DE69724384T2

DE69724384T2 - Redundantes, vorderes Aufhängungssytem für ein Turbotriebwerk

Info

Publication number: DE69724384T2
Application number: DE69724384T
Authority: DE
Inventors: Francis Michel Demouzon; Rene Pierre Fer; Patrick Jean Alibert Huet; Laurent Pierre Elysee Gaston Marnas
Original assignee: SNECMA Moteurs SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: FR2755944B1; FR2755944A1; US5871177A; EP0844174B1; DE69724384D1; EP0844174A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein redundantes, vorderes Aufhängungssystem für ein Turbotriebwerk, das dazu bestimmt ist, an einem Stiel befestigt zu werden, der an einem Flugzeug sitzt, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Dabei versteht sich der Begriff „vorder" unter Bezug auf die Strömungsrichtung des Strahls in dem Triebwerk, um den vom Ausstoßbereich des Strahls abgewandten Teil des Turbotriebwerks zu bezeichnen.
In bekannter Weise ist ein Flugzeug-Turbotriebwerk an einem Stiel befestigt, der dazu gedacht ist, die mechanische Übertragung der Kräfte zwischen dem Turbotriebwerk und dem Aufbau des Flugzeugs zu gewährleisten, und zwar mittels einer vorderen Aufhängungsvorrichtung und einer hinteren Aufhängungsvorrichtung. Diese Aufhängungsvorrichtungen müssen den mechanischen Kräften entlang der vertikalen Achse Z, die auf die Masse des Turbotriebwerks zurückzuführen sind, und den dynamischen Kräften entlang der Querachse Y, die durch die Bewegungen des Flugzeugs entstehen, standhalten. Die Belastungen, die durch den Schub des Triebwerks erzeugt werden und entlang der Längsachse X gerichtet sind, werden auf die eine der Aufhängungsvorrichtungen durch geneigte Schubaufnahmestangen übertragen, die sich beiderseits des Turbotriebwerks befinden.
Außerdem muss die Aufhängung des Turbotriebwerks aus auf der Hand liegenden Sicherheitsgründen redundant sein. In diesem Fall kann zwischen zwei Lösungen gewählt werden: entweder alle Teile zweifach vorsehen, wobei jedes geeignet ist, die bestimmten Kräfte alleine aufzunehmen, oder Komponenten vorzusehen, die in Wartestellung angeordnet sind und die Kräfte nur im Falle eines Brechens der Hauptaufhängung aufnehmen.
In US-A-4 065 077 ist eine vordere Aufhängung eines Turbotriebwerks an einem Stiel beschrieben, bei der zwei Gabelgelenke ein Ende aufweisen, das dergestalt mit Spiel angebracht ist, dass sie die Kräfte bei einem Bruch der normalen Aufhängung aufnehmen. Diese Aufhängung ist jedoch nicht vollkommen redundant, da diese beiden Gabelgelenke auch beim normalen Betrieb zur Übertragung der Kräfte auf den Stiel beitragen, so dass bei einem Bruch eines der Elemente der normalen Aufhängung keine ausreichende Sicherheit gewährleistet werden kann.
Diese Erfindung hat zur Aufgabe, eine normale vordere Aufhängung eines Turbotriebwerks an einem Stiel mit Teilen in Wartestellung auszurüsten, die geeignet sind, im Falle des Ausfalls der normalen Aufhängung die Kräfte entlang mindestens einer beliebigen Achse X, Y, Z aufzunehmen.
