JP2002173094A - 航空機エンジン取付けシステムのためのリンク部品 - Google Patents
航空機エンジン取付けシステムのためのリンク部品Info
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Abstract
数をもつように設計され、現在のリンクの重量と実装の
問題を最小にする、エンジン取付けシステムのためのリ
ンク部品。 【解決手段】 航空機エンジン取付けシステムにおいて
使用するためのリンクは、その一端に形成された第1コ
ネクタと、別の一端に形成された第2コネクタを有する
スパン部を備えている。リンクの共振振動数をエンジン
の励振振動数から離れた値に定めるために、集中質量
が、スパン部に配置されている。
Description
エンジンに関し、より具体的には、エンジンを航空機に
支持するためのマウントに関する。
ような、航空機の様々な位置に取付けられる。エンジン
は、一般的に、その前方及び後方の両方の端部におい
て、航空機にかかる様々な荷重を支えるための対応する
前後方マウントにより、取付けられる。荷重には、概し
て、エンジンそれ自体の重量のような垂直方向の荷重、
エンジンが発生させるスラストによる軸方向の荷重、風
のバフェッティングによる荷重のような横方向の荷重、
エンジンの回転作用による横揺れ荷重すなわちモーメン
トが含まれる。マウントはまた、支持構造に対するエン
ジンの軸方向及び半径方向の両方の熱膨張及び収縮に適
応できなければならない。
うな、航空機構造に固定された取付けフレームと、エン
ジンを取付けフレームに結合する多数のリンクとを有す
る。用途によっては、結合リンクが比較的長く細い部品
である必要がある。
い部品は、エンジン運転速度の1/回転数によって生じ
る振動数のようなエンジンの励振振動数に一致するか、
あるいはきわめて近接する低位の共振振動数をもつもの
となることがある。これらのモードは、エンジンの低圧
または高圧ロータにおける回転不均衡のために生じた内
在する振動によって、励振されることになる。取付けシ
ステムは、減衰が弱い傾向をもつので、高振幅の振動応
答が起こりがちである。高振幅の振動応答は、取付け部
品の高周期疲労、継ぎ手磨耗及び/又は繰り返し衝撃に
よる損傷を起こすものとなる。
数の問題点を見つけるため、古臭い不均衡試験に依存し
ている。残念ながら、振動数データを集めるために十分
な時間にわたり高い不均衡作用を生み出すことが困難で
あるため、ロータのブレード破損のような高度のエンジ
ン不均衡事象を実際的に試験することはできない。この
ことが、高いエンジン不均衡に対する許容性を有する取
付けシステムの実現を困難な仕事としている。
振動数がエンジンの励振振動数に近接しないように設計
されている。このことは、一般的に、振動応答を最小限
にするために、リンクのたわみ共振振動数を、エンジン
の励振振動数から十分に離れた範囲まで上げるように、
リンク部品の長さと直径の比を減少させることによって
達成される。しかし、多くの場合、リンクの長さは他の
設計条件によって定まるため、長さと直径の比を小さく
することは、一般的に、取付けリンクの体積を増大させ
る結果につながる。リンクの体積の増大は、取付けシス
テム全体の重量を増加させ、通常各部分に対して限られ
た大きさの空間のみが割り当てられているシステムにお
ける実装の問題に悪影響を及ぼす。もう一つの可能性の
ある方法は、リンクの共振を許容し、高周期疲労に耐え
るようにリンクを設計することである。この方法は、リ
ンクを設計する段階では、エンジンの励振に対するリン
クの反応をほとんど知ることができないので、新設計に
とっては大変困難なものになりうる。
い共振振動数をもつように設計され、現在のリンクの重
量と実装の問題を最小にするエンジン取付けシステムの
ためのリンク部品を備えることが望ましい。
ンジン取付けシステムのためのリンクを提供する本発明
によって充足される。リンクは、一端に形成された第1
コネクタと、別の一端に形成された第2コネクタとを有
するスパン部を備えている。エンジン励振振動数から離
れた値に共振振動数を定めるために、集中質量が、スパ
ン部に配置されている。
明の利点は、以下の詳細な説明と、添付の特許請求の範
囲とを、添付図を参照しながら読むことで、明らかとな
るであろう。
細書の冒頭部において特に指摘され、明確に請求されて
いる。しかし、本発明は、以下の説明を、添付図面とと
もに参照することで、最もよく理解できる。
じ要素を示しており、これら図面を参照すると、図1
