DE69716333T2

DE69716333T2 - Schubbefestigung eines Triebwerkes an einem Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE69716333T2
Application number: DE69716333T
Authority: DE
Inventors: Kenneth E. Hey
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1996-05-01
Filing date: 1997-05-01
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2017-05-02
Also published as: EP0805108A3; EP0805108B1; DE69716333D1; EP0805108A2; US5725181A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Haltern von Flugzeugtriebwerken und mehr im Besonderen eine ausfallsichere Schubhalterungseinrichtung zum Übertragen von axialen Strahltriebwerksbelastungen auf eine Flugzeughalterungsstruktur, wie einen Pylon oder eine Strebe bzw. Verstrebung.

Hintergrund der Erfindung

Vordere und hintere Triebwerkshalterungen werden gegenwärtig dazu benutzt, ein Triebwerk an einer Flugzeughalterungsstruktur, wie einem Flügel- oder Heckpylon, zu befestigen. Diese Halterungen arbeiten gut beim Übertragen von in der Ebene verlaufenden Belastungen, d. h. jenen, die im Allgemeinen in einer Ebene auftreten, welche sich senkrecht auswärts von der Längsachse des Triebwerks erstreckt, einschließlich vertikaler und lateraler Belastungen sowie Rotationsverdrehungskraft oder -momenten.
Eine Schubhalterung wird zum Übertragen von axial gerichteten Schubbelastungen des Triebwerks auf die Halterungsstruktur vorgesehen. Während des Vorwärtsschubs des Triebwerks treten Spannungsbelastungen auf, und während des Bremsens infolge der Benutzung der Schubumkehreinrichtungen des Triebwerks treten Kompressionsbelastungen auf. Für den nach hinten gerichteten Schub im Besonderen werden die Belastungen gewöhnlich von dem Triebwerk aus durch zwei Schubglieder zu einem Teil der Schubhalterung übertragen, der typischerweise an der hinteren Triebwerkshalterung angebracht ist. Die Schubbelastung wird dann durch Scherbolzen in der hinteren Triebwerks halterung auf den Flügelpylon übertragen. Dieser Verlauf von dem Triebwerk zu dem Flügel wird generell als der Schubbelastungsweg bezeichnet.
Es ist wichtig, dass Schubhalterungen in einer solchen Art und Weise auszubilden sind, dass der Verlust eines Triebwerks ausgeschlossen wird, sollte ein Ausfall von irgendeiner Komponente entlang dem gesamten Schubbelastungsweg vorhanden sein. Es ist außerdem wichtig, dass die Halterung relativ leicht herzustellen, zu installieren und zu warten ist. Zu Zeiten erzeugen diese Aspekte inkompatible Gestaltungsziele, bei denen es schwierig ist, sie effektiv in Einklang zu bringen.
Zum Beispiel benutzt eine gegenwärtige Schubhalterung, die in dem US-Patent Nr. 5 320 307 beschrieben ist, einen primären Bolzen und zwei Auffängerbolzen, um einen Ausgleicherbalken in einem Schubhalterungsbügel bzw. -gabelkopf zu halten. Beide Auffängerbolzen sind so ausgebildet, dass sie in Eingriff treten, wenn der primäre Bolzen ausfällt oder wenn ein Schubglied ausfällt. Die Ausbildung der '307 erfordert einen breiten Schubbügel bzw. -gabelkopf, um drei Bolzen in einer Reihe aufzunehmen. Es ist teuer, einen solchen Bügel bzw. Gabelkopf zu bearbeiten, da ein Stirnfräser eine lange Strecke in ein hartes Material, z. B. Titan, reichen muss, um die offenen Bereiche zu bearbeiten, die zum Ausbilden des Schubbügels bzw. -gabelkopfs erforderlich sind. Diese Konfiguration hat außerdem den Nachteil, dass sie inhärent schwerer ist, weil die erforderlichen, in einer Linie liegenden Bohrungen den Betrag an gewichtsreduzierender Taschenbildung, die in dem Ausgleicherbalken bewerkstelligt werden kann, begrenzt. Der zweite Auffängerbolzen und die Breite des gesamten Bügels bzw. Gabelkopfs erhöhen außerdem das Gewicht bei dieser speziellen Ausbildung.
Es besteht ein Bedarf an einer überragenden ausfallsicheren Schubhalterung, die fähig ist, mit Schubbelastungen fertig zu werden, während sie gleichzeitig eine vernünftige Größe und ein vernünftiges Gewicht hat. Die Halterung sollte eine adäquate Belastungsaufnahmefähigkeit in dem Fall eines Schubglied- oder Bolzenausfalls zur Verfügung stellen und sollte leicht zu installieren sein. Die Halterung sollte außerdem leicht zu warten sein und weniger Maßherstellung als gegenwärtige Ausbildungen erfordern. Wie durch die folgende Beschreibung erkannt werden wird, stellt die vorliegende Erfindung eine solche überragende ausfallsichere Schubhalterung zur Verfügung.

