ES2274502T3 - Estructura de entrada de aire para motor de aeronave. - Google Patents

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Abstract

Estructura (14) de entrada de aire para un motor de aeronave, que comprende una parte anular que define un canal (3) de inyección de aire que incluye un extremo de entrada, una envolvente (17) exterior y una envolvente (16) interior, presentando la envolvente (16) interior una zona (30) de colgamiento del motor distante del extremo de entrada, y medios (20) de rigidización que comprenden un primer extremo (24) solidarizado a la envolvente (16) interior y un segundo extremo (22) solidarizado a la envolvente (17) exterior, que se caracteriza porque uno de los dos extremos (22) de los medios (20) de rigidización está solidarizado a nivel del extremo de entrada de la parte anular, y el otro extremo (24) está solidarizado a nivel de la zona (30) de colgamiento.

Description

Estructura de entrada de aire para motor de aeronave.
Campo técnico
La invención se refiere a barquillas susceptibles de ser utilizadas con cualquier tipo de motor o de turbo-reactor.
De manera más precisa, la invención se refiere a la estructura de entrada de aire de la barquilla, y a su rigidez.
Estado de la técnica anterior
Según se ha representado muy esquemáticamente en perspectiva en la Figura 1 de los dibujos anexos, un motor de aeronave comprende una parte 1 central, en la que se encuentra alojado el motor propiamente dicho, así como una parte 2 anular, denominada barquilla, que rodea de forma coaxial a la parte central del motor, y que delimita con éste un canal 3 anular denominado canal de inyección de aire. Un inyector de aire, arrastrado por la parte 1 central del motor, se encuentra situado en este canal 3 a nivel de los capós de inyección de aire.
La parte delantera de la barquilla 2 constituye una estructura 4 de entrada de aire. Esta estructura tiene principalmente como misión la de asegurar el flujo aerodinámico de aire, por una parte hacia el canal, y por otra parte hacia el exterior de la barquilla 2. Una estructura de ese tipo comprende habitualmente un labio 5 de entrada de aire (véase la Figura 2) que está conectado a las envolventes interior 6 y exterior 7 de la barquilla 2. Por conveniencia, en ausencia de cualquier precisión en contra, los términos "interior" y "exterior" se utilizarán para designar la posición o la orientación de las piezas con relación al canal 3 de inyección del aire de la estructura 4 de entrada de aire.
De manera habitual, la envolvente 6 interior, es decir, por el lado del canal 3 de inyección de aire, por detrás del labio 5 de entrada de aire, está constituida por un panel acústico. Este panel presenta una estructura apropiada para atenuar los ruidos producidos por la parte central del motor, y en particular por el inyector de aire. En la práctica, esta estructura es habitualmente de tipo compuesto en sandwich, es decir que el panel 6 integra un alma en nido de abeja.
El labio 5 de entrada de aire presenta, en sección, forma de "U" abierta hacia atrás. Este forma la envolvente exterior de la parte delantera de la estructura 4 de entrada de aire. Esto es lo que asegura la división del aire entre la parte que penetra en el canal 3 de inyección de aire, y la parte que circula alrededor de la barquilla 2.
Para reforzar la estructura 4, un marco 8 de refuerzo delantero y un marco 9 de refuerzo trasero, pueden atravesar la estructura entre las envolventes interior y exterior. Por conveniencia, los términos "delantero" y "trasero" serán utilizados en el conjunto del texto tomando como referencia la parte delantera y la parte trasera del motor.
El marco 8 de refuerzo delantero está situado en el interior y en la parte trasera del labio 5 de entrada de aire, a nivel del extremo de entrada de la parte anular formada por las envolventes 6 y 7. El marco 9 de refuerzo trasero está situado en el interior de la barquilla 2, en las proximidades de los capós de inyección de aire, en la parte delantera de la zona de colgamiento del motor 1; la zona de colgamiento del motor se sitúa a nivel de una zona de fijación entre la entrada de aire y los capós de inyección de aire, pero de hecho, exteriormente al panel acústico de la envolvente 6 interior donde destruiría las características. Los marcos 8 y 9 de refuerzo tienen como misión la de asegurar la resistencia mecánica de la parte delantera de la barquilla, y ayudar a conservar la forma y las dimensiones. A este efecto, éstos pueden ser fijados por medio de remaches o de tornillos, por ejemplo a la barquilla 2 o, para el marco 8 de refuerzo delantero, directamente al labio 5 de entrada de aire.
