ES2356468T3 - Suspensión de un motor en la estructura de un avión. - Google Patents

Suspensión de un motor en la estructura de un avión. Download PDF

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ES2356468T3 ES05101757T ES05101757T ES2356468T3 ES 2356468 T3 ES2356468 T3 ES 2356468T3 ES 05101757 T ES05101757 T ES 05101757T ES 05101757 T ES05101757 T ES 05101757T ES 2356468 T3 ES2356468 T3 ES 2356468T3
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Abstract

Suspensión de motor (1) en la estructura (30) de un avión, que tiene al menos un medio de unión adaptado para unir unos elementos primero y segundo tales como un carter del motor y dicha estructura, caracterizado por el hecho de que dicho medio de unión comprende un órgano excéntrico (13, 43, 1013) adaptado para ser alojado en un espacio taladrado del primer elemento, siendo rotatorio alrededor de un primer eje (131A, 431A, 1131A) al tener el órgano excéntrico un pivote (133, 433) adaptado para ser unido al segundo elemento y con un eje (133A, 433A, 1133A) excéntrico con respecto al primer eje de rotación, siendo el órgano excéntrico rotatorio alrededor de dicho eje excéntrico.

Description

El presente invento se refiere a la suspensión de los motores de propulsión en la estructura de un avión.
Un motor de propulsión tal como un turborreactor puede ser montado en diversos lugares del avión estando enganchado a un mástil o un poste que pertenece a la estructura de este último. Puede estar suspendido bajo las alas, fijado al fuselaje, generalmente en la parte trasera o montado en la cola por medios de fijación. Estos medios 5 de fijación tienen como función asegurar la transmisión de los esfuerzos mecánicos entre el motor y la estructura del avión. Las cargas que hay que tener en cuenta están orientadas según las tres direcciones principales de un sistema de referencia ligado al motor. Éstas son principalmente el peso del motor según el eje vertical Z, su empuje según el eje X del motor, y las cargas aerodinámicas laterales según el eje Y transversal. Las cargas que hay que transmitir comprenden también la recuperación del par de rotación alrededor del eje del motor. Estos medios deben además 10 absorber, sin transmitirlas al mástil, las deformaciones experimentadas por el motor durante las diferentes fases del vuelo que resultan por ejemplo de las variaciones dimensionales debidas a las dilataciones o contracciones térmicas.
La unión entre el motor y el mástil está asegurada en general por los motores de soplante por dos medios de suspensión, uno delante del motor y el otro detrás del motor. Cada uno de estos medios de suspensión está 15 dispuesto para transmitir una parte de los esfuerzos. Por ejemplo, una de las suspensiones asegura la recuperación de los esfuerzos laterales según el eje Y los verticales según el eje Z, así como el del par motor alrededor del eje X. El otro recupera el empuje y también los esfuerzos laterales y verticales.
Generalmente un medio de suspensión comprende una viga, eventualmente doble, fijada al mástil por pernos y unida al carter del motor por bieletas. Las bieletas giran en sus extremos sobre articulaciones de horquilla o 20 patillas, según el montaje, solidarias respectivamente del carter y de la viga. Con objeto de que la transmisión de los esfuerzos por las bieletas sea puramente axial se prevé un cojinete de rótula para los ejes que atraviesan, en cada extremo de estas últimas. Este montaje permite sobre todo absorber las dilataciones radiales y axiales del motor. También están previstos medios de unión con holgura, denominados en espera, que se hacen activos por reducción de la holgura, si una de las transmisiones falla por la rotura de una pieza. 25
El documento EP 0.872.418 A2, que está considerado como el estado de la técnica más próximo, muestra tal suspensión de motor.
Las patentes EP 1216921 o FR 2820402 ilustran modos de enganche de este tipo.
Las vigas son generalmente bastante macizas y de forma compleja. Aseguran la transición entre un plano horizontal de fijación al poste y un plano vertical que tiene articulaciones de horquilla para la unión al motor. En el 30 caso de una suspensión en un coche el espacio en altura de las vigas depende del espacio que es necesario reservar para los pernos de fijación al poste.
Por otra parte, también debe disponerse un espacio suficiente entre el carter y la viga para alojar las bieletas y dejarlas un espacio de desplazamiento suficiente.
