JPS63231094A - 振動絶縁エンジン取付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は一般的にガスタービンエンジン懸架装置、とく
に、無ダクト型ガスタービンエンジン用振動絶縁懸架装
置に関するものである。

発明の背景 ガスタービンエンジンは一般に、エンジンを通って後方
に流れる空気を圧縮する圧縮機、燃料を圧縮空気と混合
して点火することにより高エネルギガス流を発生する燃
焼器、およびガス流によって駆動され、かつロータを介
して圧縮機を駆動するために連結されたタービンを含む
ガス発生器を含んでいる。多くのエンジンはさらに、出
力タービン、すなわちガス発生器の後方に設置されてい
てガス流からエネルギを抽出して推進装置羽根を駆動す
る第２タービンを備えている。このようなエンジンは、
たとえば、ダクト付きターボファンエンジンおよびター
ボプロップエンジンである。

これらのエンジンには、回転する推進装置からの振動を
減衰させ、またエンジンによって動力を受ける航空機の
操作による衝撃を減衰させるために振動絶縁装置が使用
される。

上記のターボファンエンジンおよびターボプロップエン
ジンに対する最新の改良により１９８２年１１月１日出
願の米国特許出願番号箱４３７゜９２３号に記載されて
いるような無ダクト型ファンエンジンが開発されている
。無ダクト型ファンエンジンにおいては、出力タービン
が二重反転式のロータお゛よびタービン羽根を含み、無
ダクト型推進装置すなわち出力タービンに対１−で半径
方向に設置されたファン羽根を駆動する。ターボファン
エンジンの場合と同様に、無ダクト型ファン羽根は大き
い鳥または破片のような物体が衝突したときに損傷をう
けたり破損したりする可能性が僅かであるが存在する。

ファン羽根が破損したり損傷を受けるとはなはなだしい
不平衡を生じてエンジンに酷い振動が生ずる。

これらのエンジンにおける羽根の損傷による振動の可能
性のため、振動に耐えることができ、かつ振動によりエ
ンジンが航空機から破断して脱落することを防出する取
付は装置の開発を必要とした。ターボファン用の取付は
装置の例が米国特許第３，０５６，５６９号に示されて
いる。該特許には、エンジンに対する通常の振動ならび
に機体の操作により生じる一時的振動を減衰する二手面
取付は装置が開示されている。この取付は装置はエンジ
ンの両側に設置された２つの側部取付は具および２つの
上部取付は具を使用している。上部取付は具の１つは２
つ側部取付は具と共通な軸方向平面内に設置されている
。これらの取付は具は各取付は具の主軸線に沿った方向
に作用する力に対し最大の拘束力を生ずるように配置さ
れている。

このような従来技術のエンジン取付は具の１つの欠点は
それらの取付は具が動的に不確定であること、すなわち
、与えられた応力状態において、どの取付は具が応力の
主部分を支持するのか決定できないということである。

さらに、エンジンの熱膨張が変化し、取付は具に応力を
生じさせる。

従来技術の取付は具の他の欠点は２方向以上の振動を減
・衰させる能力がないことである。したがって、その主
軸以外の方向に取付は具に作用する力により航空機自体
に振動が伝達される。

発明の要約 本発明の目的は、とりわけ、従来技術の上記欠点ならび
に他の欠点を克服するようにガスタービンエンジンにお
ける振動を減衰させる改良エンジン懸架装置を提供する
ことである。静的および動的に確定的（ｄｅｔｅｎＩＩ
ｌｌｎａｔｃ　）である振動絶縁装置を提供することも
本発明の別の目的である。

一実施例において、本発明は、第１および第２の平行な
相隔たる軸方向取付は平面内に配置された取付は具によ
りガスタービンエン、ジンを支持フレームに取付ける航
空機エンジン懸架装置を対象とする。第１の取付は平面
内に配置した第１および第２の振動絶縁取付は具がエン
ジンを支持フレームに結合する。第１および第２の取付
は具の各々はエンジンに対して半径方向および軸方向の
振動を減衰すると共、に半径方向および軸方向のこわさ
くスチフネス）を与える。第２の取付は平面内に配置し
た第３の振動絶縁ユニットがエンジンおよび支持フレー
ムを一緒に結合して、エンジンに対して半径方向および
接線方向の振動を減衰すると共に半径方向および接線方
向のこわさを与える。