Algunos ejemplos de una estructura de ese tipo para entrada de aire, han sido ilustrados en la patente americana US 6 328 258.
En vuelo, cuando el motor se detiene y gira "en molinete" gracias a la velocidad de la aeronave, se produce un fenómeno de aspiración a nivel de la entrada 4 de aire que aspira por el labio 5 de entrada hacia el interior del canal 3 de inyección de aire. Como las partes constitutivas de la barquilla son solidarias unas con otras, la aspiración del labio 5 de entrada produce una desviación de cada una de ellas con relación a su posición normal. Esto genera dos juegos importantes que perjudican la aerodinámica de la barquilla en su totalidad, y un arrastre parásito. Por otra parte, esta desviación solicita los componentes de la estructura, lo que obliga a tomar en consideración los esfuerzos generados por este caso de funcionamiento marginal.
Con la llegada de motores de aeronave de mayor grado de dilución y/o con un diámetro de inyección de aire más importante (por ejemplo, para la motorización de aeronaves más pesadas del tipo de los grandes transportadores), las desviaciones ocasionadas en la estructura de entrada de aire son más importantes que en el pasado. Se comprueba que los marcos de refuerzo delantero 8 y trasero 9 no permiten contrarrestar las desviaciones infligidas con posterioridad, y que las técnicas actuales no aportan ninguna solución que permita evitar este inconveniente.
Exposición de la invención
La invención tiene por objeto una estructura de entrada de aire en la que la unión entre el labio y la barquilla se ha realizado de tal forma que se han reducido, en gran medida, los inconvenientes citados en lo que antecede. En particular, dentro del alcance de la invención, la puesta en molinete del motor, que tiende a deformar la estructura de entrada de aire hacia el interior del canal de inyección de aire, no conlleva ya la aspiración del labio de entrada de aire.
De acuerdo con la invención, este resultado se obtiene merced a medios adicionales para rigidizar la estructura de entrada de aire de una barquilla de aeronave, los cuales están posicionados de modo que se oponen a la desviación generada por la aspiración a nivel de la entrada de aire, entre otros del labio de entrada de aire. De manera más particular, la estructura de entrada de aire según uno de los aspectos de la invención, comprende una parte anular compuesta por una envolvente exterior y una envolvente interior, y medios para rigidizarla solidarizados por sus extremos a las envolventes interior y exterior, efectuándose la solidarización para un extremo a nivel de la entrada de aire, y para el otro a nivel de los capós de inyección de aire.
Ventajosamente, la estructura incluye un labio de entrada de aire para asegurar el perfil aerodinámico. Ésta puede comprender también medios de refuerzo delantero y/o trasero. Según una posibilidad, los medios suplementarios para rigidizar la estructura están solidarizados conjuntamente a los medios de refuerzo delantero y/o trasero.
Con preferencia, los medios suplementarios para la rigidización adoptan forma de bielas, ventajosamente compuestas, y su fijación se efectúa por medio de remaches, lo que simplifica el dimensionamiento y la colocación de los diferentes elementos adicionales.
Breve descripción de los dibujos
Las Figuras anexas permitirán comprender mejor la invención, si bien solamente se proporcionan a título indicativo y en ningún caso limitativo.
La Figura 1, ya descrita, muestra un motor de aeronave;
La Figura 2, ya descrita, es una vista en corte longitudinal que representa una primera técnica de realización conocida de una estructura de entrada de aire que ilustra los refuerzos existentes, y
La Figura 3 presenta un ejemplo de realización de una estructura de entrada de aire de acuerdo con la invención.
Exposición detallada de modos de realización particulares
Con la consideración de la estructura que se presenta en la Figura 2 descrita con anterioridad, se aprecia que la rigidez aportada por los marcos 8 y 9 de refuerzo puede ser insuficiente, en especial si un esfuerzo mecánico actúa sobre la estructura 4 de entrada de aire en una dirección no protegida por los marcos 8 y 9 de refuerzo, por ejemplo en sentido longitudinal. En particular, una aspiración intensa, ocasionada por ejemplo por la detención del motor y el molinete de la inyección de aire, tiende a llevar el labio 5 de entrada de aire hacia el interior del canal 3 de inyección de aire, tal y como se ha ilustrado mediante la flecha de la Figura 2: como resultado puede sobrevenir un daño en la estructura, especialmente por compresión del panel 6 acústico, así como por las solicitaciones en tracción de la envolvente 7 exterior.