Gemäß dieser Erfindung besteht die Sicherheitsaufhängungsvorrichtung getrennt von der normalen Aufhängungsvorrichtung und umfasst eine erste Halterung, die dazu bestimmt ist, an dem Stiel befestigt zu werden, und ein vertikales Gabelgelenk auf den Achsen X und Z, das geeignet ist, die Kräfte entlang der Achsen X und Z aufzunehmen, sowie ein horizontales Gabelgelenk auf den Achsen X und Y, das geeignet ist, die Kräfte entlang der Achse Y aufzunehmen, aufweist, und sowie eine zweite Halterung, die dazu bestimmt ist, an dem Zwischengehäuse des Turbotriebwerks befestigt zu werden, sowie einen vertikalen Zapfen auf der Achse Z, der geeignet ist, die Kräfte entlang der Achse Y aufzunehmen, wobei dieser Zapfen mit einem Spiel in einer Bohrung in dem horizontalen Gabelgelenk der ersten Halterung angeordnet ist, wobei das vertikale Gabelgelenk der ersten Halterung und das vertikale Gabelgelenk der zweiten Halterung koaxiale Bohrungen für den Durchlass eines quer verlaufenden Stifts aufweisen, der an einem dieser Gabelgelenke befestigt ist und sich mit einem Spiel durch die Bohrung des anderen Gabelgelenks erstreckt.
Im normalen Betrieb nimmt allein die Basishalterung die Kräfte und Belastungen auf, die zwischen dem Turbotriebwerk und dem Stiel übertragen werden. Durch die Spiele, die zwischen dem Zapfen bzw. dem Stift und den in den Gabelgelenken ausgeführten Bohrungen, die diese aufnehmen, vorgesehen sind, sind die ersten Halterung und die zweite Halterung mechanisch voneinander getrennt.
Vorzugsweise werden folgende vorteilhafte Anordnungen vorgesehen:

– das vertikale Gabelgelenk der ersten Halterung besteht aus zwei Schenkeln, die beiderseits des vertikalen Gabelgelenks der zweiten Halterung angeordnet sind, ohne mit letzterer in Kontakt zu sein;
– der quer verlaufende Stift ist an diesen Schenkeln befestigt;
– das vertikale Gabelgelenk der ersten Halterung erstreckt sich unter der Unterseite des horizontalen Gabelgelenks dieser ersten Halterung;
– die in dem horizontalen Gabelgelenk der ersten Halterung ausgeführte Bohrung zur Aufnahme des Zapfens der zweiten Halterung ist in dem vorderen Teil dieses horizontalen Gabelgelenks angeordnet;
– die erste Halterung weist über ihrem horizontalen Gabelgelenk und hinter diesem zu ihrer Befestigung an dem Stiel eine Platte auf, wobei diese Platte durch eine Versteifungswand mit diesem horizontalen Gabelgelenk verbunden ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die als Darstellungsbeispiel gilt und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, wobei
1 perspektivisch die Gesamtanordnung der erfindungsgemäßen redundanten, vorderen Aufhängung zeigt, die an dem Stiel eines Flugzeugs angebracht ist, wobei das Turbotriebwerk um der Klarheit willen nicht dargestellt ist,
2 in einer perspektivischen Darstellung die normale Aufhängung des Turbotriebwerks und die Schubaufnahmestangen zeigt,
3 den Stiel des Flugzeugs und den zu dem Stiel gehörigen Fuß zeigt,
4 die Sicherheitsaufhängungsvorrichtung alleine zeigt,
5 in einer perspektivischen Darstellung die erste Halterung der erfindungsgemäßen Sicherheitsaufhängungsvorrichtung zeigt,
6 in einer perspektivischen Darstellung die zweite Halterung der erfindungsgemäßen Sicherheitsaufhängungsvorrichtung zeigt,
7 die in 1 dargestellte vordere Aufhängung in einem Schnitt durch eine Ebene zeigt, die im rechten Winkel zur Längsachse X und durch die Achse des Verbindungsstifts der ersten Halterung und der zweiten Halterung verläuft, und
8 die in 1 dargestellte vordere Aufhängung in einem Schnitt durch eine Ebene zeigt, die im rechten Winkel zur Längsachse X und durch die Achse des Zapfens der zweiten Halterung verläuft.
In 1 ist eine redundante vordere Aufhängung an dem Stiel 2 eines Flugzeugs dargestellt. Um der Klarheit willen ist das Turbotriebwerk in den Zeichnungen nicht dargestellt. Es ge nügt zu wissen, dass der vordere Aufhängungspunkt des Turbotriebwerks an dem Zwischengehäuse dieses Turbotriebwerks vorgesehen ist.