取付は具は軸方向および半径方向に配置されて、懸架装
置が静的および動的に確定的であるようにする。　。

本発明は添付図面を参照して実施例を説明する。

好ましい実施例の説明 第１図および第２図を参照すると、無ダクト型ファン（
ＵＤＦ）ガスタービンエンジン２０が示されている。エ
ンジン２０はその出力タービン部分の半径方向外側に配
置された二重反転式すなわち互に反対方向に回転する前
側および後側推進装置羽根２２および２４を有する。出
力タービン部分の詳細は前記米国特許出願に開示されて
いる。

簡略に述べると、出力タービン部分は本質的に、（図示
しない）二重反転式ロータおよび該ロータに結合された
（図示しない）二重反転式タービン羽根を含んでいる。

前側および後側羽根２２および２４はそれぞれの対応す
るロータに結合されてそのロータにより駆動されて回転
する。振動絶縁懸架装置４０（すなわち取付は装置）が
推進装置羽根２２および２４より前方にあるエンジン２
０の非回転部分（ステータ部分）に結合される。懸架装
置４０の機能および目的は後で詳細に説明する。エンジ
ン２０はさらに外側シュラウドまたはナセル４２を含み
、その一部は第１図では懸架装置４０を見ることができ
るように破断されている。

ナセル４２は推進装置羽根２２および２４の性能を最適
にするための適切な空気流特性を存する。

第１図乃至第６図を全体的に参照すると、本発明の一形
式による振動絶縁懸架装置４０が示されている。懸架装
置４０は支持フレーム４４および？５２１の取付は具を
含み、取付は具はエンジン２０の縦軸線すなわち中心軸
線３０に対して横切る方向の、符号３２および３６で示
された第１および第２の平行な相隔たる取付は平面内に
配置されている。軸線３０はスラストの方向に沿ってい
る。

支持フレーム４４はこの技術分野において周知のように
（図示しない）パイロンによって航空機に強固に固定さ
れる。第１の取付は平面（前側取付は平面）３２内には
前側振動絶縁取付は具４６が設置される。取付は具４１
５はエンジンのステータ部分３４と支持フレーム４４と
の間に半径方向および接線方向（すなわち、ステータ部
分３４の円周の接線に沿った方向）のこわさおよび振動
減衰を与える。支持フレーム４４に設けたカバー板３８
により取付は具４６にアクセスすることができる。２つ
の後側振動絶縁取付は具４８が第２の取付は平面（後側
取付は平面）３６内に設置されて、半径方向および軸方
向の振動を減衰させると共にステータ部分３４と支持フ
レーム４４との間に半径方向および軸方向のこわさを与
える。後側取付は具４８はフレーム４４の後側部分に固
着された構造用横部材５０上に支持されている。この取
付装置によって、軸線３０に沿ったすべてのスラスト負
荷、すなわち軸方向の力が後側取付は具４８によって支
持される。前側取付は具４６は、後で一層詳しく説明す
るように、エンジンからのいかなる軸方向の力も支持フ
レーム４４に伝達しないようにステータ部分３４および
支持フレーム４４にピン止めされている。このように軸
方向の力が前側取付は具４６を介して伝達されないため
、エンジン２０の軸方向の熱膨張により熱応力が増加す
ることはない。

第３図は第２図の線３−３に沿う部分断面図であって、
ステータ部分３４と前側取付は具４６との間および支持
フレーム４４と取付は具４６との間の継手を示している
。ピン４３が取付は具４６をステータ部分３４に枢着し
て、取付は平面３２内において限られた範囲の回転を可
能にしている。

ピン４３の軸線がエンジン中心軸線３０に平行に配置さ
れているため、取付は具４．６はエンジン中心軸線に沿
って拘束力を生じることはない。むしろ、取付は具４６
は半径方向、すなわち長い半径線４５によって示した方
向のステータ部分３４のたわみを制限する。たわみはま
た接線方向、すなわちステータ部分３４の円周の接線に
平行な線４７に沿った方向にも拘束される。

