ES2347923T3 - Góndola para turborreactor de doble flujo. - Google Patents
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Abstract
Góndola (1) para turborreactor (7) de doble flujo que comprende una sección delantera de entrada de aire, una sección media destinada a rodear un soplante del turborreactor (7) y una sección posterior que presenta unos medios de enganche (23) a un pilón (15) destinado a ser ligado a una estructura fija (2) de un avión, comprendiendo dicha sección posterior una armadura estructurante (18) sobre la cual está montado por lo menos un panel de alisado aerodinámico y acústico (21), caracterizada porque dicho panel acústico (21) está fijado sobre la armadura estructurante (18) por unos medios de fijación flotante o elástica, de manera que permita que el panel acústico (21) se deforme según una dirección (31) sustancialmente radial centrifuga con respecto al turborreactor (7) en presencia de aire a sobrepresión (3) en el compartimento motor.
Description
La presente invención se refiere a una góndola para turborreactor de doble flujo.
Un avión es propulsado por varios turborreactores alojados cada uno en una góndola que aloja también un conjunto de dispositivos de accionamiento anexos relacionados con su funcionamiento, tal como un dispositivo de inversión de empuje, y que aseguran diversas funciones cuando el turborreactor está en funcionamiento o detenido.
Una góndola presenta generalmente una estructura tubular que comprende una entrada de aire corriente arriba del turborreactor, una sección media destinada a rodear un soplante del turborreactor, una sección corriente abajo que aloja unos medios de inversión de empuje y destinada a rodear la cámara de combustión del turborreactor, y está generalmente terminada por una tobera de expulsión cuya salida está situada corriente abajo del turborreactor.
Las góndolas modernas están destinadas a alojar un turborreactor de doble flujo apropiado para generar por medio de las palas del soplante en rotación un flujo de aire caliente (denominado asimismo flujo primario) procedente de la cámara de combustión del turborreactor, y un flujo de aire frío (flujo secundario) que circula por el exterior del turborreactor a través de un paso anular, denominado asimismo vena, formado entre un carenado del turborreactor (o una estructura interna de la estructura corriente abajo de la góndola y que rodea el turborreactor) y una pared interna de la góndola. Los dos flujos de aire son expulsados del turborreactor por la parte posterior de la góndola.
Cada conjunto propulsor del avión está formado por tanto por una góndola y un turborreactor, y está suspendido de un estructura fija del avión, por ejemplo bajo un ala o sobre el fuselaje, por medio de un pilón fijado al turborreactor en su parte delantera y
posterior por unas suspensiones.
posterior por unas suspensiones.
En dicha configuración, es el turborreactor el que soporta la góndola. Una arquitectura de este tipo está sometida a numerosos esfuerzos externos conjugados cuando tiene lugar la misión del avión. Se trata, entre otros, de esfuerzos resultantes de la gravedad, de los esfuerzos aerodinámicos externos e internos, ráfagas, efectos térmicos.
Estos esfuerzos aplicados al conjunto propulsor son transmitidos al turborreactor y provocan unas deformidades de los cárteres que impactan directamente sobre el rendimiento de los diferentes niveles del turborreactor. Más particularmente, en el caso de un conjunto propulsor denominado en talle de avispa, es decir que presenta una parte corriente abajo larga y relativamente fina con respecto a las estructuras intermedias y de entrada de aire, estos esfuerzos resultan en una deformación particularmente perjudicial denominada “puesta en banana”, curvándose la parte corriente abajo de manera importante.
Dicha “puesta en banana” se traduce por una deformación de la estructura externa de la góndola formada por los diferentes cárteres sucesivos mientras que el árbol de arrastre, los álabes del soplante y los álabes internos del turborreactor permanecen rectilíneos. Resulta de ello una aproximación de las cabezas de los álabes del árbol hacia la periferia interna de los cárteres. El rendimiento general del turborreactor se encuentra por ello reducido con respecto a una configuración en la que los cárteres no sufren o sufren muy pocas deformaciones, puesto que conviene entonces tener en cuenta esta deformación en la concepción de la góndola de manera que deje siempre un juego suficiente entre las cabezas de álabes y la periferia de los cárteres. Esto resulta en una pérdida del aire de alimentación que no es comprimido por los álabes puesto que fluye a través de este juego importante.
Una solución a este problema ha sido propuesta en la solicitud de patente francesa aún no publicada registrada con el nº 06.05912 a nombre del solicitante. Las figuras 1 y 2 del dibujo adjunto recuerdan el objeto de este documento FR 06.05912.