La fijación de motores en ciertas partes del avión, por ejemplo en las alas, obliga a reducir al máximo el 35 espacio ocupado por la suspensión ya que el espacio disponible es bastante reducido.
La parte solicitante se ha fijado por tanto como objetivo la puesta a punto de una suspensión cuya altura es menor que la conocida en la técnica anterior.
El invento tiene también como objetivo la realización de una suspensión constituida por piezas cuyas formas son simples y de fabricación relativamente poco costosa. 40
El invento tiene también como objetivo la realización de una suspensión que es parte integrante de los medios de seguridad que aseguran la recuperación de los esfuerzos en caso de rotura parcial de una pieza.
De acuerdo con el invento se consiguen estos objetivos con una suspensión de motor en la estructura de un avión, que tiene al menos un medio de unión entre unos elementos primero y segundo tales como un carter del motor y dicha estructura, caracterizada por el hecho de que dicho medio de unión comprende un órgano excéntrico 45 alojado en un espacio taladrado del primer elemento que es rotatorio alrededor de un primer eje, teniendo el órgano excéntrico un pivote unido al segundo elemento y de eje excéntrico con respecto al primer eje de rotación, siendo el órgano excéntrico rotatorio alrededor de dicho eje excéntrico.
El primer y el segundo elementos pueden ser también una viga o cualquier otra pieza intermedia entre el carter y la estructura. 50
El órgano excéntrico está por ejemplo en forma de disco montado por medio de un cojinete en el espacio taladrado, y preferiblemente el pivote está montado en el disco.
La suspensión objeto de la reivindicación puede ser aplicada también en la parte delantera del motor como en la trasera. Sustituyendo la unión por biela entre los dos elementos por una unión con un órgano de tipo excéntrico se puede realizar un montaje más compacto ya que la unión, con sus dos grados de libertad al menos, puede ser 55
alojada en el interior del contorno de uno de los elementos. De este modo se reduce en varios centímetros el espacio en altura de la suspensión sin perder movilidad radial. Se puede aumentar la altura sobre el suelo del conjunto rotatorio o reservar un espacio para la colocación de elastómeros de amortiguación.
Este nuevo medio de unión puede aplicarse ampliamente.
De acuerdo con un modo de realización se aplica el invento en la unión entre el carter del motor y una viga. 5 El medio de unión comprende al menos un órgano excéntrico y un eje distante de dicho órgano excéntrico entre el carter y la viga. Se asegura de este modo la recuperación de los esfuerzos verticales y laterales así como la del par motor permitiendo la libre dilatación del carter del motor.
Según una variante de este modo de realización el medio de unión comprende al menos unos órganos excéntricos primero y segundo. Preferiblemente comprende tres en este modo de realización para la recuperación 10 del par motor. Tal unión encuentra entonces una aplicación ventajosa como suspensión del motor en la parte delantera entre la estructura del avión y el carter intermedio o bien en la parte trasera.
De acuerdo con otra característica, el medio del invento forma una unión entre la viga y la estructura del avión. Comprende un órgano excéntrico de estructura y un eje distante de dicho órgano excéntrico que gira entre la viga y la estructura. Como en la solución anterior para la unión entre el carter y la viga, este medio de unión permite 15 a la vez la recuperación de los esfuerzos verticales y laterales y el del par motor, permitiendo las variaciones dimensionales radiales entre la viga y la estructura del avión.
Según una variante, el medio de unión de la viga a la estructura del avión comprende al menos unos órganos excéntricos primero y segundo de la estructura.
En este modo de realización la suspensión del motor en la estructura del avión comprende preferiblemente 20 un medio de unión entre el carter y la viga, y un medio de unión entre la viga y la estructura.
Ventajosamente el disco de al menos uno de dichos órganos excéntricos está montado en su alojamiento en el elemento por medio de un cojinete que forma una rótula, o bien el pivote de eje excéntrico de al menos uno de los discos está montado en el órgano excéntrico por medio de un cojinete que forma una rótula. Preferiblemente, al menos uno de dichos ejes distantes está montado también en su alojamiento por medio de un cojinete que forma 25 una rótula.