第４図はエンジン２０の前側部分に向う方向に見た線４
−４に沿う部分断面部分斜視図である。

図示のように、取付は具４８がＫＨｍ手４９を介してス
テータ部分３４に結合されている。各取付は具４８は側
部フランジ５１を含み、このフランジは横部材５０の端
部に設けられた対応するフランジ５３に係合しかつそれ
に固着されている。横部材５０は２つの取付は具４８を
ステータ部分３４の周囲に互に９０″離すように構成さ
れている。

さらに、再取付は具４８は支持フレーム４４に対して対
称に設置され、支持フレーム４４の中心を通って延びる
エンジンの半径線５５に対して±４５″をなしている。

２つの取付は具４８の角度間隔を９０＠以外の角度とす
ることができるが、分解されたベクトル力が一直線に揃
うような角度間隔は避けることが望ましい。例えば、１
８０’離して配置することは、半径方向ベクトルが一直
線に揃って各取付は具によって加えられる力が不確定に
なるので許容できない。９０″の角度間隔は、半径方向
ベクトルが互に直角になって結合されないため理想的で
ある。

取付は具４８がエンジン２０の中心軸線３０に対して傾
斜していることに留意されたい。この傾斜により２つの
機能が達成される。第１に４第５図および第６図につい
ての後の説明から明らかになるように、取付は具４８は
それらの中心軸線（第５図および第６図の６６参照）を
通る方向にそれらの最大の能力を有し、その軸線はその
ような傾斜によって中心軸線３０に対して一層整列する
。第２に、傾斜により取付は具を収容するためのステー
タ部分３４とナセル４２との間の必要な空間が減少する
。

振動絶縁取付は具４６および４８を詳しく説明する前に
、取付は具およびそれによる力を線図で示した第７図を
参照する。取付は具を配置して係止した態様により、各
取付は具によって加えられる力は静的かつ動的に決定す
ることができる。エンジン２０が、たとえばボーイング
７２７型機にターボファンエンジンを取付けるように、
航空機胴体の一方の側面にパイロンを介して取付けられ
て、水平飛行状態したがって水平に安定した状態にある
と仮定すると、取付は具４６は水平方向の力ベクトルす
なわち半径方向ベクトル５７を加えてエンジン２０を航
空機に対して水平平面内で押しあるいは引張ろうとする
。さらに、取付は具４６は垂直方向の力ベクトルすなわ
ちエンジンを垂直に支持する接線方向ベクトル５９を加
える。しかしながら、取付は具４６は、ヒンジ連結され
ているため、エンジン２０の中心軸線３０に平行な力を
加える能力が制限される。

後側連結部においては、取付は具４８が線６１で示した
半径方向の力を加え、この半径方向の力によりエンジン
２０を水平平面内に拘束して、エンジン２０を航空機に
支持するために取付は具４６の作用を助ける。さらに、
取付は具４８はエンジン中心軸線３０に平行な（したが
ってスラストの方向に平行な）軸方向の力（力ベクトル
６３）を加えて、エンジンから航空機へスラストを伝達
する。しかしながら、ヒンジ連結されているため、ステ
ータ部分３４の接線に沿って加えられた力はほとんどな
い。したがって、各取付は具４６および４８は既知の方
向の力に対抗するように設計されかつ位置決めされる。

このため、各取付は具に作用する力は静的および動的に
決定可能である。

とくに、３つの振動絶縁取付は具４６および４８の各々
は取付は具とエンジンとの界面に２つの９０″をなす力
を設定する。第５図および第６図について後で説明する
ところから明らかなになるように、各荷重または力ベク
トルによって表わされるこわさは、各取付は真向の別個
の要素によって与えられ、それらの要素は相互作用する
必要はなく、このため各取付は具のこわさおよび振動減
衰の特性はとくに所要の解析的および／または経験的に
確立された要求に適合するように調節することができる
。取付は具４６および４８内の要素のこわさ特性は振動
の減衰が固有の特性となるようにする。しかしながら、
取付は具４６および４８は各要素の材料ならびに各要素
の寸法および／または形状を選択することにより特定の
減衰特性を得るように設計できる。さらに、この技術分
野で周知の他の（図示しない）振動絶縁装置をエンジン
２０に結合することによって、取付は具４６および４８
によって得られる減衰を補助することができる。