Der Stiel 2 ist mit einem Fuß 3 versehen, der alle Befestigungselemente der Aufhängung 1 an dem Stiel 2 enthält, wie in den 1 und 3 dargestellt.
Die normale vordere Aufhängung des Turbotriebwerks enthält eine Basishalterung 4, die in den 1 und 2 dargestellt ist. Diese Basishalterung 4 ist unter dem Fuß 3 befestigt. Sie erstreckt sich zur Vorderseite des Flugzeugs hin, in dessen Flugbewegungsrichtung. Ihr vorderes Ende weist eine Tragachse 5 auf, die auf der Längsachse X des Bezugstrieders des Flugzeugs liegt und die vordere Aufhängungsachse des Turbotriebwerks bildet. Diese Tragachse 5 ermöglicht die Aufnahme der entlang der vertikalen Achse Z und der Querachse Y des Bezugstrieders gerichteten Kräfte, die durch die Masse des Turbotriebwerks erzeugt werden, und der dynamischen Kräfte, die auf die vertikalen und seitlichen Beschleunigungen zurückzuführen sind, welche durch die Bewegungen des Flugzeugs in diesen Richtungen entstehen.
Die Bezugszahlen 6 und 7 bezeichnen die Schubaufnahmestangen, die geneigt sind und deren vordere Enden seitlich an dem Zwischengehäuse des Turbotriebwerks befestigt sind. Diese Schubaufnahmestangen 6 und 7 halten den Kräften stand, die durch den entlang der Längsachse X des Bezugstrieders gerichteten Schub des Triebwerks erzeugt werden.
Zu der oben beschriebenen normalen Aufhängung wird zusätzlich eine Sicherheitsaufhängungsvorrichtung 10 vorgesehen, die nur bei einem Ausfall der normalen Aufhängung arbeitet.
Diese Sicherheitsaufhängungsvorrichtung 10 weist eine erste Halterung 20, die an dem Stiel befestigt ist, und eine zweite Halterung 40, die an dem Zwischengehäuse des Turbotriebwerks befestigt ist, auf. Die erste Halterung 20 ist in den 1, 4 und 5 dargestellt, und die zweite Halterung 40 ist in den 1, 4 und 6 dargestellt.
Die erste Halterung 20 umfasst ein horizontales Gabelgelenk 21, das vorn eine vertikale Bohrung 22 und hinten Öffnungen 23 zu ihrer Befestigung durch Verschrauben an dem vorderen oberen Teil 24 des Fußes 3 des Stiels 2 aufweist. Eine Platte 25 erstreckt sich vertikal von der Hinterkante des horizontalen Gabelgelenks 21 aus aufwärts. Diese Platte 25 weist zu ihrer Befestigung durch Verschrauben an Vorderwand 27 des Stiels 2 Öffnungen 26 auf. Eine Versteifungswand 28 verbindet die Platte 25 mit dem horizontalen Gabelgelenk 21. Unter der Unterseite des horizontalen Gabelgelenks 21 und hinter der vertikalen Bohrung 22 sind zwei parallele Schenkel 29, 30 vorgesehen, die sich in Ebenen erstrecken, die parallel zu den Achsen X und Z des Bezugstrieders liegen. Diese Schenkel 29, 30 sind mit koaxialen Bohrungen 31 und 32 für den Durchlass eines Stifts 33 versehen. Die erste Halterung 20 ist in einem einzigen Stück ausgeführt und dergestalt bemessen, dass bei einem Ausfall der normalen Aufhängung die Schenkel 29 und 30 die vom Turbotriebwerk entlang der Achsen X und Z erzeugten Kräfte aufnehmen können und dass das horizontale Gabelgelenk 21 die vom Turbotriebwerk entlang der Achse Y erzeugten Kräfte aufnehmen kann.