Abriss der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Schubhalterung in Übereinstimmung mit dem Anspruch 1 oder 10 zum Übertragen von axialen Triebwerksbelastungen und -momenten zu verschiedenen Orten auf einer Halterungsstruktur, wie einem Flügelpylon, zur Verfügung gestellt. Schubhalterungen, die gemäß der Erfindung ausgebildet sind, können an verschiedenen Orten auf bzw. an einem Flugzeug (z. B. an einem Flügelpylon, an einer Heckstrebe, etc.) sowie auch an verschiedenen Triebwerksorten (z. B. an dem vorderen Teil des Triebwerks oder an dem hinteren Teil des Triebwerks) benutzt werden.
Die Schubhalterung wird vorzugsweise zwischen einem vorderen Gebläserahmen und einer oberen Armatur der hinteren Triebwerkshalterung angebracht. Die Schubhalterung umfasst ein erstes und zweites Schubglied, welche an dem gegenüberliegenden ersten und zweiten Ende eines quer verlaufenden Aus- bzw. Abgleicherbalkens angebracht sind. Ein mittiger Bügel bzw. Gabelkopf erstreckt sich von der oberen Armatur der hinteren Triebwerkshalterung aus nach vorwärts. Der mittige Gabelkopf bzw. Bügel nimmt einen mittigen Teil des Ab- bzw. Ausgleicherbalkens auf und befestigt den Ab- bzw. Ausgleicherbalken darin unter Verwendung eines ersten und zweiten Verbindungsmechanismus. Der erste Verbindungsmechanismus ist bezüglich eines in Bezug genommenen Flugzeugrahmens vorwärts von dem zweiten Verbindungsmechanismus lokalisiert.
Gemäß anderen Aspekten dieser Erfindung umfassen das erste und zweite Schubglied je ein erstes Ende, das an dem vorderen Rahmen befestigt ist. Das erste Schubglied umfasst ein zweites Ende, welches drehbar über eine Anordnung aus Bolzen und Gabelkopf bzw. Bügel an dem ersten Ende des Ausgleicherbalkens angebracht ist. Das zweite Schubglied umfasst ein zweites Endes, das über eine Anordnung aus Bolzen und Bügel bzw. Gabelkopf drehbar an dem zweiten Ende des Ab- bzw. Ausgleicherbalkens angebracht ist. Der mittige Teil des Ab- bzw. Ausgleicherbalkens ist generell in der Mitte zwischen dem ersten und zweiten Ende des Ab- bzw. Ausgleicherbalkens lokalisiert.
Gemäß noch anderen Aspekten dieser Erfindung ist der erste Verbindungsmechanismus vorzugsweise eine primäre Bolzenverbindung, die einen primären Bolzen hat, der eng anliegend bzw. bündig durch den mittigen Gabelkopf bzw. Bügel und durch ein Primärbolzenloch in dem Abgleicherbalken eingefügt ist. Der zweite Verbindungsmechanismus ist vorzugsweise eine Verbindung mit einem Auffängerbolzen reduzierten Durchmessers mit einem Auffängerbolzen, der durch den mittigen Gabelkopf bzw. Bügel und ein Auffängerbolzenloch in dem Ausgleicherbalken eingefügt ist. Die Auffängerbolzenverbindung umfasst einen diametralen Spalt zwischen dem Auffängerbolzen und dem Auffängerbolzenloch des Abgleicherbalkens. Der Abgleicherbalken umfasst einen hinteren Randteil, der nahe und gegenüberliegend, obwohl normalerweise nicht kontaktierend, einer nach vorwärts gewandten Anschlagoberfläche der oberen Armatur positioniert ist.
Gemäß zusätzlichen Aspekten dieser Erfindung ist der zweite Verbindungsmechanismus vorzugsweise eine Struktursicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit und erfordert demgemäß keine ausfallsichere Redundanz.
Gemäß noch anderen Aspekten dieser Erfindung werden während normalen Betriebsweisen Schubbelastungen von den Schubgliedern zu dem Ab- bzw. Ausgleicherbalken und durch die Primärbolzenverbindung zu der oberen Armatur durchgelassen. Der hintere Rand des Abgleicherbalkens kontaktiert nicht die vordere Anschlagoberfläche der oberen Armatur, noch kontaktiert der Auffängerbolzen die Oberflächen des Auffängerbolzenlochs des Abgleicherbalkens.
Gemäß weiteren Aspekten dieser Erfindung dreht sich während eines Ausfalls von einem der Schubglieder oder der Gliedendverbindungen der Abgleicherbalken ein wenig um die Primärbolzenverbindung, so dass der hintere Rand in Kontakt mit der vorderen Anschlagoberfläche der oberen Armatur kommt. Der Auffängerbolzen kontaktiert nicht das Auffängerbolzenloch des Abgleicherbalkens. Schubbelastungen gehen demgemäß direkt von dem Abgleicherbalken über sowohl die Primärbolzenverbindung als auch die Kontaktstelle des Abgleicherbalkens mit der vorderen Anschlagoberfläche der oberen Armatur zu der oberen Armatur hindurch.
Gemäß noch weiteren Aspekten dieser Erfindung kontaktiert der Abgleicherbalken während eines Ausfalls der ersten Verbindung nicht die obere Armatur; jedoch ist der diametrale Spalt des Auffängerbolzens schief, so dass der Auffängerbolzen das Auffängerbolzenloch des Abgleicherbalkens kontaktiert. Schubbelastungen gehen demgemäß direkt von dem Ausgleicherbalken über die Auffängerbolzenverbindung zu der oberen Armatur durch.
Der Abgleicherbalken kann verstärkte Teile zum Erhöhen der strukturellen Festigkeit von ausgewählten Teilen des Abgleicherbalkens und herausgearbeitete Taschen zum Reduzieren des Halterungsgewichts von ausgewählten Teilen der Halterung umfassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden Aspekte und viele der begleitenden Vorteile dieser Erfindung werden leicht erkennbar, wenn dieselbe besser durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung verstanden wird, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird, worin:
Fig. 1 eine partielle Seitenansicht eines Strahltriebwerks mit einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Schubhalterung ist, die an dem Triebwerk angebracht ist;