また取付は具４６および４８のエンジン２０に対する取
付けが、ピンおよびピンに単に二重剪断の簡単な力を加
えるクレビスによって行なわれることに留意されたい。

他の界面荷重および付加的モーメントは何らエンジンに
加えられることはない。取付は具４６および４８は第７
図に示された荷重ベクトルのいずれかに沿った向きに配
置することができる。このような配置方向は支持構造、
すなわち支持フレーム４４およびステータ部分３４の設
計、ならびに個々の荷重ベクトルに対する所要のこわさ
に依存する。第１図乃至第４図および第７図に示す構成
では本質的にすべて３つの取付は具が半径方向の向きに
配置されている。後側取付は具４８を軸方向に整列した
荷重ベクトル６３と一層揃うように配置することにより
、これらの取付は具は軸方向の配置方向にすることがで
きる。各取付は具によって加えられる力が同じになるよ
うに位置決めされている限り、装置は依然として静的お
よび動的確定的になる。

次に第５図および第６図を参照すると、取付は具４６の
断面図が示されており、各断面は互に対して９０°をな
して取ったものである。第５図は中心軸線３０に沿って
エンジン２０の後方に向って見た図であり、第６図は線
６−６に沿って取付は具４６を見た図である。取付は具
４６は鋼または他の適当な強い材料から作られた中心シ
ャフト５２を含んでいる。一対の反対向きの腕またはフ
ランジ５４がシャフト５２から伸びて（第６図にもっと
もよく示されたように）シャフトは十字形をなす。シャ
フト５２は支持ケーシング５６内に設置され、該ケーシ
ングは取付は具４６を第４図に示された支持フレーム４
４に取付けるのに適した金属合金から構成されている。

ケーシング５６内には調成の弾性要素５８および６０が
設けられる。弾性要素は振動を減衰させるのに適したこ
わさをａすると共に制限され制御された変形を生ずるゴ
ムまたは他の材料から構成することができる。

要素５８はステータ３４によって加えられたカフ４に対
して線６２で示した横方向に抵抗（こわさ）および振動
減衰を与える。要素６０は取付は具４６を通る軸線６６
に平行な線６４で示した方向にこわさおよび振動減衰を
与える。

要素５８はケーシング５６の内側面に対して反作用する
。要素６０は、第６図に示すように、フランジ５４の上
下表面または面およびケーシング５６の上下内面に対し
て反作用する。

シャフト５２とステータ部分３４との間の連結は枢着連
結部により行なうのが好ましく、そのための適当な連結
の一形式はこの技術分野に−おいて周知の単一ボール型
枢着継手が８０を用いることである。単一ボール型枢着
継手８０は、この枢着継手が膠着することなしに、単一
ボール型枢着継手の軸方向中心を通る線８２に対するシ
ャフト５２の不整合または角度変位を許容する。また単
一ボール型枢着継手８０はステータ３４に枢着されてい
るので、シャフト５２の軸線がエンジンの軸線３０に対
して角度的に変化することが可能であることに留意すべ
きである。このような連結はステータ部分３４から延び
て、単一ボール型枢ＭｔｌＡ手８０のピン８８を受は入
れる孔を有する一対のクレビス８４および８６によって
なされる。

上記の説明から、各取付は具４６および４８が２つの主
要な方向のみにおいて、すなわちシャフト５２の縦軸線
６６に平行な方向６４およびシャフト５２に対して横切
る方向７４において、振動減衰およびこわさを与える。

したがって、各取付は具４６は互いに垂直な２つの主要
な支持ベクトルを宵する。

シャフト５２の縦軸線６６の横方向に作用する力は第５
図を参照して以下説明する。シャフト５２が横方向の力
ｐをうけるとき、シャフトがたわみ距離は取付は具４４
の横方向こわさに依存する。

