dieser Ausführung ist das Triebwerk 1 mittels eines Abstandhalters fe (auch Pylon oder Triebwerksstiel genannt) auf dem Tragflügel 2 befestigte Die zwischen Triebwerk 1 und Abstandhalter 3 schwarz gekennzeichnete Stelle bezeichnet die Lage des erfindungsge~ mäßen elastischen Gliedes.

Figo 2 zeigt eine Seitenansicht der Triebwerksbefestigung auf dem Flügel« Das Triebwerk 1 ist im-wesentlichen.'an.'zwei Stellen, die durch die Mittellinien 5,6 gekennzeichnet sind, an dem Pylon 3 aufgehängt«, Letzterer ist mit der Struktur des Flügels 2 fest verbundene

Die erfindungsgemäße Ausführung sieht nun an der Lagerstelle ein elastisches'Glied 7 vor, das als Torsionsfeder ausgebildet isto Wie aus der Darstellung ersichtlich, ist der Torsions- ψ stab annähernd parallel zur Triebwerksachse 4 angeordnet. An seinen beiden äußeren Enden stützt er sich über eine Gabel an dem Pylon 3 ab, während in der Mitte des TorsxdSsstabes ein Arm angreift, der mit dem Triebwerk 1 verbund/eii ist.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung des elastischen Gliedes 7 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Diese zeigt eine Ansicht von oben auf das Triebwerk 1, d.h., die dargestellte Skizze liegt in der x-y-Ebene. Bei dieser Anordnung des Triebwerkes 1 auf dem Flügel 2 liegt ein inechanisches

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Schwingungssystem vor, das durch die Massen von Triebwerk 1 und Tragwerk 2 sowie die Federsteifigkeiten von Abstandhalter und Tragwerk 2 gekennzeichnet ist. Wird beispielsweise die Spitze des Flügels 2 durch eine Boe zu Biegeschwingungen angeregt, so übertragen sich diese Bewegungen über den Abstandhalter 3, der in dem mechanischen Ersatzsystem als massenlose Feder anzusehen ist, auf das Triebwerk 1. Dieses führt dann Schwingungen vorwiegend in y-Richtung aus. Durch die erfindungsgemäße Zwischenschaltung des elastischen Gliedes 7 zwischen Triebwerk 1 und Abstandhalter 3 wird die resultierende Federstei-figkeit des Abstandhalters 3 verringert, d.h., das ganze Schwingungssystem wird weicher< > Da das Triebwerk 1 an seiner vorderen Aufhängung 5 .drehbar gelagert ist, ermöglicht

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das erfindungsgemäße elastische Glied 7 Pendelbewegung^des Triebwerks um die Achse 5ϊ das Triebwerk 1 kann dabei aus .der Ruhelage, dargestellt durch die Mittellinie 4, in die Stellungen ausgelenkt v/erden, wie sie durch die Mittellinien 4' und 4" gekennzeichnet sind. ■ Auf diese Art und Weise wird das ganze Schwingungssystem durch Zwischenschaltung einer zusätzlichen Federsteifigkeit verstimmt© Es tritt keine Resonanz zwischen Triebwerk 1 und Tragwerk 2 auf, und unzulässig hohe mechanische Beanspruchungen von Konstruktionsbauteilen werden vermieden.

Die erfindungsgemäße Ausführung des elastischen Gliedes als Torsionsfeder bietet schließlich noch folgende Vorteile, besonders im Vergleich zu Elastomeren: das elastische Glied ist gegen thermische Beanspruchung wenig empfindlich; die Torsionsfeder baut klein und erfüllt daher die strengen Forderungen der Raumbeschränkung, die aus der aerodynamischen Formgebung des Abstandhalters resultieren.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ο Triebwerksaufhängung an Luftfahrzeugen mit Mitteln zur Vermeidung von Resonanz zwischen Triebwerk und Zelle für Triebwerke, die mittels Abstandhalter an der Zelle befestigt sind, "vorzugsweise oberhalb des Tragwerkes, gekenn ze ichnet durch ein elastisches Glied (7), das zwischen Triebwerk (1) und Abstandhalter (3) wirksam ist und Schwingungen des Triebwerkes (1) vorwiegend in einer Richtung zuläßt·

   2ο Triebwerksaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das elastische Glied (7) als Torsionsfeder ausgebildet ist, die sich einerseits am Triebwerk (1) und andererseits am Abstandhalter (3) abstützte

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