Esta función de rótula se obtiene por ejemplo por un montaje del pivote en su órgano excéntrico en un cojinete alojado en una caja de superficie esférica que forma una rótula, como es sabido por el experto en la técnica. Esta función de rótula puede también obtenerse por un montaje del órgano excéntrico en un cojinete de superficie esférica. 30
De acuerdo con un modo de realización particular se confiere al órgano excéntrico una doble función de rótula al disponer una rótula a la vez para el pivote y para el disco rotatorio. Se asegura de este modo una libertad de rotación según un ángulo importante.
Preferiblemente el eje distante está montado también en un cojinete que forma una rótula. Este modo de realización permite absorber las dilataciones o contracciones axiales del carter durante las fases transitorias de 35 funcionamiento del motor. En particular, en el primer modo de realización, por la disposición parecida de la viga con la estructura del motor, se permite por los movimientos combinados de la viga con respecto al carter del motor y de la viga con respecto a la estructura del avión absorber eficazmente las dilataciones o los desplazamientos axiales del motor con respecto a la estructura del avión.
Preferiblemente también se prevé que uno de los ejes o pivotes pueda deslizar con respecto a uno de estos 40 elementos: carter, viga o estructura. Se asegura así que los esfuerzos que impliquen una rotación del carter del motor alrededor del eje vertical Z no sean transmitidos, y un montaje íntegramente isostático.
De acuerdo con otra característica, la suspensión comprende un primer órgano de unión en espera entre la viga y el carter del motor dispuesto entre los pivotes primero y segundo.
De acuerdo con otra característica, la suspensión comprende unos órganos segundo y tercero de unión en 45 espera entre la viga y la estructura del avión.
Preferiblemente los órganos de unión en espera están formados por un pivote alojado en un espacio taladrado con una holgura determinada. Según un modo de realización al menos uno de los ejes o pivotes está montado en su cojinete que es móvil axialmente.
Otras características y ventajas aparecerán por la lectura de la descripción que sigue de un modo de 50 realización no limitativo del invento, acompañado de dibujos, en los que:
- la figura 1 representa una suspensión de un motor en un poste de avión con sus sujeciones delantera y trasera,
- la figura 2 muestra una suspensión de acuerdo con un primer modo de realización del invento,
- la figura 3 muestra una vista de la figura 2 en sección según la dirección 3-3,
- la figura 4 muestra una vista de la figura 2 en sección según la dirección 4-4,
- la figura 5 muestra la viga de la suspensión según sólo el primer modo de realización del invento,
- las figuras 6A1 y 6B1 muestran una parte de la suspensión según el primer modo de realización en posición de motor frío y de motor caliente, 5
- las figuras 6A2 y 6B2 muestran una vista lateral de la parte de la suspensión según un primer modo de realización en posición de motor frío y de motor caliente,
- la figura 7 muestra, visto en perspectiva, un segundo modo de realización del invento,
- la figura 8 muestra el órgano excéntrico de la figura 7 visto de frente,
- la figura 9 muestra una sección según la dirección 9-9 de la figura 7. 10
Se ha representado en la figura 1 de forma muy esquemática un turborreactor 1 suspendido de un poste 3 que forma parte de la estructura de las alas de un avión y que no es visible. La suspensión comprende generalmente una fijación delantera 5 al nivel del carter intermedio del soplante, y una fijación trasera 7 al nivel del carter de escape. Los dos carters son elementos estructurales del motor por los que pasan los esfuerzos mecánicos entre la estructura del avión y del motor. 15
El invento ilustrado en la descripción del primer modo de realización que sigue está aplicado a la fijación trasera, pero podría también aplicarse en la fijación delantera u otra cualquiera.
La suspensión 7 comprende una viga 10 interpuesta transversalmente en el eje X del motor 1, entre el herraje 20 aquí solidario del carter de turbina y la base 30 del poste.
Se describe con más detalle la suspensión haciendo referencia a las figuras 2 a 5. La viga 10 tiene una forma 20 general aquí en arco de círculo con un medio de fijación al herraje del carter 20 que también tiene forma de arco de círculo y perpendicular al eje del motor. Este herraje forma dos articulaciones de horquilla 21 y 23 radiales, distantes una de otra sobre el arco de círculo con espacios taladrados y cojinetes para recibir dos pivotes o ejes. El medio de unión de un primer elemento tal como la viga 10 a un segundo elemento tal como el carter 20 comprende un órgano excéntrico 13 en un extremo de la viga 10 y un eje 11 en el extremo opuesto. Como se ve con más detalle en la 25 figura 3, el órgano excéntrico 13 está compuesto por un disco 131 alojado en un espacio taladrado dispuesto en la viga 10 con un eje de rotación 131 A.