シャフト５２がたわむ距離は次式： ％式％ によって与えられる。ここでＸはシャフトがたわむ横方
向距離であり、Ｋ、は取付は具の横方向こわさである。

この例でこわさ／減衰要素がゴムであるとしているが、
他の適当な材料も使用することができる。各ゴム要素５
８が同じこわさ定数を有し、シャフト５２中における曲
げおよび剪断たわみを無視すると仮定して、横方向こわ
さＫ（は次式： ％式％ によって計算することができる。ここでに１は各ゴム要
素５８のこわさ定数であり、ａは軸線８２と下側ゴム要
素５８を通る中心線との間の距離であり、ｂは下側ゴム
要素５８の中心線と上側ゴム要素５８を通る中心線との
間の距離である。典型的には、このゴム要素５８に対す
る距離の定数は取付は具４６が特定の横方向こわさをも
つように選択される。しかして、こわさ定数に１は次式
：％式％）） によって計算することができる。

再び第６図を参照すると、軸線６６の方向の取付は具４
６のこわさは各ゴム要素６０のこわさ定数の総和に等し
い。図示のように、２つのゴム要素６０がフランジ５４
の上に配置されまた２つがフランジ５４の下に配置され
ている。シャフト５２およびフランジ５４がステータ３
４に対して軸方向下向きに変位するとき、フランジの下
に配置された２つのゴム要素６０が圧縮される。したが
って、各ゴム要素６０が同じこわさ定数をもつとすれば
、取付は具４６の軸方向こわさは各ゴム要素６０のばね
定数の大きさの２倍になる。同様に、もしステータ３４
およびシャフト５０が軸方向上向きに変位すると、フラ
ンジ５４の上に設置されたゴム要素６０が圧縮され、取
付は具４６のこわさは各ゴム要素６０のこわさの２倍に
なる。

取付は具４６の横方向こわさおよび軸方向こわさは、適
当なこわさ定数を有するゴムまたは他の弾性要素を設け
ることにより、それらが使用されるエンジンの特定の特
性に適合するように別々に選択することができる。さら
に、要素５８および６０を別々の部分として図示し説明
したが、この代りに一対の弾性環状（ドーナツ型）要素
をフランジ５４の上下に一つづつ設けて、要素５８およ
び６０に代えることができる。