Fig. 2 eine rückwärtige perspektivische Ansicht des Triebwerks und der Schubhalterung der Fig. 1 der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Schubhalterung ist;
Fig. 4 eine Ansicht von oben auf die Schubhalterung der Fig. 3 ist;
Fig. 5 eine Seitenansicht der Schubhalterung der Fig. 3 ist;
Fig. 6 ein von oben gesehenes Schema eines Ab- bzw. Ausgleicherbalkens ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 7 ein von oben gesehenes Schema des Ausgleicherbalkens der Fig. 6 ist, wie er während eines Ausfalls eines Schubglieds oder einer Gliedverbindung positioniert ist; und
Fig. 8 ein von oben gesehenes Schema des Ausgleicherbalkens der Fig. 6 ist, wie er während eines Ausfalls eines Primärbolzens positioniert ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
In den Fig. 1 und 2 ist schematisch ein Turbinenstrahltriebwerk 10 veranschaulicht, das an einer Halterungsstruktur, wie einem konventionellen Tragflügelpylon oder einer konventionellen Tragflügelstrebe 12 befestigt ist. Das Triebwerk 10 umfasst ein Gebläse 14, welches durch einen vorderen Rahmen 16 gehaltert ist, der, wie in Fig. 2 gezeigt ist, über einen inneren Ring 17 fest mit dem Triebwerk 10 verbunden ist. Eine vordere Triebwerkshalterung 18 befestigt einen Teil des vorderen Rahmens 16 an einem vorderen Ort des Pylons 12. Eine hintere Triebwerkshalterung 20 haltert einen rückwärtigen Rahmen 22, der fest mit einem rückwärtigen Teil des Triebwerks 10 verbunden ist. Der vordere Rahmen 16 und der rückwärtige Rahmen 20 sind generell koaxial um die bzw. zu der Mittellinienachse des Triebwerks 10 angeordnet.
Eine Schubhalterung 24, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, ist zum Übertragen von axialen Triebwerkskräften und -momenten zu dem Pylon 12 vorgesehen. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Schubhalterung 24 an dem inneren Ring 17 des vorderen Rahmens und der hinteren Triebwerkshalterung 20 befestigt. Die Schubhalterung kann jedoch separat von der hinteren Triebwerkshalterung 20 sein, vorausgesetzt, dass eine geeignete Verbindung von der Schubhalterung 24 zu dem Pylon 12 vorgesehen ist. In einer entsprechenden Art und Weise kann die Schubhalterung 24 alternativ zwischen dem rückwärtigen Rahmen und der vorderen Triebwerkshalterung oder einer anderen geeigneten Anbringungsarmatur der vorderen strukturellen Halterung angebracht sein.
In Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Schubhalterung 24 gezeigt. Im Allgemeinen umfasst die Halterung 24 ein konventionelles erstes und zweites Schubglied 30, 32, die drehbar an dem entgegengesetzten ersten bzw. zweiten Ende 26 bzw. 28 eines sich quer erstreckenden Ab- bzw. Ausgleicherbalkens 34 befestigt sind. Ein mittiger Gabelkopf bzw. Bügel 36 erstreckt sich lateral von einer vorderen Anschlagoberfläche 38 einer oberen Armatur 40 einer hinteren Triebwerkshalterung aus. Der mittige Gabelkopf bzw. Bügel 36 nimmt einen mittigen Teil 42 des Abgleicherbalkens 34 ein und befestigt den Abgleicherbalken darin unter Verwendung eines ersten und zweiten Verbindungsmechanismus 82, 84. Der erste Verbindungsmechanismus 82 ist relativ zu dem in Bezug genommenen Flugzeugrahmen im Allgemeinen vorwärts von dem zweiten Verbindungsmechanismus 84 lokalisiert.
Im Allgemein werden während normalen Betriebsweisen Schubbelastungen von den Schubgliedern zu den Ausgleicherbalken und durch den ersten Verbindungsmechanismus zu der oberen Armatur durchgelassen. Der hintere Rand 48 des Abgleicherbalkens kontaktiert normalerweise nicht die vordere Anschlagoberfläche 38 der oberen Armatur, noch überträgt der zweite Verbindungsmechanismus normalerweise irgendwelche Belastungen. Während des Ausfalls eines Schubglieds oder von einer seiner Endverbindungen dreht sich der Abgleicherbalken 34 ein wenig um den ersten Verbindungsmechanismus 82, so dass der hintere Rand 48 in Kontakt mit der vorderen Oberfläche 38 der oberen Armatur kommt. Daher gehen Schubbelastungen direkt von dem Abgleicherbalken 34 über den ersten Verbindungsmechanismus 82 und die Kontaktstelle des Abgleicherbalkens mit der oberen Armatur zu der oberen Armatur 40. Während des Ausfalls des ersten Verbindungsmechanismus 82 kontaktiert der Abgleicherbalken 34 nicht die obere Armatur 40; jedoch ist der zweite Verbindungsmechanismus 84 zur Übertragung der Schubbelastungen angeordnet bzw. eingerichtet. Alle Schubbelastungen gehen demgemäß von dem Abgleicherbalken 34 über den zweiten Verbindungsmechanismus 84 zu der oberen Armatur 40 durch.
Mehr im Detail umfasst, wie in Fig. 3 gezeigt ist, jedes Schubglied 30, 32 ein vorderes oder distales Ende 50, das drehbar mit dem inneren Ring 17 verbunden ist. Die Anbringungen der distalen Enden 50 der Schubglieder können unter Verwendung von irgendeiner aus einer Anzahl von bekannten Methoden bewerkstelligt werden. In Fig. 2 ist eine Anordnung aus Bolzen und Gabelkopf bzw. Bügel gezeigt. Jedes Schubglied 30, 32 umfasst weiter ein hinteres oder proximales Ende 52 zur drehbaren Verbindung mit den lateralen Enden 26, 28 des Ausgleicherbalkens 34. Die Achse der Drehung zwischen den Schubgliedern und den Abgleicherbalken ist im Allmeinen quer zu der Längsachse der Schubglieder ausgerichtet. Die bevorzugten Verbindungen der proximalen Enden 52 der Schubglieder mit dem Abgleicherbalken 34 sind Bolzen-und-Gabelkopf- bzw. -Bügel- Verbindungen 