El documento EP 0 145 809 describe todas las características del preámbulo de la reivindicación 1.
La góndola 1 ilustrada en estas figuras se denomina estructurante, es decir que soporta el motor 7 y lo une directamente a una estructura fija 2 de un avión por medio de un pilón 15 integrado en su constitución. La sección posterior de la góndola comprende una armadura interna estructurante 18 constituida por marcos radiales 20 asociados a unos montantes 22, y unos refuerzos longitudinales 26, 27 asociados a unas estructuras longitudinales superiores 23 e inferiores 24 que completan esta estructura. Además, un juego de bielas de absorción de empuje 29 concurren en el tránsito de los esfuerzos del motor 7 hacia la estructura fija 2 del avión. Un panel del alisado aerodinámico y acústico 21 está montado sobre la armadura 18 y rodea el motor 7.
Para que dicha concepción de armadura estructural sea calificable para las autoridades de certificación y esté perfectamente dimensionada sin otro medio de refuerzo aleatorio, es necesario disociar el panel acústico del paso de los esfuerzos del motor hacia el avión. Además, la estructura del panel acústico y la estructura circundante no deben ser demasiado impactadas en caso de estallido de una tubería de motor.
La presente invención prevé alcanzar estos objetivos y consiste con este fin en una góndola para turborreactor de doble flujo que comprende una sección delantera de entrada de aire, una sección media destinada a rodear un soplante del turborreactor y una sección posterior que presenta unos medios de enganchado a un pilón destinado a ser ligado a una estructura fija de un avión, comprendiendo dicha sección posterior una armadura estructurante sobre la que está montado por lo menos un panel de alisado aerodinámico y acústico, en la que dicho panel acústico está fijado sobre la armadura estructurante por unos medios de fijación flotante o elástica de manera que permiten que el panel acústico se deforme según una dirección sustancialmente radial centrífuga con respeto al turborreactor en presencia de aire a sobrepresión en el compartimento motor. Así, el panel acústico no transmite esfuerzos que proceden del turborreactor hacia la estructura fija del avión.
Dichos medios de fijación pueden comprender una tuerca frente a un orificio que atraviesa la armadura estructurante, y prevista para recibir y retener la cola de un tornillo montado en un casquillo de refuerzo alojado en un orificio que atraviesa el panel acústico.
En una forma de realización, el casquillo de refuerzo entra en contacto directo con la armadura estructurante, y el tornillo está montado con un ligero juego en el casquillo de refuerzo y presenta una cabeza no cónica, de manera que realice una fijación flotante del panel acústico sobre la armadura estructurante.
En otra forma de realización, el casquillo de refuerzo está asociado a un anillo elástico que entra en contacto con la armadura estructurante.
En otra forma aún de realización, dicha tuerca comprende un zócalo fijado a la armadura estructurante y que presenta un alojamiento en el que la tuerca propiamente dicha está montada móvil en traslación según el eje de dicho orificio que atraviesa la armadura estructurante, estando previsto un resorte de retorno en este alojamiento para empujar la tuerca propiamente dicha hacia una posición de reposo a distancia de la armadura estructurante. Estas disposiciones permiten, actuando sobre la rigidez del resorte o el roscado del tornillo, modular la fijación del panel sobre la armadura para, en caso necesario, evacuar una sobrepresión de aire interno.
El panel acústico puede ser de una sola pieza o estar constituido por varios elementos. Esto engloba la adaptación del panel a una estructura interior fija que comprende una bifurcación o su aplicación a una estructura del tipo O-duct.
Según una posibilidad, un colchón de protección térmica, previsto para interponerse entre la armadura estructurante y el panel acústico, está montado por medio de elementos de sostenimiento sobre el panel acústico. Así, el panel integra su propia protección térmica.
El panel acústico puede presentar por lo menos dos hendiduras longitudinales de expulsión del aire a sobrepresión en la góndola. En este caso, el colchón de protección térmica puede presentar, en la proximidad de las hendiduras de expulsión, un recubrimiento en teja apropiado para permitir una deformación del panel sin afectar la protección térmica.
Según otro aspecto de la invención, el panel puede comprender por lo menos una trampilla de visita con recortes rectilíneos o festoneados. Unas juntas de estanqueidad periférica están por ejemplo asociadas a los recortes de la o de las trampillas de visita.