は、航空機の翼14の下方に取付けられた縦方向すなわ
ち軸線方向の中心線軸12を備えるターボファン式ガス
タービンエンジン10を示している。翼14は、パイロ
ン16を有し、エンジン10は、前方マウント18と、
前方マウント18から軸に沿って下流側に離れた位置に
ある後方マウント20とを有する取付けシステムによっ
て、パイロン16に取付けられている。エンジン10
は、上部マウント取付によって取付けられるように示さ
れているが、これは単に、図示の目的のためである。以
下の説明から、本発明が、側部マウントや底部マウント
を含むエンジン取付けのいかなる様式に使用されている
取付けシステムの部品に対しても適用できることが理解
できるであろう。従って、本発明は、翼に取付けるエン
ジンに限定されることなく、胴体や尾部に取付けられる
エンジンに関しても用いることができる。さらに、本発
明は、ターボファンエンジンに限定されず、ターボシャ
フトエンジンやターボプロップエンジンといった、他の
タイプのエンジンに関しても用いることができる。
の手段によってパイロン16に固定されている取付けフ
レーム22を有する。前部の取付けフレーム22は、一
つ又はより多くのリンク24によってエンジン10に結
合されているが、その箇所でリンク24の各々は、一端
を前部の取付けフレーム22に、別の一端をエンジンの
ファンケーシング26に結合されている。後方マウント
20は、やはりボルトのような通常の手段によってパイ
ロン16に固定された取付けフレーム28を有する。エ
ンジン10を後部の取付けフレーム28に結合するため
に、一つ又はより多くのリンク30が使用される。具体
的に述べると、リンク30の各々は、一端を後部の取付
けフレーム28に、別の一端をエンジンのコアエンジン
ケーシング32又は他のエンジン固定構造体に結合され
ている。従って、エンジンの垂直方向、横方向および横
揺れの荷重は、前部と後部の取付けリンク24と30を
通して反作用的に受けられる。さらに、後方マウント2
0は、エンジン10が発生させるスラストに反作用を与
えるための、少なくとも1つのスラストリンク34を備
えている。スラストリンク34は、一端を後部取付けフ
レーム28に、別の一端をエンジンのフロントフレーム
36のようなエンジンの固定構造体に結合されている。
リンク34が、より詳細に示されている。本発明の概念
は、ここではスラストリンクへの適用として述べられる
が、本発明がスラストリンクに限定されるものではない
ことに注意すべきである。実際、本発明は、数多くの取
付けシステムの部品に適用することが可能で、共振振動
数が、通常、エンジンの励振振動数に近接する、細長い
形状をした、どんな部品についても有用である。
を有し、スパン部38の両端にはコネクタ40が形成さ
れている。図2に示されているように、コネクタ40の
各々は、軸線方向に延びる1対の平行なアーム42を備
え、それぞれのアーム42に穴44が形成されたクレビ
スの形状である。従って、コネクタ40は、穴44と他
の取付け構造に形成されている孔の両方を通るボルトや
ピン(図示されていない)によって、他の取付け構造体
に結合することができる。コネクタ40は、クレビス形
状として示されてはいるが、スラストリンク34の端部
を取付けシステムの適切な構造体に結合することのでき
る、どんな様式の結合構造体であっても良い。
ように、スラストリンク34の共振振動数をエンジン励
振振動数から離れた値に定めるため、一体に形成された
拡大部すなわち集中質量46を備えている。これを、こ
こでは、スラストリンク34の「振動数設定」と呼ぶ。
集中質量46が備えられていることにより、リンクのこ
わさと質量の比が変わり、そのため、スラストリンク3
4の共振振動数は、スパン部が均一な横断面を有する場
合の共振振動数と異なるものとなる。このために、エン
ジン10による励振は、最小にされるか、もしくは排除
される。具体的に述べると、リンクの共振振動数をエン
ジンファンロータの最大回転速度とエンジンコアロータ
の最小回転速度の間の値まで下げるように、集中質量4
6の重さと位置が選択される。
体の分析により決定され、スラストリンク34の全長と
いった数多くの要因に基づく、個々の用途に依存する。
集中質量46は、一般に、スパン部38上の、2つのコ
ネクタ間の何れかの箇所に配置される。集中質量46
は、一般に振動モードの波腹に配置するとより有効であ
るので、必ずしも必要ではないが、集中質量46をその
ような位置に配置することが好ましい。スラストリンク
34の重量と強度に対するインパクトを可能な限り小さ
くしながら、望ましい振動数設定を達成するために、集