54, wodurch jedes proximale Ende 52 in der Form eines Bügels bzw. Gabelkopfs mit einer oberen und unteren Zinke ist, um den Abgleicherbalken 34 zwischen den Zinken aufzunehmen. Das erste Ende 26 des Abgleicherbalkens ist an dem proximalen Ende 52 des ersten Schubglieds 30 über einen Scherbolzen 86 befestigt, der durch beide hindurchgesteckt ist. Das zweite oder entgegengesetzte Ende 28 des Abgleicherbalkens ist an dem proximalen Ende 52 des zweiten Schubglieds 32 in einer entsprechenden Art und Weise angebracht. Ein im Wesentlichen gerader Stab- oder Rohrteil 56 erstreckt sich zwischen dem proximalen und distalen Ende von jedem Schubglied. Die gewünschte Rohrdicke, der gewünschte Rohrdurchmesser und die gewünschte Rohrmaterialzusammensetzung kann unter Benutzung von gegenwärtigen Konstruktionspraktiken und Betrachtungen bestimmt werden, die dem Fachmann gut bekannt sind.
Der bevorzugte erste Verbindungsmechanismus 82 ist eine Primärbolzenverbindung, und der bevorzugte zweite Verbindungsmechanismus 84 ist eine Auffängerbolzenverbindung. Der Mittelteil 42 des Abgleicherbalkens umfasst ein Primärbolzenloch 58 und ein Auffängerbolzenloch 60 (in Fig. 5 gezeigt). Diese Löcher sind kreisförmig und sind um eine Achse herum ausgebildet, die allgemein senkrecht zu der Ebene des Abgleicherbalkens 34 ist. Das Primärbolzenloch 58 wird gemäß den Erfordernissen einer speziellen Anwendung und Faktoren dimensioniert, die dem Fachmann bekannt sind. Das Auffängerbolzenloch 60 wird, wie unten erörtert, dimensioniert. Das Primärbolzenloch 58 ist direkt vorwärts von dem Aufhängerbolzenloch 60 relativ zu einem Flugzeugbezugsrahmen lokalisiert. Wie in der Aufsicht der Fig. 4 gezeigt ist, sind die Primärbolzenverbindung und die Auffängerbolzenverbindung daher grob gleich in der Entfernung zu dem ersten und zweiten Ende 26, 28 des Abgleicherbalkens.
Es sei auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen, wonach die obere Armatur 40 eine Anbringungsplattform 62 zum Anbringen der hinteren Triebwerkshalterung 20 an dem Flügelpylon 12 mittels konventioneller Methoden umfasst, wie das Verwenden von Montagebolzen bzw. -schrauben (nicht gezeigt), die sich durch eine Anzahl von Löchern in der Plattformoberfläche erstrecken. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, erstreckt sich der mittige Gabelkopf bzw. Bügel 36 von der oberen Armatur 40 aus unter einem leichten Abwärtswinkel. Dieser Winkel rührt von der Lokalisierung der Verbindungen der distalen Enden der Schubglieder mit dem vorderen Ring 17 her. Im Allgemeinen wird die exakte Ausrichtung des mittigen Gabelkopfs bzw. Bügels 36 eine Funktion der vorderen Verbindungen der Schubglieder sein. Es ist zu bevorzugen, dass die Verbindungen der Schubglieder 30, 32 mit dem Abgleicherbalken 34 und des Abgleicherbalkens 34 mit dem mittigen Bügel bzw. Gabelkopf 36 im Wesentlichen koplanar sind (wie es z. B. in den Fig. 3 und 5 gezeigt ist).
Es sei noch auf Fig. 5 Bezug genommen, wonach der mittige Gabelkopf bzw. Bügel 36 ein vorderes Loch 64 und ein hinteres Loch 66 enthält. Beide Löcher 64, 66 erstrecken sich durch beide Zinken des mittigen Gabelkopfs bzw. Bügels 36 in einer generell quer zu der Ebene des Abgleicherbalkens und der Bügel- bzw. Gabelkopfzinken verlaufenden Art und Weise. Wenn der mittige Teil 42 des Abgleicherbalkens zwischen die Zinken des mittigen Gabelkopfs bzw. Bügels 36 eingefügt ist, fluchtet das vordere Bügel- bzw. Gabelkopfloch 64 mit dem Primärbolzenloch 58, und das hintere Hügel- bzw. Gabelkopfloch 66 fluchtet mit dem Auffängerloch 60. Ein Primärbolzen 44 wird durch das vordere Loch 64 des mittigen Bügels bzw. Gabelkopfs und durch das Primärbolzenloch 58 in dem Abgleicherbalken eingefügt. Ein Auffängerbolzen 46 wird durch das hintere Loch 66 des mittigen Gabelkopfs bzw. Bügels und durch das Auffängerbolzenloch 60 in dem Abgleicherbalken eingefügt. Der Abgleicherbalken 34 wird durch den Primärbolzen 44 während der normalen Flugzeugoperationen in dem Bügel bzw. Gabelkopf gehalten.
Die oben beschriebene Primär- und Auffängerbolzenverbindung sind die bevorzugte Ausführungsform des ersten und zweiten Verbindungsmechanismus. Die vorliegende Erfindung umfasst jedoch die Verwendung von anderen Verbindungsmechanismen, vorausgesetzt, dass sie die Verwendung von wenigstens zwei Ver bindungsorten, einer generell hinter dem anderen positioniert, ermöglichen.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst weiter die Verwendung eines diametralen Spalts 68 zwischen dem Auffängerbolzen 46 und dem Auffängerbolzenloch 60 des Abgleicherbalkens. Der diametrale Spalt 68 stellt sicher, dass der Abgleicherbalken 34 während der meisten Flugzustände den Auffängerbolzen nicht kontaktiert oder keine Belastungen auf den Auffängerbolzen überträgt. Der bevorzugte Spalt ist grob 1,27 mm (0,050 Zoll) zwischen dem Auffängerbolzenloch 60 und dem Auffängerbolzen 46. Ein bevorzugter Bereich der Spaltgrößen ist zwischen etwa 0,254 bis 2,540 mm (0,010 bis 0,100 Zoll). Natürlich sind diese Dimensionen als beispielhaft zu nehmen, da andere Dimensionenen für eine spezielle Anwendung oder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeigneter sein können.