La realización de la invención se pondrá más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que se expone a continuación con respecto al plano adjunto, en el que:
- -
- la figura 1 (ya comentada en la introducción) es una vista esquemática en
- perspectiva de una góndola según la técnica anterior;
- -
- la figura 2 (ya mencionada en la introducción) es una vista esquemática en
- perspectiva, bajo otro ángulo, de la misma góndola;
- -
- la figura 3 es una vista en sección longitudinal parcial de un ejemplo de
- góndola según la invención, que ilustra el comportamiento de la estructura de
- un panel acústico en caso de estallido de una tubería del motor;
- -
- las figuras 4 a 6 son unas vistas similares en perspectiva de un primer, de un
- segundo y de un tercer ejemplos de realización de dicho panel acústico;
- -
- la figura 7 es una vista en sección según la línea VII-VII de la figura 6;
- -
- las figuras 8, 9, 10 y 11 son unas vistas similares, en sección según la línea
- VIII-VIII de la figura 4, de un primer, de un segundo, de un tercer y de un
- cuarto
- ejemplos de dispositivo de fijación del panel acústico sobre una
armadura estucturante de la góndola;
- -
- las figuras 11b, 12 y 13 representan tres configuraciones de funcionamiento de
- un quinto ejemplo de dispositivo de fijación análogo al de la figura 11a;
- -
- la figura 14 es una vista en sección según la línea XIV-XIV de la figura 5;
- -
- las figuras 15 y 16 son dos vistas, según la flecha XV de la figura 14, que
- ilustran dos ejemplos de recorte de una trampilla de visita en el panel acústico.
Algunos de los elementos representados en las figuras 3 a 16 son análogos a unos elementos de las figuras 1 y 2 y están designados por las mismas referencias. La góndola según la invención se distingue esencialmente de la ilustrada en las figuras 1 y 2 en que el panel acústico 21 está fijado sobre la armadura estructurante 18 por unos medios de fijación flotante o elástica.
En caso de estallido de una tubería del motor 7 por ejemplo (véase la figura 3, el panel 21 sufre una presión uniforme 3 sobre la totalidad del interior de su estructura y, gracias a sus medios de fijación flotante o elástica sobre la armadura 18, se deforma según una dirección 31 sustancialmente radial centrifuga en el sentido de una expansión de su volumen interno, con el fin de evacuar el aire a sobrepresión 30 en el compartimento motor por la parte posterior del panel 21, sin dañar la estructura de la góndola 1 y el motor
7. Así, el panel 21 no transmite esfuerzos que proceden del turborreactor 7 hacia la estructura fija 2 del avión. El enganche corriente arriba del panel 21 sobre la estructura del motor 7 permanece suficientemente compacta para no achicar el aire 17 que procede del soplante en el compartimento motor y amplificar el efecto nefasto de la presurización.
Las figuras 4 a 7 muestran unos ejemplos de realización del panel acústico 21, en los que el panel 21 está constituido por una virola central y por paneles verticales superior e inferior. El panel acústico 21 podría también estar únicamente constituido por una virola,
o por una virola asociada a un panel vertical superior o inferior.
Las líneas de fijaciones 32 del panel 21 de la figura 4 están situadas frente a elementos estructurales de la armadura 18. El número y el emplazamiento de las fijaciones son definidos por el experto en la materia en función de las exigencias dimensionales y geométricas de la estructura global.
Con el fin de asegurar un mantenimiento rápido y dirigido al motor 7, una trampilla de visita 33 amovible forma una parte corriente arriba del panel 21. La trampilla 33 está situada a nivel de una zona del motor 7 a inspeccionar.
En la figura 5, el panel acústico 21 presenta una trampilla de visita 34 situada
corriente abajo y que puede realizar la función de trampilla de sobrepresión y presentar a
este fin unas fijaciones elásticas más flexibles que para el resto del panel acústico 21 con el fin de privilegiar la salida de aire en esta zona.
La figura 6 representa un panel acústico 21 que presenta corriente abajo dos hendiduras longitudinales 35 previstas para evacuar el aire a sobrepresión en la góndola. Las hendiduras 35 presentan en el extremo unos topes de grieta. Estas hendiduras 35 están dispuestas y orientadas a conveniencia del experto en la materia, sin necesidad de recubrimiento con los elementos estructurales de la armadura 18.
La figura 7 muestra un ejemplo de realización de una hendidura 35. Una junta de estanqueidad 36 le está asociada. Un colchón de protección térmica 37, previsto para interponerse entre la armadura estructurante 18 y el panel acústico 21, está montado sobre el panel acústico 21. El colchón 37 presenta, en la proximidad de la hendidura de expulsión 35, un recubrimiento en teja 38 previsto para permitir una deformación local del panel 21 sin afectar la protección térmica. Así, es suficiente prever unas fijaciones elásticas corriente abajo de las hendiduras 35 para permitir la apertura, por deformación en el sentido 31, de la región delimitada por las dos hendiduras 35 del panel 21.
