DE3039869C2

DE3039869C2 - Anordnung und Befestigung einer Triebwerksgondel an einem Flugzeug

Info

Publication number: DE3039869C2
Application number: DE3039869A
Authority: DE
Inventors: Harry Duffield Derby Hurdis; Alan James Allestree Derby Tudor
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1979-10-23
Filing date: 1980-10-22
Publication date: 1986-06-19
Also published as: GB2061389A; GB2061389B; FR2467776A1; JPS5681227A; US4384453A; FR2467776B1; DE3039869A1; JPS5936095B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung, die einen internen druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik repräsentiert. Infolge der großen radialen und axialen Abmessungen derartiger Fantriebwerke bereitet die Aufrechterhaltung des für einen guten Gesamtwirkungsgrad geringen Schaufelspitzenspiels sowohl im Kompressorbereich als auch im Turbinenbereich erhebliche Schwierigkeiten und die bekannten Aufhängungen waren entweder sehr schwer und kompliziert in ihrem Aufbau, sofern sie die notwendige Starrheit gewährleisteten, oder sie hatten den Nachteil, daß sie auf die Dauer die geforderten Toleranzen im Schaufelspitzenspiel nicht aufrechterhalten konnten.

Bei einer durch die GB-PS 15 16 980 bekannten Triebwerksaufhängung eines Mantelstromtriebwerks, bei dem das Kerntriebwerk nach hinten aus dem Gebläsegehäuse vorsteht, erfolgt die Aufhängung des Kerntriebwerkes am Pylon über ein vorderes und ein rückwärtiges Lager, und es ist außerdem das Gebläsegehäuse am Pylon durch ein weiteres Frontlager und ein weiteres hinteres Lager abgestützt. Die so abgestützten Gehäuse haltern die ihnen zugeordneten rotierenden Teile über weitere radiale Tragstreben, wobei jedoch Schwierigkeiten bestehen, die Konzentrizität der beiden rotierenden Maschinen und eine Fluchtung ihrer Drehachsen aufrechtzuerhalten.

Die GB-PS 1411 601 beschreibt ein Mantelstrom-Gasturbinentriebwerk, bei dem das Gebläsegehäuse entweder baulich mit dem Tragflügel vereinigt ist oder Mittel aufweist, die es über dem Tragflügel abstützen. Das Kerntriebwerk ist hierbei über eine Schubstangenanordnung direkt am Tragflügel und über Traglager am Gebläsegehäuse abgestützt Auch hier bestehen insbesondere Schwierigkeiten, das Schaufelspitzenspiel des Frontfan innerhalb erwünschter Toleranzen zu halten. Die GB-PS 13 18 748 zeigt eine Aufhängung für ein Mantelstromtriebwerk, bei welchem das Kerntriebwerk an einem Pylon über vordere und hintere Träger aufgehängt ist, wobei der vordere Träger zwei Lenker umfaßt, die an einem starren Rahmen des Pylon angreifen. Die Lenker sind außerdem an einem Ausleger befestigt, der an den Abschirmungen der Außenleitschaufeln ausgebildet ist Die Auslaßleitschaufeln sind mit dem Kerntriebwerksgehäuse verbunden. Das hintere Lager umfaßt drei Lenker, die am Pylon bzw. am Kerntriebwerk angreifen.

Das Gebläsegehäuse wird von Auslaßleitschaufelverkleidungen und dazwischen angeordneten Abstandshaltern getragen und am Pylon an einem Punkt über eine Kugellageraiiordnung gehaltert Dieser Aufbau ist außerordentlich aufwendig und schwer und dennoch kann die erwünschte Steifigkeit des Gesamtaufbaus nicht gewährleistet und die Konzentrizität der Gehäuse nicht gesichert werden.

