DE2557266A1

DE2557266A1 - Flugzeugtriebwerksaufhaengung fuer mantelstromtriebwerke

Info

Publication number: DE2557266A1
Application number: DE19752557266
Authority: DE
Inventors: Douglas John Nightingale
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1976-07-08
Also published as: US4013246A; FR2295876B1; JPS5945559B2; JPS51108499A; FR2295876A1; GB1516980A; DE2557266C2

Description

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ing. 25. EOLZEE

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R. 951

Augsburg, den 18. Dezember 197:>

Rolls-Royce (1971) Limited, Norfolk House, St₀ James's oquare,

London, England

Flugzeugtriebwerksaufhängung für Mantelstromtriebwerke

Die Erfindung betrifft eine Flugzeugtriebwerksaufhängung für Mantelstromtrxebwerke, mit vorderen und hinteren Haltemitteln zur Halterung des Basistriebwerks des Mantelstromtriebwerks in zwei mit gegenseitigem Abstand verlaufendenden Querebenen zur Triebwerksachse.

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Mantelstromtriebwerke einschließlich der Triebwerke mit einem Düsenpropeller enthalten ein einen Gasgenerator darstellendes Basistriebwerk, das einen Abstand zum Triebwerksaußengehäuse aufweist, wodurch zwischen dem Gehäuse des Basis triebwerks und dem Triebwerks außen gehäuse ein Mantelstromkanal gebildet ist, durch welchen mittels eines vom Basistriebx-jerk angetriebenen Verdichters oder Gebläses verdichtete Luft hindurchströmt.

Da das Mante1strom/Innenstrom-Verhältnis bei modernen Gasturbinentriebwerken größer geworden ist, ist das Basistriebwerk im Vergleich zum Durchmesser des Triebwerks außengehäuses verhältnismäßig klein geworden,, Dies trifft insbesondere bezüglich der als Düsenpropellertrxebwerke bekannten Triebwerke zu.

Bei herkömmlichen Triebwerksaufhängungen für Mantelstromtriebwerke muß entweder das Basistriebwerk von der Plugzeugkonstruktion und das Triebwerks außengehause vom Basistriebwerk getragen x^erden oder das Triebwerks außengehause ist an der Flugzeugkonstruktion befestigt und das Bas is triebwerk wird vom Außengehäuse gehalten.

Bei den Haltemitteln handelt es sich in beiden Fällen

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um durch den Mantelstromkanal zwischen den beiden Gehäusen verlaufende Streben» Inzwischen sind jedoch Triebwerkskonstruktionen vorgeschlagen worden, die Mantelstrom/Innenstrom-Verhältnisse bis zu zehn oder sogar noch höher aufweisen, so daß die Durchmesserunterschiede zwischen dem Außengehäuse und dem Basis triebwerk so groß sind, daß derartige fluge lförmi ge Streben ein hohes Streckungsverhältnis aufweisen und sehr dick und schwer sein müssen, um die erforderliche Tragfähigkeit zu haben. Außerdem müßte das Außengehäuse so groß sein, daß die Trägheitskräfte und auf das Gehäuse wirkende Beschleunigungskräfte so groß werden würden, daß für das Gehäuse des Basistriebwerks zur Halterung des Außengehäuses eine so große Steifigkeit notwendig wäre, daß sich ein unannehmbar großes Gewicht ergäbe.