La figura 8 representa un dispositivo de fijación flexible del panel acústico 21 sobre la armadura 18. En este ejemplo, el panel acústico 21 no necesita protección térmica puesto que está realizado en titanio.
Este dispositivo de fijación elástica comprende una tuerca 43 fijada frente a un orificio que atraviesa la armadura estructurante 18, y previsto para recibir y retener la cola de un tornillo 41 montado en un casquillo de refuerzo local 40 alojado en un orificio que atraviesa el panel acústico 21. El casquillo de refuerzo 40 está asociado a una arandela de material elastómero 42 interpuesta entre el panel 21 y la armadura estructurante 18.
El casquillo de refuerzo 40 permite evitar que el tornillo 41 aplaste la estructura interna del panel 21. El casquillo 40 podría también estar integrado en la estructura misma del panel 21 por medio de un producto de relleno de células del “nido de abeja “que constituye el panel 21.
La figura 9 representa un segundo ejemplo de dispositivo de fijación del panel acústico 21 sobre la armadura 18. Como en la figura 8, una tuerca 43 está fijada frente a un orificio que atraviesa la armadura estructurante 18, y previsto para recibir y retener la cola de un tonillo 54 montado en un casquillo de refuerzo 45 alojado en un orificio que atraviesa el panel acústico 21. En este caso, sin embargo, el tornillo 54 está montado con un ligero juego en el casquillo de refuerzo 45 y presenta una cabeza no cónica, de manera que realice una fijación flotante no elástica del panel acústico 21 sobre la armadura estructúrate 18.
Este tipo de fijación puede ser empleado en el caso de un panel acústico que no necesita protección térmica, o bien que necesita una protección térmica asegurada por un panel de aluminio 37.
El casquillo 45 no está en este caso asociado a un elemento elástico, sino que entra en contacto directo con la armadura 18. Un vaciado anular está practicado en el colchón de protección térmica 37 alrededor de este casquillo 45; una arandela con dientes 44 dispuesta en este vaciado anular asegura el mantenimiento del colchón 37 sobre el panel 21.
El dispositivo de fijación elástica ilustrado en la figura 10 se distingue del anterior en que el casquillo de refuerzo 46 presenta, en un extremo, una o varias espigas de retención de un anillo elástico 47 interpuesto entre el panel 21 y la armadura estructurante
18. El anillo elástico 47 presenta además un escalonado anular previsto para mantener el colchón 37 contra el panel 21.
Las figuras 11a, 11b, 12 y 13 representan otro dispositivo de fijación elástica que comprende un conjunto de tuerca de la que un zócalo 50 está fijado a la armadura estructurante 18 frente a un orificio que atraviesa esta última. El zócalo 50 presenta un alojamiento en el que al tuerca propiamente dicha 48a o 48b está montada móvil en traslación según el eje del orificio que atraviesa la armadura estucturante 18. Un resorte de retorno 49 está previsto en este alojamiento para empujar la tuerca 48a o 48b hacia una posición de reposo (véanse las figuras 11a y 11b) a distancia de la armadura estructurante 18.
Como anteriormente, la tuerca 48a o 48b está prevista para recibir y retener la cola de un tornillo 41 montado en un casquillo de refuerzo 47 alojado en un orificio que atraviesa el panel acústico 21. En este caso, el casquillo de refuerzo 47 está integrado en el panel acústico 21. Según la rigidez del resorte 49, se puede obtener un comportamiento más (por ejemplo corriente arriba del panel 21) o menos rígido (por ejemplo corriente abajo del panel 21) del conjunto de tuerca.
En la figura 11a, un tope de apriete del tornillo 41 está incorporado en la tuerca 48a. Es suficiente apretar hasta el contacto para asegurar un buen montaje. Para asegurar la tensión diferencial necesaria, el resorte 49 puede presentar varios niveles de rigidez, o la tuerca 53 puede ser de diferentes longitudes.
En la figura 11b, la tuerca 48b no presenta ningún tope de apriete del tornillo 41. Un montaje del tornillo 41 actuando sobre el par de apriete tiende a dar más o menos tensión al resorte 49 en posición de reposo y permite así el desplazamiento diferencial del panel 21 bajo presión.