Die GB-PS 15 40 654 zeigt in Figur 1 die Aufhängung eines Gasturbinen-Mantelstromtriebwerks, bei dem der Gebläseauslaß stromauf der Kerntriebwerksschubdüse liegt. Das Kerntriebwerk wird von einem Pylon über ein vorderes und ein hinteres Lager getragen. Das Gebläsegehäuse ist an der Gebläseverkleidung aufgehängt und am Kerntriebwerk über Leitschaufeln abgestützt. Auch hierbei ist ein starrer Aufbau und eine Konzentrizität der ineinandergeschachtelten Gehäuse nicht gewährleistet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 der GB-PS 15 40 654 ist das Gebläsegehäuse, welches stromab über die Kerntriebwerksenddüse hinausgezogen ist, einstückig mit dem Tragflügel verbunden und liegt über diesem. Das Kerntriebwerk ist über Tragstreben vom Gebläsegehäuse aufgehängt, jedoch bestehen auch hier Schwierigkeiten, das Schaufelspitzenspiel des Frontfan in annehmbaren Grenzen zu halten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Triebwerksaufhängung derart zu verbessern, daß bei gewichtsmäßig leichtem Aufbau eine starre Verbindung der beiden ineinander geschachlelten Triebwerkseinheiten und eine Konzentrizität der umlaufenden Teile und ihrer äußeren Begrenzungen gewährleistet wird, um die Aufrechterhaltung eines möglichst geringen Schaufelspiels zu gewährleisten.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß das Kerntriebwerksgehäuse versteift ist und den auftretenden Biegebeanspruchungen sicher widerstehen kann. Dabei wird gleichzeitig eine Relativbewegung zwischen dem Kerntriebwerksgehäuse und dem Fangehäuse verhindert, so daß die Konzentrizität sicher aufrechterhalten wird.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird außer-

dem erreicht, daß das Fangehäuse nicht lasttragend ist, so daß von Gewicht leichte und steife Bauteile benutzt werden können, die den Kerntriebwerksaufbau verstärken.

Außerdem ermöglicht es der erfindungs>gemäße Aufbau, die Triebwerksgondel als Einheit am Pylon zu montieren bzw. abzubauen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den LJnteransprüchen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhaiid der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Halbschnitt einer erfindungsgemäß installierten Triebwerksgondel mit Kerntriebwerk und Fangehäuse.

Das Kerntriebwerk weist ein starres Gehäuse 10 auf, das am stromaufwärtigen Ende (in der Zeichnung links) einen Einlaß 11 bildet und am stromabwärtigen Ende eine Mischdüse 12 aufweist, die die Abgasdüse des Kerntriebwerks bildet Die Mischdüse 12 ist in Umfangsrichtung gewellt, um die Berührungsfläche der Strömungen zu vergrößern.

Vom Gehäuse 10 erstrecken sich Trägerrahmen 14, 15, 16 und 17 radial nach innen. Die ersten drei dieser Trägerrahmen tragen ihrerseits den sich drehenden Aufbau von Hoch- bzw. Zwischendruckkompressor und Hoch- bzw. Zwischendruckturbine. Auf diese Weise werden Zwischendruckkompressor 18, die Zwischenwelle 19 und die Zwischendruckturbine 20 von Lagern 21,22 und 23 von den Rahmen 14,15 bzw. 16 abgestützt. In gleicher Weise werden Hochdruckkompressor 24, Welle 25 und Hochdruckturbine 26 durch Lager 27, 28 von den Rahmen 15 bzw. 16 abgestützt.