本発明の原理を図示の実施例において明らかにしたが、
この技術分野に通じた人々にとっては本発明の実施に対
して有用な構造、配置、各部分および各要素に対して多
くの変形をなし得ることは明らかであろう。したがって
、前記実施例は説明のためのものであってそれに限定さ
れるものではなく、本発明は特許請求の範囲によって限
定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の取付は装置を備えた無ダクト型ファン
ガスタービンエンジンの部分破断斜視図、第２図は第１
図に示す取付は装置の拡大側面図、第３図は前側取付は
装置を示す第２図の線３−３に沿う部分断面図、第４図
は後側取付は装置を示す第２図の線４−４に沿う部分断
面図、第５図は取付は具を例示する断面図、第６図は９
０°回転された第５図の取付は具の断面図、第７図はエ
ンジン取付は装置に作用する荷重力の分配を示す線図で
ある。 ［主な符号の説明］ ４０は振動絶縁懸架装置（取付は装置）、４４は支持フ
レーム、３２および３６は第１および第２の取付は平面
、４６および４８は取付は具、５２はシャフト、５４は
フランジ、５６はケーシング、５６および６０は弾性要
素、８０は単一ボール型枢着継手を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの縦軸線に対して横切る方向の第１および
   第２の平行な相隔たる取付け平面内に配置された取付け
   具によってエンジンを該エンジン軸線に平行な支持フレ
   ームに取付ける航空機エンジン懸架装置において、 （ａ）前記第２の取付け平面内に設置されて、エンジン
   を前記支持フレームに結合する第１および第２の振動絶
   縁取付け具であって、それぞれ前記エンジンと前記支持
   フレームとの間に半径方向および軸方向のこわさおよび
   振動の減衰を与える当該第１および第２振動絶縁取付け
   具と、 （ｂ）前記第１の取付け平面内に設置されて、前記エン
   ジンを前記支持フレームに結合する第３の振動絶縁取付
   け具であって、前記エンジンと前記支持フレームとの間
   に半径方向および接線方向のこわさおよび振動減衰を与
   える当該第３の振動絶縁取付具とを含み、 前記第１、第２および第３の取付け具の各々は当該懸架
   装置が静的および動的に確定的であるように互いに垂直
   なベクトル力にベクトル的に分解しうる支持力を与える
   航空機エンジン懸架装置。 ２、前記第１の取付け具が前記第２の取付け具から前記
   エンジンの周囲に角度的にほぼ９０°だけ変位している
   特許請求の範囲第１項に記載の航空機エンジン懸架装置
   。 ３、第１の取付け平面が前記エンジンの前側および後側
   部分に対して第２の取付け平面より軸方向前方にある特
   許請求の範囲第２項に記載の航空機エンジン懸架装置。 ４、前記第１および第２の取付け具が、前記支持フレー
   ムの両側に対称に相隔てて配置されている特許請求の範
   囲第２項に記載の航空機エンジン懸架装置。 ５、前記取付け具の各々が、 （ａ）前記エンジンに枢着された第１の端部を有するシ
   ャフトと、 （ｂ）前記第１の端部から離れた前記シャフトの部分か
   ら突出するフランジと、 （ｃ）前記支持フレームに結合されて、前記フランジと
   少くとも前記シャフトの前記部分の両方を包囲するケー
   シングと、 （ｄ）前記シャフトの前記部分の周りに配置されて、前
   記フランジの対向する両面および前記ケーシングの対応
   する内面に接触して、前記シャフトに加えられた力に対
   して軸方向および横方向のこわさおよび振動減衰を与え
   る複数の弾性要素と、を含む特許請求の範囲第１項に記
   載の航空機エンジン懸架装置。 ６、前記弾性要素が横方向こわさと独立に軸方向こわさ
   を与えるように選択されている特許請求の範囲第５項に
   記載の航空機エンジン懸架装置。 ７、前記シャフトがほゞ長方形断面を有し、その対向す
   る一対の側面がその他方の一対の側面より広く、前記フ
   ランジが前記広い方の一対の側面からそれぞれ突出する
   第１および第２の部分を有し、前記他方の一対の側面が
   前記ケーシングの対応する内面から隔たっており、前記
   シャフトの前記他方の一対の側面と前記ケーシングとの
   間に付加的な弾性要素配置されており、該付加的な弾性
   要素により横方向のこわさおよび振動減衰が与えられる
   特許請求の範囲第５項に記載の航空機エンジン懸架装置
   。 ８、エンジン上の複数の結合点の各々から長い支持フレ
   ームに伝達される荷重力が静的および動的に確定的であ
   るように該長い支持フレームをエンジンに結合する方法
   において、 前記フレームの第１の端部を第１の振動絶縁取付け具に
   より前記エンジンに枢着する工程と、前記第１の取付け
   具を前記エンジンの中心軸線に平行な線の周りに回動出
   来るような向きに配置する工程と、 前記フレームの第２の端部を第２および第３の振動絶縁
   取付け具により前記エンジンに枢着し、かつ前記第２お
   よび第３の取付け具を前記エンジンの中心軸線に対して
   横切る方向の取付け平面内において前記フレームの両側
   に対称に相隔てて配置する工程と、 前記第２および第３の取付け具を前記エンジンの周りに
   回転できるような向きに配置し、前記第２および第３の
   取付け具に対する前記第１の取付け具の相対的な配置方
   向を前記第２の端部に設けた取付け具のみが前記エンジ
   ンの中心軸線に平行な荷重反作用力を生ずるようにする
   工程と、を含む方法。 ９、前記第２および第３の取付け具を９０°だけ角度的
   に相隔てて配置する特許請求の範囲第７項に記載の方法
   。