Die zweite Halterung 40, die ebenfalls in einem einzigen Stück ausgeführt ist, besteht aus einem pyramidenstumpfförmigen Körper 41, der an seiner hinteren, vertikalen Seite ein vertikales Gabelgelenk 42 in der Form einer Öse mit einer Bohrung 43 und an seiner Oberseite 44 einen vertikalen Zapfen 45 aufweist. Unter dem Körper 41 erstreckt sich eine Platte 46, die parallel zu den Achsen Y, Z verläuft und Öffnungen 47 für die Befestigung der zweiten Halterung 40 an dem Zwischengehäuse des Turbotriebwerks durch Verschrauben sowie eine Bohrung 48, die den Durchgang und die Bewegungen der Tragachse 5 relativ zu der Basishalterung 4 ermöglicht, aufweist. Die zweite Halterung 40 ist dergestalt bemessen, dass bei einem Ausfall der normalen Aufhängung das vertikale Gabelgelenk 42 die vom Turbotriebwerk entlang der Achsen X und Z erzeugten Kräfte aufnehmen kann und dass der Zapfen 45 die entlang der Achse Y wirkenden Kräfte aufnehmen kann.
Die Abmessungen der ersten Halterung 20 und der zweiten Halterung 40 sind dergestalt, dass, wenn das Turbotriebwerk über die Basishalterung 4 am Stiel 2 aufgehängt ist, wobei die erste Halterung 20 am Stiel und die zweite Halterung 40 an dem Zwischengehäuse befestigt ist, der Zapfen 45 mit einem Spiel J2 in der Bohrung 22 des horizontalen Gabelgelenks 21 der ersten Halterung angeordnet ist und der Stift 33 mit einem Spiel J1 durch die Bohrung 43 des vertikalen Gabelgelenks 42 der zweiten Halterung 40 verläuft, wobei dieses vertikale Gabelgelenk 42 mit Spiel zwischen den Schenkeln 29 und 30 der ersten Halterung 20 angeordnet ist, wie in den 7 und 8 dargestellt. Wie in den 7 und 8 zu sehen ist, befindet sich die Oberseite 44 der zweiten Halterung 40 in Abstand von der Unterseite des horizontalen Gabel gelenks 21 der ersten Halterung, und die erste und die zweite Halterung berühren die Basishalterung 4, die die normale Aufhängung bildet, nicht.
Solange die normale Aufhängung 4 und die Schubaufnahmestangen 6, 7 keinen Ausfall haben, besteht keine Verbindung zwischen der ersten Halterung 20 und der zweiten Halterung 40.
Bei einem Ausfall der normalen Aufhängung, beispielsweise als Folge eines Bruchs der Tragachse 5 der Basishalterung 4, werden die entlang der Querachse Y wirkenden Kräfte von dem Zapfen 45 und dem horizontalen Gabelgelenks 21 der ersten Halterung 20, die entlang der vertikalen Achse Z wirkenden Kräfte von dem vertikalen Gabelgelenk 42 der zweiten Halterung 40, dem Stift 33 und den Schenkeln 29 und 30 und die entlang der Längsachse X wirkenden Kräfte von den Stangen 6 und 7 aufgenommen.
Bei einem Bruch einer der Stangen 6 und 7 werden die entlang der Längsachse X wirkenden Kräfte von dem vertikalen Gabelgelenk 42 der zweiten Halterung 40, dem Stift 33 und den Schenkeln 29, 30 aufgenommen. Die entlang der Achsen Y und Z wirkenden Kräfte werden dann von der normalen Aufhängung aufgenommen.
Und schließlich bei einem Bruch der Tragachse 5 und einer der Stangen 6 und 7 werden sämtliche Kräfte und Belastungen durch die zweite Halterung 40 an die erste Halterung 20 übertragen.
Bei der obigen Beschreibung sitzt die erste Halterung 20 auf dem Fuß 3. Selbstverständlich können diese beiden Teile auch in Form eines einzigen Stücks ausgeführt sein.