Die Niederdruckturbine 30, des Kerntriebwerkes treibt einen Fan 29 über die Niederdruck-Fanwelle 31 an. Diese sich drehenden Bauteile werden über die Rahmen 32, 33 vom Triebwerksgehäuse 10 abgestützt. Auf diese Weise trägt das Lager 32 die Welle 31 über den Rahmen 14, während das Lager 33 den sich drehenden Aufbau über den Rahmen 17 trägt

Der Fan 29 wirkt auf die Luft, die durch einen Fankanal hindurchtritt, der von einem Fangehäuse 34 umschlossen ist Der Einlaß 35 des Fangehäuses liegt stromauf des Fan 29 und des Einlasses 11 des Kerntriebwerks und das Fangehäuse bildet eine Schubdüse 36, die stromab der Müschdüse 12 liegt. Um das Fangehäuse 34 vorn und hinten abzustützen, sind vorn Tragstreben 37 vorgesehen, die zwischen dem Gehäuse 10 des Kerntriebwerks und dem Fangehäuse, benachbart zum Einlaß 11, verlaufen, und es sind außerdem Tragstreben 38 vorgesehen, die zwischen dem Gehäuse des Kerntriebwerks und dem Gebläsegehäuse in der Nähe der Mischdüse 12 verlaufen. Das Gehäuse 34 besteht aus faserverstärktem Verbundwerkstoff, insbesondere aus einem aufgewickelten Fasermaterial aus Kohlestoffasern, die in einer Epoxydharzmatrix eingebettet sind.

Um die gesamte Triebwerksgondel mit Kerntriebwerk und Fangehäuse am Flugzeug aufzuhängen, ist ein Pylon 39 vorgesehen, der vom Flugzeugaufbau durch das Gehäuse 34 bis in die Nähe des Gehäuses 10 des Kerntriebwerks einsteht. Bei 40 und 41 sind Traglager vorgesehen, mit denen das Gehäuse des Kerntriebwerks am Pylon befestigt ist. Diese Traglager 40, 41 befinden sich in nächster Nähe der Tragstreben 37 bzw. 38.

Eine Schubumkehrvorrichtung weist eine Schaufelkaskade 42 und ein verschiebbares Zwischenstück 43 auf, welches über Lenker 44 Absperrtüren 45 bewegt. Bei Vorwärtsschub befindet sich das Zwischenstück 43 in der in der unteren Hälfte der Zeichnung ersichtlichen Stellung, während bei Umkehrschub dieses Zwischenstück nach hinten in die Stellung versetzt ist, die aus der oberen Hälfte der zeichnerischen Darstellung ersichtlich ist

Uragebungsluft wird über den Lufteinlaß 35 dem Fan 29 zugeführt, durch den der Druck erhöht wird. Dann strömt ein Teil der Luft durch den Gebläsekanal zwischen dem Kerntriebwerk und dem Ge'oläsegehäuse ab und erreicht die Mischdüse 12. Die übrige Luft tritt in das Kerntriebwerk über den Einlaß 11 ein und wird in zwei Stufen durch den Zwischendruckkompressor 18 und den Hochdruckkompressor 24 verdichtet Dann wird Brennstoff zugesetzt und in der Brennkammer 46 verbrannt Die Verbrennungsprodukte expandieren durch die Turbinen 26,20 und 30 und treiben den Hochdruckkompressor, den Zwischendruckkompressor und den Fan an. Die restlichen Abgase der Turbine 30 strömen durch die Mischdüse 12, wo sie sich mit der Gebläseströmung vermischen, und die miteinander vermischten Gase treten dann durch die Schubdüse 36 aus. Die Leistung des Kerntriebwerks ist in hohem Maße abhängig von dem Zwischenraum zwischen den verschiedenen sich drehenden Schaufeln des Triebwerks und dem zugeordneten stationären Aufbau. Es in daher sehr wichtig, daß keine Lageveränderungen im Triebwerk auftreten können und keine Relativbewegungen zwischen den sich drehenden und stationären Teilen. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel stellt nicht nur das Gehäuse 10 einen in sich steifen Körper dar, sondern es bildet zusammen mit den Tragstreben 37 und 38 und dem Gehäuse 34 einen starren Aufbau. Daher wird das Triebwerksgehäuse in günstiger Weise abgestützt, und da dieses Gehäuse die verschiedenen sich drehenden Teile über die Tragrahmen trägt, ist es möglich, eine gute Konzentrizität aller Teile aufrechtzuerhalten, so daß der Zwischenraum klein gehalten werden kann. Es ist auch ersichtlich, daß bei dieser Ausbildung das äußere aerodynamische Gehäuse 47 des Kerntriebwerks zwischen sich und dem starren Triebwerksträgergehäuse 10 einen beträchtlichen Ringraum beläßt, in dem Triebwerkszubehörteile untergebracht werden können, wie dies strichliert bei 48 dargestellt ist, und außerdem können notwendige Antriebswellen für Zubehörmaschinen durch den Trägerrahmen 15 geführt werden. Statt dessen ist es auch möglich, diese Zubehörteile im Fangehäuse bei 49 unterzubringen.