Es sei noch auf Fig. 5 Bezug genommen, wonach mehrere Buchsen 70 an bzw. in der Primär- und Auffängerbolzenverbindung lokalisiert sind. Die Buchsen 70 tragen dazu bei, Vibrations- und Reibungsabnutzung des Abgleicherbalkens und des Primär- und Auffängerbolzens zu vermindern. Dünnere Buchsen 71 werden zwischen dem Auffängerbolzen 46 und dem Auffängerloch 60 des Abgleicherbalkens benutzt, um den diametralen Spalt 68 dazwischen zu erhalten. Ausgenommen den diametralen Spalt sind die Bügel- bzw. Gabelkopfzinken, die Buchsen 70, der Abgleicherbalken 34 und die Bolzen 44, 46 alle so dimensioniert, dass sie eng zusammenpassen. Der Primär- und Auffängerbolzen 44, 46 umfassen jeder einen Kopf 72, der an einem Ende lokalisiert ist, und einen mit Gewinde versehenen Schaftteil 74, der an dem anderen Ende lokalisiert ist. Wenn sie in die Bügel- bzw. Gabelkopfzinken eingefügt sind, ist die Länge von jedem Bolzen genügend, um es zu ermöglichen, dass sich der mit Gewinde versehene Teil 74 über die Zinken hinaus er streckt. Eine Mutter 76 ist mit dem Gewindeteil 74 von jedem Bolzen in Eingriff, um den Bolzen sicher in dem Bügel bzw. Gabelkopf zu befestigen.
Der hintere Rand 48 des Abgleicherbalkens ist derart geformt, dass ein geringer Abstand 78 zwischen dem hinteren Rand 48 und der vorderen Oberfläche 38 der oberen Armatur ausgebildet ist (wie in Fig. 6 gezeigt ist). Es wurde gefunden, dass ein Abstand von dem hinteren Rand zu der vorderen Oberfläche von etwa 3,607 mm (0,1420 Zoll) für eine Flugzeuganwendung gut arbeitet. Es ist zu bevorzugen, den kleinstmöglichen Abstand unter Betrachtung verschiedener Faktoren, z. B. Herstellungstoleranzen, Belastungsablenkungen, thermische Ablenkungen, etc., die in einer speziellen Anwendung vorhanden sind, zu verwenden. Die Enden 26, 28 des Abgleicherbalkens halten normalerweise ihren Abstand von der vorderen Oberfläche 38 aufrecht, da im Allgemeinen gleiche Beträge an Schubbelastung durch jedes der Schubglieder 30, 32 auf den Abgleicherbalken 34 übertragen wird. Es wird bevorzugt, dass der hintere Rand 48 nahe dem Mittelteil 42 des Abgleicherbalkens nicht die obere Armatur während irgendeinem Betriebsmodus kontaktiert.
Unter den gegenwärtigen US-Durchführungsbestimmungen und verschiedenen ausländischen Ausführungsbestimmungen kann eine Beschädigungstoleranz dadurch erreicht werden, dass man eine "ausfallsichere Reserve" hat oder dass man eine "Struktur sicherer Lebensdauer oder Haltbarkeit" verwendet. Eine "ausfallsichere Reserve" unter den US-Ausführungsbestimmungen bezieht sich auf eine Struktur, die dahingehend beurteilt worden ist, dass sichergestellt ist, dass ein katastrophaler Ausfall nach einem Ermüdungsausfall oder einem offensichtlichen teilweisen Ausfall eines einzelnen, prinzipiellen strukturellen Elements nicht wahrscheinlich ist. "Strukturen sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit" sind jene, die dahingehend beurteilt worden sind, dass sie fähig sind, wiederholten Belastungen von variabler Größe, welche während der Betriebslebensdauer der Struktur erwartet werden, ohne detektierbare Risse zu widerstehen. Siehe U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration Advisory Circular Nr. 25.571-1B. Daher erfahren Strukturen sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit betriebsmäßige Beanspruchungen, die niedrig genug relativ zu der Fähigkeit des Teils sind, dass sich keine detektierbaren Risse während der erwarteten Lebensdauer des Teils entwickeln. Strukturen sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit erfordern keine ausfallsichere Reserve. Mit Bezug auf die vorliegende Erfindung ist der zweite Verbindungsmechanismus der Schubhalterung vorzugsweise als Struktur sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit ausgebildet.
Es sei auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen, wonach der hintere Randbereich des Abgleicherbalkens dicker als der vordere Bereich des Abgleicherbalkens ist. Die Dicke ist in den Fig. 4 und 5 mit dem Bezugszeichen 49 bezeichnet. Die Dicke ist an dem zweiten Verbindungsmechanismus fortgesetzt, d. h. um das Auffängerbolzenloch herum, so dass der gesamte zweite Verbindungsmechanismus eine Struktur sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit ist. Entsprechend ist in Fig. 5 der Bügel bzw. Gabelkopf an den Ort des zweiten Verbindungsmechanismus vorzugsweise in der Dicke erhöht, wie durch das Bezugszeichen 51 angedeutet ist. Die genaue Erhöhung in der Dicke der Teile 49 und 51 wird von den Gestaltungsbeanspruchungen einer speziellen Anwendung wie auch von anderen Faktoren, die dem Fachmann bekannt sind, abhängen. Die übrigen Bereiche des Abgleicherbalkens und des Gabelkopfs bzw. Bügels brauchen keine Struktur sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit sein, da die ausfallsicheren Attribute der vorliegenden Erfindung eine adäquate Redundanz zur Verfügung stellen. Diese ausfallsicheren Attribute werden unten im Detail erörtert.
Der Abgleicherbalken 34 kann strukturell verstärkte Teile enthalten, um selektiv eine extra belastungsübertragende Fähigkeit vorzusehen, und ausgebohrte Teile (wie z. B. Vertiefungen 88 und 90, die in Fig. 4 gezeigt sind), um das Gesamtgewicht der Schubhalterung zu verkleinern. Der genaue Ort und die genaue Dimension dieser Teile wird von der speziellen Anwendung abhängen.