En este modo de realización el disco está montado rotatorio alrededor del único eje de rotación 131A perpendicular a su plano. Este disco puede también en una variante, tal como la mostrada en las figuras 7 a 9, ser montado de modo que forme una rótula. 30
Por otra parte, el disco está representado como siendo macizo, aunque puede tener cualquier otra forma, basta con que esté alojado en un espacio taladrado dispuesto en la viga 10.
En este disco 131 se ha montado un pivote 133 del eje 133A excéntrico con respecto al eje 131A, por intermedio de un cojinete 134 que forma una rótula y alojado en una caja 135. La superficie externa del cojinete 134 es esférica, lo que permite al pivote 133 pivotar e inclinarse un cierto ángulo con respecto al plano del disco 131. El 35 pivote 133 atraviesa las dos ramas de la articulación en horquilla 23 en las que está soportado por cojinetes 123. En funcionamiento, el eje 131A puede girar alrededor del eje 133A, y el eje 133A puede girar alrededor del eje 131A.
En la parte opuesta de la viga 10 el eje 11 está montado girando en la viga y las dos ramas de la articulación en horquilla 21. Ventajosamente el eje 11 está alojado en un cojinete 11R cuya superficie exterior es esférica para permitir al eje 11 girar sobre sí mismo alrededor de su eje de rotación 11A. El eje de rotación 11A por la rótula puede 40 inclinarse un cierto ángulo con respecto al plano de la viga 10.
Se puede ver en la figura 2 que la suspensión comprende un medio de unión de la viga a la estructura 30 del avión formado igualmente por un órgano excéntrico 43 en un lado de la viga y por un eje 41 en el otro extremo de la viga 10.
El órgano excéntrico 43 está formado por un disco 431 montado en un alojamiento cilíndrico de eje 431A. 45 Como el órgano 13 está aquí montado rotatorio alrededor sólo del eje 431A, pero en otra forma de realización puede estar montado ****. El disco comprende un pivote 433 de eje 433A excéntrico con respecto al eje 431A. El eje 433A gira alrededor del eje de rotación 431A del disco 431.
El pivote 433 está soportado en el disco 431 por un cojinete de superficie exterior esférica 434 por medio de una caja 435. 50
El eje distante 41 como el eje distante 11 gira a través de la articulación en horquilla 31 y está montado sobre la viga por medio de un cojinete que forma una rótula 41R.
Con objeto de satisfacer las limitaciones de seguridad en caso de rotura parcial de la pieza la solución permite colocar órganos de unión en espera. Esto se muestra en la figura 2. Un primer órgano 101 de unión en espera está constituido por un pivote que está alojado en un espacio taladrado que atraviesa una articulación en horquilla central 24 del herraje 20 y de la viga 10 con una holgura determinada. Para claridad del dibujo, el pivote no ha sido representado. Solamente se ve el espacio taladrado 102 en el que está alojado. En funcionamiento normal el 5 pivote no está sometido a carga alguna debida a la holgura.
De la misma forma, unos órganos segundo y tercero 105 y 107 de unión en espera están dispuestos en el herraje 30 de la estructura del avión. Los dos órganos están constituidos por dos pivotes alojados en dos espacios taladrados 106 y 108 con una holgura determinada a una parte y a otra del plano vertical en el que el órgano 101 está situado atravesando el herraje 30 y la viga alojada entre las dos ramas de la articulación en horquilla. Los dos 10 pivotes no han sido representados.
La figura 5 muestra la viga sólo provista de sus órganos excéntricos 13 y 43 así como los ejes distantes respectivos 11 y 41. Los pivotes 133, 433 y los ejes 11 y 41 están montados en los discos, respectivamente la viga, por medio de los cojinetes de superficie esférica 134, 434, 41R y 11R para formar rótulas.