Con el fin de evitar la aspiración del labio de entrada de aire durante el molinete de la inyección de aire, entre otros efectos perjudiciales para la estructura de la barquilla, según la invención, se han dispuesto medios adicionales para rigidizar la estructura de modo que se oponen a la desviación del labio 5 de entrada de aire bajo la influencia de la citada aspiración, lo que se traduce en la fijación de los citados medios adicionales en "diagonal" con relación a los marcos de refuerzo existentes.
Un modo de realización ha sido representado en la Figura 3. Se observa que la estructura 14 de entrada de aire conforme a la invención, comprende una envolvente 16 interior, ventajosamente de panel acústico, y una envolvente 17 exterior. De igual modo, un labio 15 de entrada de aire forma, con preferencia, el extremo de la estructura 14. En el modo de realización representado, se encuentran presentes un marco 18 de refuerzo delantero y un marco 19 de refuerzo trasero, pero no son indispensables.
Los medios adicionales para rigidizar la estructura comprenden, en el ejemplo ilustrado, la barra 20 así como sus medios de fijación. Estos medios de rigidización podrán consistir en una biela de recuperación de esfuerzos, realizada con material compuesto por ejemplo, y concebida para resistir los esfuerzos de aspiración generados por la puesta en molinete del motor. Los medios de rigidización podrán consistir en varias bielas o barras, pudiéndose tratar asimismo de una envolvente troncocónica. De igual modo, las fijaciones asociadas, por ejemplo remaches, están concebidas para resistir los esfuerzos de tracción que siguen a la aspiración.
El primer extremo 22 de los medios 20 de rigidización, ha sido fijado por el lado de la envolvente 17 exterior y en las proximidades del marco 18 de refuerzo delantero; su segundo extremo 24 se ha fijado por el lado de la envolvente 16 interior y en las proximidades del marco 19 de refuerzo trasero. De ese modo, cuando se producen las condiciones de aspiración del labio 15 de entrada de aire, los medios 20 adicionales de rigidización se oponen al movimiento de entrada del labio 15 hacia el interior del canal 3 de inyección de aire: la desviación de las partes constitutivas de la barquilla 2 ya no se produce.
En este ejemplo de realización, los extremos 22 y 24 de los medios 20 adicionales de rigidización están fijados en lugares muy próximos a los lugares de fijación de los marcos de refuerzo delantero 18 y trasero 19. Una cierta latitud del emplazamiento de las fijaciones de los citados extremos resulta, no obstante, aceptable.
De este modo, en la primera variante de realización, el extremo 22 de la barra 20 de rigidización puede ser fijado directamente al marco 18 de refuerzo delantero, en particular en la mitad superior de los medios de refuerzo, simbolizados en la zona A de la Figura 3. También resulta posible fijar la barra 20 de rigidización con los mismos medios 26 de fijación que los utilizados para los medios 18 de refuerzo delantero, tal y como se ha ilustrado en la Figura.
En otra variante de realización, el extremo 22 de la barra 20 puede ser fijado directamente a la envolvente 17 exterior, en las proximidades del extremo delantero de la parte anular formada por las dos envolventes, es decir, en cualquier emplazamiento de la zona B.
En lo que concierne a la fijación del segundo extremo en torno a los medios 19 de refuerzo trasero, están abiertas opciones similares, con fijación en la posición más por delante del marco 19, directamente sobre el marco 19, con los mismos medios 28 de fijación según se ha ilustrado en la Figura.
Está claro que también sería previsible fijar el extremo 22 en las proximidades del marco 18 de refuerzo delantero, y por el lado de la envolvente 16 interior, mientras que el segundo extremo 24 se fija por el lado exterior del marco 19 de refuerzo trasero. El movimiento de entrada del labio 15 de entrada de aire hacia el interior del canal 3 de inyección de aire, será detenido de la misma manera que en los ejemplos que anteceden, merced a los medios 20 adicionales para rigidización.