Es sei auf die Fig. 6 Bezug genommen, wonach während normaler Betriebsweisen Schubbelastungen von dem Gebläsering 17 auf die Schubglieder 30, 32, dann auf die Enden 26, 28 des Abgleicherbalkens 34 und schließlich auf die obere Armatur 40 über die Primärbolzenverbindung in dem mittigen Bügel bzw. Gabelkopf 36 übertragen werden. Schubbelastungen können entweder nach vorwärts gerichtet sein, wie z. B. während des Vortriebsbetriebs des Triebwerks, was die Schubglieder 30, 32 in Spannung platziert; oder die Schubbelastungen können nach hinten zu gerichtet sein, wie z. B. beim Entfalten der konventionellen Schubumkehrvorrichtungen des Triebwerks, was die Schubglieder 30, 32 unter Kompression platziert.
Während der normalen Betriebsweisen stellt die wesentliche Gleichheit der von den Schubgliedern 30, 32 herkommenden Belastungen auf den Abgleicherbalken 34 den offenen Spalt 78 zwischen dem hinteren Rand 48 des Abgleicherbalkens und der vorderen Oberfläche 38 der oberen Armatur sicher. Entsprechend stellt der diametrale Spalt 68 der Auffängerbolzenverbindung sicher, dass der Auffängerbolzen 46 während normaler Betriebsweisen unbelastet bleibt. Diese Anordnung ermöglicht es, dass der Belastungsweg vollständig durch die Primärbolzenverbindung zu der oberen Armatur verläuft.
Es sei auf Fig. 7 Bezug genommen, wonach während eines Ausfalls von irgendeiner Komponente entlang dem Lastweg zwischen dem vorderen Rahmen und dem Abgleicherbalken (z. B. eines Schubglieds) sich der Abgleicherbalken 34 ein wenig um die Primärbolzenverbindung drehen wird, so dass ein Teil des hinteren Rands 48 des Abgleicherbalkens die vordere Oberfläche der oberen Armatur 40 kontaktieren wird. In Fig. 7 ist das erste Schubglied 30 ausgefallen, was bewirkt, dass der Abgleicherbalken 34 die Armatur nahe dem ersten Ende 26 des Abgleicherbalkens kontaktiert. Schubbelastungen werden dadurch sowohl über die Primärbolzenverbindung als auch die Kontaktstelle auf die obere Armatur 40 übertragen. Das ausfallsichere Auffängerbolzenloch in dem Abgleicherbalken 34 ist vorzugsweise groß genug bemessen, um zu verhindern, dass der Auffängerbolzen 46 bei dieser Art von Ausfall eingreift. Daher bleibt die Auffängerbolzenverbindung unbelastet. In Fig. 7 repräsentiert der innere Kreis den Durchmesser des Auffängerbolzens 46, und der äußere Kreis repräsentiert den Durchmesser des Auffängerbolzenlochs 60 des Abgleicherbalkens. Wie gezeigt ist, ist der Auffängerbolzen 46 ein wenig näher an dem Auffängerbolzenloch, aber er kontaktiert aktuell nicht das Auffängerbolzenloch 60.
Es sei auf die Fig. 8 Bezug genommen, wonach während eines Ausfalls des ersten Verbindungsmechanismus, wie z. B. des Primärbolzens 44, der zweite Verbindungsmechanismus eingreifen wird und die Schubbelastungen aufnehmen wird. Daher ist der Auffängerbolzen 46 in Fig. 8 dahingehend gezeigt, dass er das Auffängerbolzenloch 60 des Abgleicherbalkens kontaktiert. Der hintere Rand 48 des Abgleicherbalkens kontaktiert nicht die obere Armatur 40, da die Belastungen durch die Schubglieder 30, 32 ausbalanciert bleiben. Im Allgemeinen ist ein Ausfall des zweiten Verbindungsmechanismus nicht von Interesse, da der zweite Verbindungsmechanismus normalerweise nicht irgendwelche Belastungen überträgt, und da er während seiner Verwendung vorzugsweise als Struktur sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit betrachtet wird. Natürlich kann eine alternative Ausführungsform von einem zweiten Verbindungsme chanismus ausgebildet werden, die nicht als Struktur sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit betrachtet wird, sollte es ein Konstrukteur wünschen, jenes Sicherheitsmerkmal wegzulassen oder sollte er es wünschen, eine alternative Reserveanordnung vorzusehen.
Wie vom Fachmann erkannt werden wird, hält die ausfallsichere Schubhalterung der vorliegenden Erfindung das Triebwerk selbst während eines Ausfalls an irgendeiner einzelnen Stelle entlang dem Lastweg der Schubhalterung, einschließlich eines Ausfalls bei einem der Schubglieder, einer der Verbindungen vom Glied zur Halterung, des Abgleicherbalkens oder des Bügels bzw. Gabelkopfs der Schubhalterung, an dem Flugzeug befestigt. Diese neue Gestaltung hat mehrere Vorteile gegenüber früheren Konzepten von ausfallsicheren Schubhalterungen. Speziell ist die Gesamtbreite der Schubhalterung, weil die vorliegende Erfindung nur einen Auffängerbolzen benutzt, kompakter. Die ausfallsichere Gestaltung ist leichter im Gewicht und verwendet eine großzügige Last- bzw. Belastungszweiheit bzw. ein großzügiges Last- bzw. Belastungsmoment, um die Beanspruchung in Ausfallmodi zu minimieren. Die obere Armatur der hinteren Triebwerkshalterung hat keine unbelasteten Auffängergabeln bzw. -bügel, die unnötigerweise abgenutzt werden. Die Schubgabelköpfe bzw. -bügel können nach vorwärts verlängert werden, um effektiv mehr Raum zwischen dem Bügel bzw. Gabelkopf und der Strebe zu gewinnen, wenn das notwendig ist. Der schmale bzw. enge Schubgabelkopf bzw. -bügel auf der hinteren Halterung minimiert den Betrag von schwieriger Bearbeitung des Metalls, der zum Herstellen der Halterung erforderlich ist. Dieses ist sowohl eine Einsparung in den Kosten als auch im Gewicht.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und beschrieben worden ist, wird erkannt werden,
dass verschiedene Änderungen darin ausgeführt werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Schubhalterung (24) zum Haltern eines Strahltriebwerks (10), das einen Rahmen und eine Anbringungsarmatur für die Triebwerkshaltungsstruktur hat, wobei die Schubhalterung folgendes umfasst:

(a) einen zentralen Bügel bzw. Gabelkopf (36), der sich von einer vorderen Oberfläche (38) der Anbringungsarmatur aus erstreckt, wobei der zentrale Bügel bzw. Gabelkopf (36) einen ersten und zweiten Verbindungsort umfasst, wobei der erste Verbindungsort vorwärts von dem zweiten Verbindungsort positioniert ist;

(b) einen sich quer erstreckenden Abgleicherbalken (34), der einen ersten und zweiten Verbindungsort hat, welche dem ersten und zweiten Verbindungsort des zentralen Bügels bzw. Gabelkopfs entsprechen, wobei der Abgleicherbalken (34) einen hinteren Randteil (48) enthält, welcher der vorderen Oberfläche (38) der Anbringungsarmatur zugewandt ist bzw. gegenüberliegt;

(c) ein erstes und zweites Schubglied (30, 32), von denen jedes ein erstes Ende (50) hat, das mit dem Triebwerksrahmen verbunden ist, und ein zweites Ende (52), das mit dem Abgleicherbalken (34) verbunden ist;

(d) einen ersten Verbindungsmechanismus (82) zum Verbinden des ersten Verbindungsorts des zentralen Bügels bzw. Gabelkopfs (36) mit dem ersten Verbindungsort des Abgleicherbalkens (34);