中質量46の重量と配置が選択される。
が、図3に最も良く示されているように、スラストリン
ク34は、中空である。リンクが中空であることによっ
て、取付けシステム全体の重量が小さくなり、中空の断
面は、概して、座屈に対して抵抗がより高い。中空のリ
ンクにおいては、スラストリンク34の2つの空洞部を
流体的に接続するために、集中質量46に、軸線方向に
延びているドレン孔48が設けられる。このことによ
り、スラストリンク34内部における流体のトラッピン
グを防ぐことができる。
実施形態が示されている。ここでは、スラストリンク1
34は細長いスパン部138を有し、スパン部138の
両端に、コネクタ140が形成されている。本発明の第
1の実施形態におけるように、コネクタ140の各々
は、クレビスの形状をしており、軸線方向に延びる一対
の平行なアーム142を備え、それぞれのアーム142
に穴144が形成されている。従って、コネクタ140
は、穴144と他の取付け構造体に形成されている孔の
両方を通るボルトやピン(図示されていない)によっ
て、他の取付け構造体に結合することができる。コネク
タ140は、クレビス形状として示されているが、スラ
ストリンク134の端部を取付けシステムの適切な構造
体に結合することのできる、どんな様式の結合構造体で
あっても良い。
ジンの励振振動数から離れた値に定めるために、別個の
おもりの形式をとる集中質量146が、スパン部138
に取付けられている。集中質量146は、2つの半部す
なわちセグメントからなり、そのセグメントの一つが、
図5に示されている。円筒形のリンクに対応して、セグ
メント50は、凹状の面54の輪郭を定めるU形の本体
を有する。取付けフランジ56が、セグメント本体52
の両端から外側へ直角に延びている。2つの穴58が、
適切な留め金具60(図4)を受けるために、それぞれ
の取付けフランジ56に形成されている。
ント50を、それに対応する、軸線方向に整合される取
付けフランジとともに、スパン部138の直径方向相対
向する位置にある両側面に配置することによって、スラ
ストリンク134に取付けられる。凹状面54は、各対
の取付けフランジ56の間にギャップができるように、
スパン部138の面に嵌合する寸法に定められている。
2つのセグメント50は、留め金具60によって固定さ
れている。留め金具60は、ナットやボルトのようなど
んな留め金具でも良く、これを締めることにより、すき
まが閉じられ、集中質量146をスラストリンク134
の適所にしっかりとクランプするための締りばめが生じ
る。集中質量146をスラストリンク134に取付ける
には、他の方法も可能であることに注意すべきである。
備えている、どんな材料からも作ることができる。代表
的には、スラストリンク134の材料と同じか又はより
大きな密度を有する材料でできている。セグメントの材
料はまた、リンクの材料との電池対に対し抵抗性を備え
ていなければならない。
における一体に形成された集中質量とほぼ同じ原理で機
能する。すなわち、集中質量146が取付けられること
によって、スラストリンク134の共振振動数は、振動
応答を最小にするために、エンジンの励振振動数から十
分に離れた値へと転移する。上に述べた第1の実施形態
におけると同様に、エンジンファンロータの最大回転速
度とエンジンコアロータの最小回転速度の間の値までリ
ンクの共振振動数を下げるように、かつ、重量効率の面
においても同じ効果を上げるように、集中質量146の
重量と配置が選択される。
ていない共振振動数をもつエンジン取付けシステムのた
めのリンク部品について述べてきた。実際問題として、
エンジン取付けシステムにおける振動数設定のために集
中質量を用いることで、システム設計全体の柔軟性はよ
り大きなものとなる。求められている通り、重量効率の
面で、比較的細長いリンク部品を集中質量とともに用い
ることにより、エンジンの励振振動数から部品の共振振
動数を離れた値に効果的に定めることができる。共振振
動数が効果的に定められていない、従来のリンク部品
は、応答振動数を矯正する集中質量を取付けることによ
り、改良することができる。
質量の取付けによって共振振動数を「チューニング」で
きることである。分析による振動数予測は、しばしば予
測し難い境界条件に敏感なので、この特性は、有用であ
る。従って、予備分析を用いて、集中質量の初期の重量
と配置に基づく振動数を予測することができる。このあ
とに、予備分析の試験を行い、集中質量の重量と配置の
どちらか又は両方を変えて、共振振動数を「ファインチ