5 En caso de sobrepresión, el panel acústico 21 que sufre la presión de aire según las flechas 3 (véanse las figuras 12 y 13) se aleja de la armadura 18 y la tuerca 48b, atraída por el tornillo 41, se desliza en su alojamiento practicado en el zócalo 50, en contra de la acción de retorno del resorte 49.
La figura 14 representa una zona de unión entre el panel 21 y su trampilla de visita
10 34. Dos juntas de estanqueidad periférica 51 están montadas entre la armadura estructurante 18 y el colchón de protección térmica 37 a ambos lados de esta zona de unión, con el fin de aislarla del flujo de aire 17 que procede del soplante del motor 7.
Como se ha indicado en las figuras 15 y 16, los recortes 52 ó 53 de la trampilla de visita 34 en el panel 21 pueden ser rectilíneos (52), con un juego funcional de montaje, o 15 festoneados (53) para optimizar la anchura de la armadura 18.
Aunque la invención haya sido descrita con unos ejemplos particulares de realización, resulta evidente que la misma no está en modo alguno limitada a los mismos y que comprende todos los equivalentes técnicos de los medios descritos así como sus combinaciones si éstas están comprendidas en el marco de la invención.
Claims (10)
- Reivindicaciones1. Góndola (1) para turborreactor (7) de doble flujo que comprende una sección delantera de entrada de aire, una sección media destinada a rodear un soplante del turborreactor (7) y una sección posterior que presenta unos medios de enganche (23) a un pilón (15) destinado a ser ligado a una estructura fija (2) de un avión, comprendiendo dicha sección posterior una armadura estructurante (18) sobre la cual está montado por lo menos un panel de alisado aerodinámico y acústico (21), caracterizada porque dicho panel acústico (21) está fijado sobre la armadura estructurante (18) por unos medios de fijación flotante o elástica, de manera que permita que el panel acústico (21) se deforme según una dirección (31) sustancialmente radial centrifuga con respecto al turborreactor(7) en presencia de aire a sobrepresión (3) en el compartimento motor.
-
- 2.
- Góndola (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque dichos medios de fijación comprenden una tuerca (43; 48a; 48b) frente a un orificio que atraviesa la armadura estructurante (18), y previsto para recibir y retener la cola de un tornillo (41; 54) montado en un casquillo de refuerzo (40; 45; 46; 47) alojado en un orificio que atraviesa el panel acústico (21).
-
- 3.
- Góndola (1) según la reivindicación 2, caracterizada porque el casquillo de refuerzo (45) entra en contacto directo con la armadura estructurante (18), y porque el tornillo (54) está montado con un ligero juego en el casquillo de refuerzo (45) y presenta una cabeza no cónica, de manera que realice una fijación flotante del panel acústico (21) sobre la armadura estructurante (18).
-
- 4.
- Góndola (1) según la reivindicación 2, caracterizada porque el casquillo de refuerzo (40; 46) está asociado a un anillo elástico (42; 47) que entra en contacto con la armadura estructurante (18).
-
- 5.
- Góndola (1) según la reivindicación 2, caracterizada porque dicha tuerca comprende un zócalo (50) fijado a la armadura estructurante (18) y que presenta un alojamiento en el que la tuerca propiamente dicha (48a; 48b) está montada móvil en traslación según el eje de dicho orificio que atraviesa la armadura estructurante (18),
estando previsto un resorte de retorno (49) en este alojamiento para empujar la tuerca propiamente dicha (48a; 48b) hacia una posición de reposo a distancia de la armadura estructurante (18). -
- 6.
- Góndola (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque un colchón de protección térmica (37), previsto para interponerse entre la armadura estructurante (18) y el panel acústico (21), está montado por medio de elementos de sostenimiento (44; 47) sobre el panel acústico (21).
-
- 7.
- Góndola (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el panel acústico (21) presenta por lo menos dos hendiduras longitudinales (35) de expulsión del aire a sobrepresión en la góndola.
-
- 8.
- Góndola (1) según la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque el colchón de protección térmica (37) presenta, en la proximidad de las hendiduras de expulsión (35) un recubrimiento en teja (38) apropiado para permitir una deformación del panel (21) sin afectar la protección térmica.
-
- 9.
- Góndola (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el panel (21) presenta por lo menos una trampilla de visita (33, 34) con recortes rectilíneos
(52) o festoneados (53). - 10. Góndola (1) según la reivindicación 9, caracterizada porque unas juntas de estanqueidad periférica (51) están asociadas a los recortes (52; 53) de la o de las trampillas de visita (33; 34).
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