Ahora se describe la posición relativa de las piezas en dos fases diferentes de funcionamiento del motor. 15
En la figura 6A1 el motor está frío, el extremo izquierdo de la suspensión muestra las dos excéntricas 13 y 43 con sus pivotes excéntricos 133 y 433. En la figura 6A2, que es la suspensión vista de lado, la viga está inclinada a la izquierda. El balanceo de la viga permite mantener una unión isostática entre el carter 20 y la estructura del avión 30, siendo posible este balanceo por las dos rótulas.
En la figura 6B1, que corresponde al caso en el que el motor está muy caliente, en una fase transitoria de 20 funcionamiento del motor, la excéntrica 133 con su pivote ha girado para adaptarse a la dilatación del carter 20. Al mismo tiempo el motor está alargado y arqueado. La viga ocupa entonces la posición que se ve en la figura 6B1. Se observa que el herraje 20 está desplazado hacia la izquierda con respecto a la estructura 30.
El dispositivo de seguridad funciona de la forma siguiente.
Una rotura del pivote 133 o del eje 11 impone una rotación parcial alrededor del eje 11 o del pivote 133 25 respectivamente, y la reducción de la holgura en el órgano de unión en espera 101. Los esfuerzos son entonces transmitidos por esta nueva unión activa.
Una rotura del eje 41 en el lado de la estructura impone una rotación y la reducción de la holgura en el órgano de unión en espera 107. La transmisión de los esfuerzos pasa por la nueva unión activa 107 y la unión 433 no dañada. La transmisión es simétrica en caso de rotura al nivel de la unión por el órgano excéntrico 433. 30
El invento no se limita a este modo de realización tal como se ha descrito. Por ejemplo, se puede prever el montaje con rótula no en el pivote excéntrico sino en el disco propiamente dicho del órgano excéntrico.
También se puede, sobre todo si el ángulo de balanceo entre las dos posiciones extremas de la viga no es demasiado importante, prever una doble rótula para el órgano excéntrico.
Ahora se describe un segundo modo de realización de una suspensión que incorpora órganos excéntricos. 35
Se trata por ejemplo de la suspensión delantera de un motor de doble flujo. Como se ve en las figuras 7, 8 y 9, una pieza intermedia transversal en forma de viga o de pescante para izar botes 1010 es solidaria de la estructura del avión, un poste por ejemplo no representado, por medios de fijación apropiados. Este primer elemento 1010 está unido a un segundo elemento 1003, el carter intermedio por ejemplo, por un medio de unión constituido aquí por un órgano excéntrico 1013 en cada extremo. El órgano 1013 está montado en un lado sobre el elemento 1010 y por el 40 otro lado sobre el elemento 1003 por un pivote que no ha sido representado por claridad en la figura. El pivote está montado sobre las orejetas de una articulación en horquilla 1023 que pertenece al carter.
El órgano excéntrico comprende un disco 1131 con eje 1131A montado **** en un espacio taladrado del elemento 1010 por medio de un cojinete de superficie esférica 1132 alojado en una caja 1136 solidaria del espacio taladrado. En este disco 1131 está montada una rótula con eje 1133A con un cojinete esférico 1134 alojado en una 45 caja 1135 solidaria de un espacio taladrado del disco 1131. Los dos ejes 1131A y 1133A son distintos. El pivote con eje 1133A, que no ha sido representado, atraviesa las dos orejetas de la articulación con horquilla 1023.
Tal excéntrica puede comprender un medio tal como una ranura que permite el desmontaje de una nuez de la rótula para el mantenimiento.
Esta disposición es equivalente a una unión de bieletas en la medida en la que esta última está dispuesta 50 para no transmitir los esfuerzos más que en una sola dirección. Se encuentra de nuevo esta propiedad con este montaje a base de excéntricas. La primera ventaja con respecto a las bieletas es la compacidad de la unión. Además, ofrece una ganancia de masa.
Este modo de unión permite absorber las variaciones debidas a las dilataciones térmicas y recuperar las desviaciones debidas a las tolerancias de fabricación. 55

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Suspensión de motor (1) en la estructura (30) de un avión, que tiene al menos un medio de unión adaptado para unir unos elementos primero y segundo tales como un carter del motor y dicha estructura, caracterizado por el hecho de que dicho medio de unión comprende un órgano excéntrico (13, 43, 1013) adaptado para ser alojado en un espacio taladrado del primer elemento, siendo rotatorio alrededor de un primer eje (131A, 431A, 1131A) al tener el órgano excéntrico un pivote (133, 433) adaptado para ser unido al segundo elemento y con 5 un eje (133A, 433A, 1133A) excéntrico con respecto al primer eje de rotación, siendo el órgano excéntrico rotatorio alrededor de dicho eje excéntrico.