Weil die Schubumkehrvorrichtung einen Teil des starren Aufbaus bildet ist es auch notwendig, daß die Schubumkehrvorrichtung in der Lage ist, Belastungen zu übertragen. Es ist außerdem erforderlich, die Schubumkehrvorrichtung in der Weise auszubilden, daß sie vollständig geöffnet werden kann, um das Kerntriebwerk zugänglich zu machen. So können Öffnungsfenster vorgesehen werden, oder die Schubumkehrvorrichtung und der zugeordnete Gebläsekanal können in zwei in Umfangsrichtung verlaufende Teile aufgeteilt werden, die über eine Gelenkverbindung geöffnet werden können. Beim Fehlen eines Lageraufbaus unmittelbar stromab der Streben 37 könnte die Schubumkehrvorrichtung weiter stromauf angeordnet werden, wodurch ein Überhängen der Gondelkonstruktion über die Vorderkante des Tragflügels des Flugzeugs vermindert weiden kann, an dem das Triebwerk aufgehängt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche.-

1. Anordnung und Befestigung einer Triebwerksgondel an einem Flugzeug, wobei die Gondel ein Kerntriebwerk mit einem Gehäuse, einem Einlaß und einer Abgasdüse sowie einen Fan aufweist, der vom Kerntriebwerk angetrieben wird und ein steifes Gehäuse mit geringem Gewicht aufweist, das aus faserverstärktem Verbundmaterial besteht und einen Fankanal definiert, der einen Faneinlaß stromauf des Kerntriebwerkseinlasses besitzt und eine Fandüse stromab der Kerntriebwerksdüse, wobei eine Mischeinrichtung an der Kerntriebwerks-Abgasdüse vorgesehen ist, um die durch das Kerntriebwerk und den Fankanal strömenden Medien stromab der Kerntriebwerksabgasdüse zu vermischen und wobe;i ein Pylon die Triebwerksgondel vom Flugzeug aus trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Pylon (39) ausschließlich am Gehäuse (10) des Kerntriebwerks über Traglager (40, 41) angeschlagen ist, und daß das Fangehäuse (34) vom Gehäuse (10) des Kerntriebwerks durch vordere und hintere Lastträger (37, 38) aufgehängt ist, die vom Fangehäuse nach dem Gehäuse des Kerntriebwerks in der Nähe des Kerntriebwerkseinlasses (11) bzw. der Kerntriebwerksdüse (12) verlaufen, und daß das Kerntriebwerksgehäuse (10) zusammen mit dem vorderen und hinteren Lastträger (37,38) und dem Fangehäuse (34) zwischen vorderen und hinteren Lastträger (37, 38) einen steifen schleifenartig geschlossenen Aufbau bildet, der das Gehäuse des Kerntriebwerks (10) trägt und versteift.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Traglager (40, 41) des Kerntriebwerks benachbart zu den als Tragstreben (37, 38) ausgebildeten Lastträgern angeordnet sind.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Traglager (40,41) an Trägerrahmen (14, 17) angreifen, die ihrerseits das Kerntriebwerksgehäuse (10) haltern.