Claims

Redundantes, vorderes Aufhängungssystem für ein Turbotriebwerk, das dazu bestimmt ist, an einem Stiel befestigt zu werden, der an einem Flugzeug sitzt, wobei dieses Aufhängungssystem einerseits eine Basishalterung (4) sowie Schubaufnahmestangen (6, 7) aufweist, wobei diese Basishalterung (4) dazu bestimmt ist, an dem Stiel befestigt und mit dem Zwischengehäuse des Turbotriebwerks verbunden zu werden, um die vordere, normale Aufhängung des Turbotriebwerks herzustellen, indem sie die mechanische Übertragung von dessen Kräften auf der Querachse Y und der vertikalen Achse Z zwischen dem Zwischengehäuse und dem Stiel gewährleistet, während die Schubaufnahmestangen (6, ?), die dazu vorgesehen sind, zwischen dem Turbotriebwerk und der Basishalterung (4) angeordnet zu werden, die Übertragung der Schubkräfte entlang der Längsachse X auf den Stiel gewährleisten, und andererseits eine Sicherheitsaufhängungsvorrichtung (10) aufweist, die nur im Falle eines Bruchs eines Elements der vorderen, normalen Aufhängung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass diese Sicherheitsaufhängungsvorrichtung (10) aufweist: – eine erste Halterung (20), die dazu bestimmt ist, an dem Stiel befestigt zu werden, und ein vertikales Gabelgelenk (29, 30) auf den Achsen X und Z aufweist, das geeignet ist, die Kräfte entlang der Achsen X und Z aufzunehmen, sowie ein horizontales Gabelgelenk (21) auf den Achsen X und Y aufweist, das geeignet ist, die Kräfte entlang der Achse Y aufzunehmen, und – eine zweite Halterung (40), die dazu bestimmt ist, an dem Zwischengehäuse des Turbotriebwerks befestigt zu werden, sowie einen vertikalen Zapfen (45) auf der Achse Z aufweist, der geeignet ist, die Kräfte entlang der Achse Y aufzunehmen, wobei dieser Zapfen mit einem Spiel (J2) in einer Bohrung (22) in dem horizontalen Gabelgelenk (21) der ersten Halterung (20) angeordnet ist, wobei das vertikale Gabelgelenk (29, 30) der ersten Halterung (20) und das vertikale Gabelgelenk (42) der zweiten Halterung (40) koaxiale Bohrungen (31, 32, 43) für den Durchlass eines quer verlaufenden Stifts (33) aufweisen, der an einem dieser Gabelgelenke (29, 30) befestigt ist und sich mit einem Spiel (J1) durch die Bohrung (43) des anderen Gabelgelenks (42) erstreckt.
Aufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vertikale Gabelgelenk der ersten Halterung (20) aus zwei Schenkeln (29, 30) besteht, die beiderseits des vertikalen Gabelgelenks (42) der zweiten Halterung (40) angeordnet sind, ohne mit letzterer in Kontakt zu sein.
Aufhängungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (33) an diesen Schenkeln (29, 30) befestigt ist.
Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das vertikale Gabelgelenk (29, 30) der ersten Halterung (20) unter der Unterseite des horizontalen Gabelgelenks (21) dieser ersten Halterung (20) erstreckt.
Aufhängungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem horizontalen Gabelgelenk (21) der ersten Halterung (20) ausgeführte Bohrung (22) zur Aufnahme des Zapfens der zweiten Halterung (40) in dem vorderen Teil dieses horizontalen Gabelgelenks (21) und vor dem vertikalen Gabelgelenk (29, 30) dieser ersten Halterung (20) angeordnet ist.
Aufhängungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halterung (20) über ihrem horizontalen Gabelgelenk (21) und hinter diesem zu ihrer Befestigung an dem Stiel eine vertikale Platte (25) entlang der Achsen Y und Z aufweist, wobei diese Platte (25) durch eine Versteifungswand (28) mit diesem horizontalen Gabelgelenk (21) verbunden ist.