Bei einem Düsenpropeller-Gasturbinentriebwerk ist schon vorgeschlagen worden, den Propellerdüsenmantel, der das Außengehäuse des Mantelstromkanals bildet, und das Basistriebwerk unabhängig voneinander aufzuhängen, jedoch hat dies zu weiteren Problemen geführt, die sich aus den relativen Bewegungen zwischen dem Basis triebwerk und dem Düsenmantel insbesondere dann ergeben, wenn das Triebwerk an einem Pylon aufgehängt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

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Triebwerksaufhängung für Mantelstromtriebwerke der eingangs dargelegten Art so auszubilden, daß das Triebwerks außengehause und das Basistriebwerk getrennt von der Flugzeugkonstruktion aufgehängt sind und bei welcher die Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen dem Basis triebwerk und dem Triebwerksaußengehäuse beträchtlich verringert ist»

Es ist klar, daß die Aufhängekonstruktion zur externen Aufhängung des Triebwerks Pylone, Rippen oder Flügelstutzen zur Halterung des Triebwerks oberhalb oder unterhalb des Flugzeugflügels oder des Flugzeugrumpfes oder seitlich des Flugzeugrumpfes aufweisen kann.

Im Sinne der Lösung der genannten Aufgabe ist eine Flugzeugtriebwerksaufhängung gemäß der Erfindung durch erste und zweite Gehäusehalterungen zur vom Basistriebwerk unabhängigen Aufhängung des Triebwerksaußengehäuses gekennzeichnet, von denen die erste Gehäusehalterung im Bereich einer ersten der beiden genannten Querebenen angeordnet ist und von denen die zweite Gehäusehalterung Verbindungsmittel aufweist, die in der gleichen Quefebene wie die erste Gehäusehalterung mit dem Triebwerks außengehause und im Bereich der zweiten der beiden Querebenen mit der Flugzeugkonstruktion verbunden sind»

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Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Gehäusehalterungen in den beiden Ebenen der Basistriebwerkshalterung mit der Plugzeugkonstruktion und dem Triebwerksaußengenäuse verbunden.

Das Triebwerksaußengehäuse weist vorzugsweise einen steifen Haltering auf, an welchem die ersten und zweiten Gehäusehalterungen befestigt sind. Die Befestigungen der zweiten Gehäusehalterung liegt dabei auf entgegengesetzten Seiten einer durch die erste Gehäusehalterung verlaufenden Radiallinie.

Bei der erfindungsgemäßen Triebwerks aufhängungskonstruktion ergeben irgendwelche Biege- oder Drehbewegungen der Flugzeugkonstruktion im wesentlichen gleiche Bewegungen sowohl des Basistriebwerks als auch des Triebwerksaußengehäuses, und Relativbewegungen zwischen dem Außengehäuse und dem Basistriebwerk sind im wesentlichen ausgeschaltete

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Mantelstromtriebwerk ein Düsenpropeliertriebwerk und die Außenwand des Mantelstromkanals ist durch den Düsenmantel des Propellers gebildet und stellt das Triebwerksaußengehäuse dar.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstenend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher beschriebene Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Trieb

werksaufhängung nach der Erfindung für ein am Flugzeugflügel aufgehängtes Düsenpropeller-Gasturbinentriebwerk,

Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1

gezeigten Anordnung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A

in Fig. 1,

Fig. H einen Schnitt entlang der Linie B-B

in Fig. 1, und

Figo 5 eine Ansicht von hinten der in

Fig, 1 gezeigten Anordnung,

In den Zeichnungen ist ein Düsenpropeller-Gasturbinentriebwerk 10 dargestellt, welches ein Basistriebwerk 12 enthält, das durch eine Schubdüse 14 einen Schub erzeugt

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und einen vor dem Basis triebwerk angeordneten Propeller 16 antreibt. Der Propeller 16 erzeugt einen Luftstrom, von welchem ein Teil in den Verdichtereinlauf 18 des Basistriebwerks 12 eintritt und der übrige Teil durch einen ringförmigen Mantelstromkanal 20 strömt, der zwischen dem Gehäuse 22 des Basis triebwerke und einem Propellerdüsenmantel 24 gebildet ist. Dieser letztere Teil der Luft tritt durch eine zweite Schubdüse 25 in die Außenluft aus. Der Propellerdüsenmantel bildet die äußere Wand des Mantelstromkanals 20 und stellt das Triebwerks außen gehäuse dar.