(e) einen zweiten Verbindungsmechanismus (84) zum Verbinden des zweiten Verbindungsorts des zentralen Bügels bzw. Gabelkopfs (36) mit dem zweiten Verbindungsort des Abgleicherbalkens (34); und

(f) worin einer aus dem ersten und zweiten Verbindungsmechanismus (82, 84) Schubbelastungen zwischen dem Triebwerksrahmen und der Anbringungsarmatur der Triebwerkshalterungsstruktur während normaler Betriebsweisen überträgt.

2. Schubhalterung, die gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist, worin der zentrale Bügel bzw. Gabelkopf einen ersten und zweiten Zinken umfasst, wobei der erste Verbindungsmechanismus einen Primärbolzen enthält, der zweite Verbindungsmechanismus einen Auffängerbolzen enthält und der Abgleicherbalken ein Primärbolzenloch und ein Auffängerbolzenloch enthält, wobei der Abgleicherbalken zwischen der ersten und zweiten Zinke des Bügels bzw. Gabelkopfs angeordnet und darin mittels wenigstens des Primärbolzens gehalten wird.

3. Schubhalterung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin der hintere Rand des Abgleicherbalkens die obere Armatur während eines Ausfalls von einem aus dem ersten und zweiten Schubglied oder einer aus der ersten und zweiten Gliedverbindung kontaktiert.

4. Schubhalterung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, worin der zweite Verbindungsmechanismus während eines Ausfalls von einem aus dem ersten und zweiten Schubglied oder einer aus der ersten und zweiten Gliedverbindung unbelastet bleibt.

5. Schubhalterung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin der zweite Verbindungsmechanismus Schubbelastungen während eines Ausfalls des ersten Verbindungsmechanismus überträgt.

6. Schubhalterung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Abgleicherbalken ein erstes und zweites laterales Ende umfasst, die auf entgegengesetzten Seiten des zentralen Bügels bzw. Gabelkopfs angeordnet sind, worin das zweite Ende des ersten Schubglieds drehbar mit dem ersten Ende des Abgleicherbalkens verbunden ist, und worin das zweite Ende des zweiten Schubglieds drehbar mit dem zweiten Ende des Abgleicherbalkens verbunden ist.

7. Schubhalterung gemäß Anspruch 6, worin die Verbindungen der zweiten Enden der Schubglieder Bolzen-und-Bügel- bzw. -Gabelkopfverbindungen umfassen.

8. Schubhalterung gemäß irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, worin der Rahmen ein vorderer Gebläserahmen ist und die Anbringungsarmatur der Triebwerkshalterungsstruktur eine obere Armatur einer hinteren Triebwerkshalterung ist.

9. Schubhalterung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, worin der zweite Verbindungsmechanismus eine Struktur sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit ist, wobei der Querschnittsbereich des zweiten Verbindungsmechanismus größer als der Querschnittsbereich des ersten Verbindungsmechanismus ist.

10. Schubhalterung (24) zum Haltern eines Strahltriebwerks (10), das einen vorderen Gebläserahmen (16) und eine hintere Triebwerkshalterung (20) mit einer oberen Armatur (40) hat, wobei die Schubhalterung folgendes umfasst:

(a) einen zentralen Hügel bzw. Gabelkopf (36), der sich von einer vorderen Oberfläche (38) der oberen Armatur (40) aus erstreckt, wobei der zentrale Bügel bzw. Gabelkopf (36) einen ersten und zweiten Zinken und einen Primärbolzenverbindungsort sowie einen Auffänger bolzenverbindungsort umfasst, wobei der Primärbolzenverbindungsort vorwärts von dem Auffängerbolzenverbindungsort lokalisiert ist;

(b) einen sich quer erstreckenden Abgleicherbalker (34), der einen hinteren Rand (48), ein Primärbolzenloch (58) und ein Auffängerbolzenloch (60) umfasst, wobei der Abgleicherbalken (34) zwischen der ersten und zweiten Zinke des Bügels bzw. Gabelkopfs angeordnet und darin mittels eines Primärbolzens (44) gehalten wird, wobei der hintere Rand (48) des Abgleicherbalkens um eine Distanz von der vorderen Oberfläche (38) der oberen Armatur beabstandet ist;

(c) einen Auffängerbolzen (46), der sich durch den ersten und zweiten Zinken des Bügels bzw. Gabelkopfs und das Auffängerbolzenloch (60) des Abgleicherbalkens erstreckt; und

(d) ein erstes und zweites Schubglied (30, 32), von denen jedes ein erstes Ende (50) hat, das mit dem vorderen Gebläserahmen (16) verbunden ist, und ein zweites Ende (52), das mit dem Abgleicherbalken (34) verbunden ist.

11. Schubhalterung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, worin der Verbindungsort des Auffängerbolzens eine Struktur sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit ist und die Bereiche des Abgleicherbalkens an dem Auffängerbolzenloch und an dem hinteren Rand Strukturen sicherer Lebensdauer bzw. Haltbarkeit sind.

12. Schubhalterung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, worin ein diametraler Spalt zwischen dem Auffängerbolzen und dem Auffängerbolzenloch des Abgleicherbalkens vorhanden ist.

13. Schubhalterung gemäß Anspruch 12, worin der diametrale Spalt zwischen etwa 0,254 bis 2,540 mm (0,010 bis 0,100 Zoll) ist.

14. Schubhalterung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, worin der Auffängerbolzen während normaler Betriebsweisen unbelastet ist, wobei der hintere Randteil des Abgleicherbalkens um eine Strecke, die größer als 0,000 mm (0,000 Zoll) ist, von der vorderen Oberfläche der Anbringungsarmatur beabstandet ist, und der Primärbolzen die Schubbelastungen überträgt.

15. Schubhalterung gemäß Anspruch 14, worin die Entfernung zwischen dem hinteren Rand des Abgleicherbalkens zu der oberen Armatur zwischen etwa 2,54 bis 5,08 mm (0,1 bis 0,2 Zoll) ist.

16. Schubhalterung gemäß Anspruch 15, worin während eines Ausfalls von einem aus dem ersten und zweiten Schubglied oder einer aus der ersten und zweiten Gliedverbindung der hintere Rand des Abgleicherbalkens die obere Armatur kontaktiert, der Auffängerbolzen keine Schubbelastungen überträgt und der Primärbolzen die Schubbelastungen überträgt.

17. Schubhalterung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, worin während eines Ausfalls des Primärbolzens oder des Primärbolzenlochs der Auffängerbolzen Schubbelastungen überträgt und der hintere Rand des Abgleicherbalkens die Armatur nicht kontaktiert.