ューニング」することができる。
わせることで、良好な値に定められた他のモードにほと
んど影響を与えることなく、望ましくない共振振動数の
モードを柔軟に変えることができる。このことは、集中
質量を振動モードの波腹上或いは波腹間に配置すること
により、達成される。他の振動数を変えることなく、1
つのモードの共振振動数の値を変えることは、エンジン
の励振振動数から離れた値に全てのモードを維持するた
めに、しばしば必要となるので、この方法は、好ましい
ものである。
が、特許請求の範囲で規定されたような本発明の技術思
想と技術的範囲から外れることなく、さまざまな改良を
加えられることが、当業者には明らかであろう。
エンジンの側面図。
斜視図。
視図。
ントの斜視図。
Claims (17)
- 【請求項1】 航空機にエンジン(10)を取付けるた
めのシステムにおけるリンク(24)であって、 スパン部(38)と、 前記スパン部(38)の一端に形成される第1コネクタ
(40)と、 前記スパン部(38)の別の一端に形成される第2コネ
クタ(40)と、 前記エンジン(10)の励振振動数から離れた値に前記
リンク(24)の共振振動数を定めるための手段(4
6、146)と、を含むことを特徴とするリンク(2
4)。 - 【請求項2】 前記リンク(24)の共振振動数を定め
るための前記手段(46、146)が、前記スパン部
(38)に配置された集中質量(46、146)を含む
ことを特徴とする請求項1に記載のリンク(24)。 - 【請求項3】 前記集中質量(46、146)が、前記
リンク(24)の振動モードの波腹上に配置されている
ことを特徴とする請求項2に記載のリンク(24)。 - 【請求項4】 前記集中質量(46、146)が、前記
スパン部(38)に一体に形成されていることを特徴と
する請求項2に記載のリンク(24)。 - 【請求項5】 前記集中質量(46、146)が、その
中にドレン孔(48)を有することを特徴とする請求項
4に記載のリンク(24)。 - 【請求項6】 前記集中質量(46、146)が、前記
スパン部(38)に取付けられた別個のおもりであるこ
とを特徴とする請求項2に記載のリンク(24)。 - 【請求項7】 前記おもりが、前記スパン部(38)の
直径方向相対向する両側面に配置された第1および第2
のセグメント(50)からなることを特徴とする請求項
6に記載のリンク(24)。 - 【請求項8】 前記セグメント(50)の各々が、上に
二つの取付けフランジ(56)が形成されているU形の
本体(52)を有することを特徴とする請求項7に記載
のリンク(24)。 - 【請求項9】 前記おもりが、前記スパン部(38)の
材料と少なくとも同じ密度の材料からできていることを
特徴とする請求項6に記載のリンク(24)。 - 【請求項10】 エンジン(10)取付けシステムのた
めのリンク(24)であって、 スパン部(38)と、 前記スパン部(38)の一端に形成される第1コネクタ
(40)と、 前記スパン部(38)の別の一端に形成される第2コネ
クタ(40)と、 前記スパン部(38)に配置された集中質量(46、1
46)とを備えていることを特徴とするリンク(2
4)。 - 【請求項11】 前記集中質量(46、146)が、前
記スパン部(38)の振動モードの波腹上に配置さてい
ることを特徴とする請求項10に記載のリンク(2
4)。 - 【請求項12】 前記集中質量(46、146)が、前
記スパン部(38)に一体に形成されていることを特徴
とする請求項10に記載のリンク(24)。 - 【請求項13】 前記集中質量(46、146)が、そ
の中にドレン孔(48)を有することを特徴とする請求
項12に記載のリンク(24)。 - 【請求項14】 前記集中質量(46、146)が、前
記スパン部(38)に取付けられた別個のおもりである
ことを特徴とする請求項10に記載のリンク(24)。 - 【請求項15】 前記おもりが、前記スパン部(38)
の直径方向相対向する両側面に配置された第1および第
2セグメント(50)からなることを特徴とする請求項
14に記載のリンク(24)。 - 【請求項16】 前記セグメント(50)の各々が、上
に2つの取付けフランジ(56)が形成されているU形
の本体(52)を有することを特徴とする請求項15に
記載のリンク(24)。 - 【請求項17】 前記おもりが、前記スパン部(38)
の材料と少なくとも同じ密度の材料からできていること
を特徴とする請求項14に記載のリンク(24)。
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