  2. 2. Suspensión según la reivindicación 1 cuyo elemento primero o segundo puede ser también una viga o cualquier otra pieza intermedia entre el carter y la estructura.
  3. 3. Suspensión según la reivindicación 1 ó 2 cuyo órgano excéntrico tiene forma de disco. 10
  4. 4. Suspensión según la reivindicación 3 cuyo pivote está montado en el disco.
  5. 5. Suspensión según una de las reivindicaciones 1 a 4 cuyo órgano excéntrico (1013) está montado en un alojamiento por medio de un cojinete que forma una rótula (1136).
  6. 6. Suspensión según una de las reivindicaciones 1 a 5 cuyo pivote excéntrico está montado en el órgano excéntrico por medio de un cojinete que forma una rótula (134, 434, 1034). 15
  7. 7. Suspensión según una de las reivindicaciones 2 a 6 cuyo primer elemento es una viga (10) entre el carter y la estructura, y el segundo elemento es un herraje (20) del carter, comprendiendo el medio de unión al menos un órgano excéntrico (13) y un eje (11) distante de dicho órgano excéntrico que gira entre la viga (10) y el herraje (20) del carter.
  8. 8. Suspensión según una de las reivindicaciones 2 a 6 cuyo primer elemento es una viga (10) entre el carter 20 y la estructura, y el segundo elemento es un herraje del carter, comprendiendo el medio de unión al menos unos órganos excéntricos primero y segundo.
  9. 9. Suspensión según una de las reivindicaciones 2 a 6 cuyo primer elemento es una viga (10) entre el carter y la estructura (30), y el segundo elemento dicha estructura (30), comprendiendo el medio de unión al menos un órgano excéntrico de estructura (43) y un eje (41) que dista de dicho órgano excéntrico de estructura que gira entre 25 la viga (10) y la estructura (30).
  10. 10. Suspensión según una de las reivindicaciones 2 a 6 cuyo primer elemento es una viga entre el carter y la estructura, y el segundo elemento es la estructura, comprendiendo el medio de unión a la estructura del avión al menos unos órganos excéntricos de estructura primero y segundo.
  11. 11. Suspensión que comprende un medio de unión según una de las reivindicaciones 7 y 8 entre el carter 30 (20) y la viga (10) y un medio de unión según una de las reivindicaciones 9 y 10 entre la viga (10) y la estructura (30).
  12. 12. Suspensión según una de las reivindicaciones 2 a 6 cuyo primer elemento es una pieza intermedia (1010) dispuesta transversalmente entre el carter y la estructura del avión, y el segundo elemento es un herraje (1003) solidario del carter, comprendiendo el medio de unión un órgano excéntrico (1013) dispuesto en cada 35 extremo transversal de dicha pieza intermedia (1010).
  13. 13. Suspensión según una de las reivindicaciones 7 a 11 en la que al menos uno de dichos ejes distantes (11, 41) está montado en su alojamiento por medio de un cojinete que forma una rótula (11R, 41R).
  14. 14. Suspensión según una de las reivindicaciones anteriores que comprende al menos un órgano de unión en espera (101) entre unos elementos primero y segundo. 40
  15. 15. Suspensión según las reivindicaciones 2 y 13 cuyo primer elemento es la viga y el segundo elemento es la estructura, estando dispuestos unos órganos segundo y tercero (105, 107) de unión en espera entre la viga (10) y la estructura (30) del avión y dispuestos cada uno a una parte y a otra del plano vertical medio.
  16. 16. Suspensión según una de las reivindicaciones 13 a 14 en la que al menos un órgano de unión en espera (101, 105, 107) está formado por un pivote alojado en un espacio taladrado con una holgura determinada. 45
  17. 17. Suspensión según una de las reivindicaciones anteriores en la que al menos uno de los ejes (11, 41) o pivotes (133, 433) está montado en su cojinete que es móvil axialmente.
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