Das Triebwerk ist an einem Pylon 26 aufgehängt, der von der Unterseite eines Plugzeugflügels 28 nach vorwärts herabhängt und in herkömmlicher Weise als Fachwerkträger ausgebildet ist.

Das Basistriebwerk 12 und der Propellerdüsenmantel 24 sind unabhängig voneinander am Pylon 26 montiert und alle Verbindungen zwischen dem Propellerdüsenmantel 24 und dem Pylon und zwischen dem Basis triebwerk 12 und dem Pylon sind in zwei längs der Triebwerks achse einen Abstand aufweisenden Triebwerksquerebenen angeordnet.

Die Basxstriebwerkshalterungen sind in herkömmlicher Weise ausgebildet, wie in den Fig, 3 und 4 sichtbar ist_Q Die

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vordere, allgemein mit 30 bezeichnete Halterung weist zwei Verbindungsglieder 32 und 34 sowie einen Schubzapfen 36 an der Oberseite des Gehäuses 22 auf_o Die Verbindungsglieder verlaufen tangential zum Gehäuse 22. Diese Verbindungsglieder 32 und 3*4 und der Zapfen % nehmen zusammen die Schubkräfte, die seitlichen Vertikalkräfte und die Torsionskräfte auf, die auf das Basistriebwerk wirken_e

Die hintere, allgemein mit 40 bezeichnete Halterung weist zwei mit Verbindungszapfen befestigte Verbindungsglieder 42 und 44 auf, die tangential zum Gehäuse 24 verlaufen und mit dem Pylon 26 verbunden sind, derart, daß sie die vordere Halterung hinsichtlich der Aufnahme der Vertikal- und Seitenkräfte auf das Basistriebwerk unterstützen.,

Die erste, allgemein mit 50 bezeichnete Düsenmantelhalterung ist insofern ähnlich der ersten Basistriebwerkshalterung 30 ausgebildet, als sie zwei mit Verbindungszapfen befestigte Verbindungsglieder 52 und 54 und einen Schub zap fen 56 aufweist. Die Verbindungsglieder 52 und 54 sind mit einem steifen Haltering 57 des Düsenmantels verbunden, der in der gleichen Ebene wie die vordere Basistriebwerkshalterung 30 gelegen ist, und sind außerdem an der Oberseite des Düsenmantels unmittelbar mit dem Pylon 26 verbunden.

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Die zweite Düsenmante!halterung weist zwei Streben 5Ö und 60 auf, die jeweils mittels Uni ve rs alge lenken mit ihrem einen Ende unterhalb der Triebwerks achse an den beiden Triebwerksseiten am Haltering 57 und mit ihrem anderen Ende an der hinteren Basistriebwerkshalterung 40 angelenkt sind.

Es ist daher ersichtlich, daß zwischen dem Basis triebwerk und dem Düsenmantel Relativbewegungen auf ein Minimum verringert sind_e Beispielsweise werden alle Schübe auf das Basis triebwerk und den Düsenmantel in derselben Ebene bei der vorderen Basistriebwerkshalterung auf den Pylon übertragen, so daß zwischen dem Basis triebwerk und dem Düsenmantel keine axiale Differenzbewegung stattfindet. Sämtliche Torsionskräfte werden ebenfalls in der gleichen vorderen Ebene aufgenommen, wodurch Relativdrehungen zwischen dem Basistriebwerk und dem Düsenmantel auf ein Minimum verringert werden, obwohl infolge der notwendigen vertikalen Trennung der Halterungen des Basis triebwerke und des Düsenmantels noch eine geringe Relativbewegung möglich sein muß„ Gier- und Neigungsmomente des Basis triebwerke und des Düsenmantels, die Biegungen und verwindungen des Pylons bewirken, werden an den gleichen Längspunkten der Pylonkonstruktion aufgenommen, wodurch irgendwelche Kopplungseffekte ausgeschaltet werden»