Según lo representado, se puede prever suprimir el marco 18 de refuerzo delantero: en este caso, los medios 20 adicionales para rigidización se disponen en la parte trasera del extremo trasero del labio 15 de entrada de aire (por oposición al extremo delantero del citado labio en contacto con el fluido aerodinámico). La misma alternativa se presentaría con la supresión de los medios 19 de refuerzo trasero, y una localización de los medios adicionales de rigidización en torno a los capós de inyección de aire, por la parte delantera de la zona de colgamiento del motor 30.
A este respecto, es posible utilizar los medios presentes para la fijación del motor, por ejemplo una placa de colgamiento del motor presente en la envolvente 16 interior, y solidarizar la barra 20 directamente sobre una extensión de los citados medios de fijación. Esto permite conservar el panel 16 acústico tan íntegro como sea posible.
Por otra parte, las formas de los diferentes elementos de los marcos de refuerzo, por ejemplo, han sido proporcionadas únicamente a título indicativo: los medios de refuerzo delantero y trasero pueden ser según todos los modos de realización habituales, o pueden ser fabricados en función de la presencia de medios suplementarios de rigidización con el fin de integrarlos, por ejemplo mediante la presencia de un reforzamiento para posicionarlos.

Claims (15)

1. Estructura (14) de entrada de aire para un motor de aeronave, que comprende una parte anular que define un canal (3) de inyección de aire que incluye un extremo de entrada, una envolvente (17) exterior y una envolvente (16) interior, presentando la envolvente (16) interior una zona (30) de colgamiento del motor distante del extremo de entrada, y medios (20) de rigidización que comprenden un primer extremo (24) solidarizado a la envolvente (16) interior y un segundo extremo (22) solidarizado a la envolvente (17) exterior, que se caracteriza porque uno de los dos extremos (22) de los medios (20) de rigidización está solidarizado a nivel del extremo de entrada de la parte anular, y el otro extremo (24) está solidarizado a nivel de la zona (30) de colgamiento.
2. Estructura según la reivindicación 1, que comprende además medios (18) de refuerzo delantero, en los que un primer extremo se ha solidarizado con la envolvente (16) interior y un segundo extremo se ha solidarizado con la envolvente (17) exterior, estando los dos extremos solidarizados a nivel del extremo de entrada.
3. Estructura según la reivindicación 2, en la que los medios (20) de rigidización se han solidarizados por un extremo (22) en los medios (18) de refuerzo delantero.
4. Estructura según la reivindicación 2, en la que medios (26) de fijación solidarizan los medios (20) de rigidización y los medios (18) de refuerzo delantero sobre una (17) de las envolventes.
5. Estructura según la reivindicación 2, en la que los medios (18) de refuerzo delantero están solidarizados entre el extremo delantero y el lugar en el que los medios (20) de rigidización se encuentran solidarizados a nivel del extremo de entrada.
6. Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende medios (19) de refuerzo trasero de los que un primer extremo se ha solidarizado a la envolvente (16) interior a nivel de la zona (30) de colgamiento, y un segundo extremo se ha solidarizado a la envolvente (17) exterior, definiendo los medios (19) de refuerzo trasero una casi normal a las envolventes (16, 17).
7. Estructura según la reivindicación 6, en la que los medios (20) de rigidización se han solidarizado por un extremo en los medios (19) de refuerzo
\hbox{trasero.}
8. Estructura según la reivindicación 6, en la que medios (28) de fijación solidarizan los medios (20) de rigidización y los medios (19) de refuerzo trasero sobre una (16) de las envolventes.
9. Estructura según la reivindicación 8, que comprende una placa de colgamiento del motor sobre la envolvente (16) interior, en la que se han solidarizado los medios (20) de rigidización y los medios (19) de refuerzo trasero.
10. Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el segundo extremo (24) de los medios (20) de rigidización se encuentra solidarizado a nivel del extremo de entrada.
11. Estructura según una de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios (20) de rigidización están compuestos por una biela compuesta.
12. Estructura según la reivindicación anterior, que comprende una pluralidad de bielas.
13. Estructura según una de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios (20) de rigidización se han solidarizado a las envolventes (16, 17) por medio de remaches.
14. Estructura según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un labio (15) de entrada de aire a nivel del extremo de entrada.
15. Estructura según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la envolvente (16) interior
comprende un panel acústico.
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