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AO

Um irgendwelche schädliche Auswirkungen von noch verbleibenden Relativbewegungen zwischen dem Basis triebwerk und dem Propellerdüsenmantel auf den Propellerwirkungsgrad und den Blatt spitzenspie !raum des Propellers weiter zu verringern, ist der Düsenmantel zweiteilig ausgebildet» Innerhalb der tlauptdüsenmantelkonstruktion ist ein kleinerer Mantel 62 angeordnet, der von stromab des Gebläses angeordneten Leitschaufeln 64 getragen wird. Dieser kleinere Mantel 62 ragt von diesen Leitschaufeln nach vorne über die Blattspitzen der Gebläse sch auf ein, so daß er sich zusammen mit den Leitschaufeln bewegt, die am Basis triebwerk befestigt sind, und sich ein konstanter 31attspitzenspielraum um die Propellerschaufelblattspitzen herum ergibt. An der stromabwärtigen Verbindung des Mantels 62 mit der Hauptdüsenmante Ik ons truktion (d.h. nahe der Düsenmant elhalterungsebene), wo irgendwelche auftretende Relativbewegungen am geringsten sind, ist eine Dichtung 66 angeordnet. Das stromaufwärtige Ende des Mantels 62 weist jedoch einen Abstand von der Hauptdüsenmantelkonstruktion auf, um einen Druckaufbau im Inneren der Hauptdüsenmantelkonstruktion zu verhindern.

Ein weiteres wichtiges bevorzugtes Merkmal der erfin dungs gemäßen Halte rungs an Ordnung liegt darin, daß die

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beiden Streben 58 und 60 unterhalb der Triebwerksacb.se mit dem Düsenmantelhalterxng 57 verbunden sind. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ergeben sich dadurch drei am Umfang des Düsenmantels verteilte Montagepunkte, die alle in der gleichen Ebene liegen und von welchen sich einer oberhalb der Triebwerks achse und die beiden anderen unterhalb der Triebwerks achse befinden.

Dadurch ist es möglich, Biegekräfte im Pylon infolge von Umkehrschubkräften zu verringern, wenn bei dem Triebwerk der Propellerschub durch Blockierklappen am stromabwärtigen Ende des Propellerdüsenkanals umgekehrt wird. Die Streben leiten Druckkräfte vom Düsenmantel in die unteren Holme des Pylons, welche in gewissem Maße die Zugkräfte des Basistriebwerks auf diese unteren Holme verschieben«,

Ein weiterer Vorteil der Verbindung der Streben 58 mit dem Düsenmantel unterhalb der Triebwerks achse liegt darin, daß infolge der Neigung der Streben nach rückwärts das beim Verwinden des Pylons entstehende Giermoment auf den Düsenmantel auf ein Minimum verringert wird.

Die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ist nicht auf Düsenpropellertriebwerke beschränkt, sondern das Prinzip der

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/ft

gesonderten Halterung des Triebwerks außengehauses und des Basistriebwerke kann bei allen Mantelstromtriebwerken Anwendung finden_o Die größten Vorteile ergeben sich jedoch bei Triebwerken, bei welchen das Mantelstrom/Innenstrom-Verhältnis größer als etwa 7 oder 8 ist, was gegenwärtig für alle Düsenpropeller-Gasturbinentriebwerke zutrifft,.

Die er fin dungs gemäße Triebwerks aufhängung ist für alle Arten von extern aufgehängten Triebwerken anwendbar, gleichgültig, ob die Triebwerke an Pylonen oberhalb oder unterhalb der Plugzeugflügel oder an Flügelstümpfen oder Pylonen seitlich oder oberhalb des Rumpfes aufgehängt sind.

Ferner kann jede Halterungsart anstelle der beschriebenen Verbindungsglieder und Schubzapfen Anwendung finden,, Beispielsweise kann die Verbindung des Außengehäusehalteringes mit dem Pylon an der Oberseite dieses Ringes einfach dadurch hergestellt sein, daß der Ring unmittelbar am Pylon angebolzt ist.

Der Propellerdüsenmantel kann mit verschiebbaren Teilen zur öffnung von Hilfseinlässen, Hilfsdüsen oder Schub umkehrvorrichtungen versehen sein, welche die Herstellung des Düsenmantels aus mehr als zwei Teilen erforderlich machen

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können, wobei die Hauptdüsenmantelkonstruktion selbst in einer Querebene geteilt sein kann und die beiden Teile bei dem Haltering miteinander verbunden sein können.

Selbstverständlich kann es möglicherweise nicht möglich sein, die Halterungen des Düsenmantels und des Basistriebwerks in genau der gleichen Ebene anzuordnen«, Geringfügige axiale Versetzungen zwischen der Ebene der Düsenman te lh alte run gen und der Ebene der Basistriebwerkshalterungen liegen daher ebenfalls im Rahmen der Erfindung.

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Claims

A*

Patentansprüche

fly Plugzeugtriebwerks aufhängung für Mantelstromtriebwerke, mit vorderen und hinteren Haltemitteln zur Halterung des Basistriebwerks des Mantelstromtriebwerks in zwei mit gegenseitigem Abstand verlaufenden Querebenen zur Triebwerks achse, gekennzeichnet durch erste und zweite Gehäusehalterungen (30, 40, 50, 58, 60) zur vom Basistriebwerk (22) unabhängigen Aufhängung des Triebwerks außengehauses (24), von denen die erste Gehäusehalterung (50) im Bereich einer ersten der beiden genannten Querebenen angeordnet ist und von denen die zweite Gehäusehalterung (58, 60) Verbindungsmittel aufweist, die in der gleichen Querebene wie die erste Gehäusehalterung mit dem Triebwerksaußengehäuse und im Bereich der zweiten Querebene mit der Plugzeugkonstruktion (26) verbunden sind,
2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Gehäusehalterungen (50, 58, 60) in den beiden Ebenen der Basistriebwerkshalterungen (30, 40) mit der Plugzeugkonstruktion und dem Triebwerksaußengehäuse (24) verbunden sind.
3» Aufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß das Triebwerksaußengehäuse (24) einen steifen Haltering (57) aufweist, mit welchem die ersten und zweiten Gehäusehalterungen (50, 58, 60) verbunden sind, wobei die Verbindungsstellen mit der zweiten Halterung (58, 60) beiderseits einer durch die erste Gehäusehalterung (50) verlaufenden Radiallinie gelegen sind.
4. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für ein Düsenpropeller-Gasturbinentriebwerk, dessen Düsenpropellermantel das genannte Triebwerks außengehäuse darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (16, 27) des Propellerdüsenmantels stromab des Propellers von durch den Mantelstromkanal hindurch verlaufenden Schaufeln (64) getragen wird und daß dieses Teil des Düsenmantels nach vorne über die Propellerschaufeln ragt und die Blattspitzen der Propellerschaufeln umschließt.
5. Aufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gehäuse aufhängung (50) zwei längliche, mittels Verbindungszapfen am Triebwerks außengehäuse (24) und an einem Pylon (26) der Plugzeugkonstruktion befestigte Verbindungsglieder (52) und einen Schubzapfen (56) aufweist und daß die zweite Gehäusehalterung zwei Streben (58, 60) aufweist, die jeweils mittels Universalgelenken mit ihren

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einen Enden am genannten Außengehausehaltering und mit ihren anderen Enden an der hinteren Basistriebwerkshalterung (40) befestigt sind.
6. Aufhängung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen der Streben (58, 60) mit dem Außengehausehaltering (57) auf der mit Bezug auf die erste Gehäusehalterung (50) entgegengesetzten Seite der Triebwerksachse angeordnet sind.

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