CN100519339C - 插在航空器机翼与发动机之间的发动机悬挂设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于悬挂发动机的设备，该设备被设计成插在航空器机翼与该发动机之间，该设备包括刚性结构(8)以及通过悬挂装置固定安装在所述刚性结构(8)上的前气动结构(24)，该前气动结构被设计成承载发动机风扇壳体并且插在刚性结构与机翼之间。根据本发明，该悬挂装置包括至少一个长度可调的连杆(32)，连杆的一端安装在刚性结构(8)上，而另一端安装在前气动结构(24)上。

Description

插在航空器机翼与发动机之间的发动机悬挂设备

技术领域

本发明涉及一种用于发动机悬挂的设备，该设备被设计成插在航空器机翼与所涉及的发动机之间，本发明还涉及一种包括这样的悬挂设备的发动机组件。

本发明可用在装备有涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机的任意类型的航空器上。

这种类型的悬挂设备也称为EMS(发动机机架结构)，并且可用于将涡轮喷气发动机悬挂在航空器机翼下方，或者用于将该涡轮喷气发动机安装在该机翼上方。

背景技术

这种悬挂设备被设计成在航空器的涡轮喷气发动机与机翼之间形成连接界面。该设备将由其相关涡轮喷气发动机所产生的力传递给该航空器的结构，并且该设备还使得能够在发动机与航空器之间形成燃料、电力、液力及空气系统线路。

为了进行力传递，该悬挂设备包括通常为“箱”型的刚性结构(也称作主结构)，换言之，其由通过横向肋彼此连接的上部翼梁和下部翼梁以及侧面板的组装形成。

此外，该设备设置有插在涡轮喷气发动机与刚性结构之间的悬挂装置，这些装置通常包括两个发动机悬架以及用于承受由涡轮喷气发动机所产生的推力的设备。在现有技术中，该载荷传递设备通常具有两个侧连杆的形式，该侧连杆首先连接于发动机风扇壳体的后部，然后连接于固定至发动机中央壳体的后附件。

类似地，该悬挂设备还包括由插在刚性结构与航空器机翼之间的另一系列悬架构成的安装系统，该系统通常由两个或三个悬架构成。

此外，挂架设置有多个辅助结构(或次级结构)，这些辅助结构在支撑气动整流元件(这些元件通常具有被添加至这些结构上的面板形式)的同时确保系统的分离和维护。以本领域技术人员公知的方式将辅助结构与刚性结构区分开，这是因为辅助结构并不是被设计用来将力从发动机传递至航空器机翼的。

辅助结构包括插在刚性结构与航空器机翼之间的前气动结构，该前气动结构不仅具有气动整流作用，还有益于不同系统(空气、电力、液力，燃料)的布置、分离和线路形成。此外，该前气动结构还支撑相关发动机风扇壳体，而推力变换器壳体通常由悬挂架的刚性结构来承载。

在根据现有技术的解决方案中，用于将前气动结构组装在刚性结构上的悬挂装置通常比较复杂，难以获得，并且通常无法用于精确地调整前气动结构相对于刚性结构的位置。此外，这些悬挂装置通常形成静不定结构(statically indeterminate structure，或超静定结构)，这是非常不期望的。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种悬挂设备以及包含有这种设备的一种发动机组件，其克服上述与根据现有技术的实施例相关的缺点。

为实现此目的，本发明的目的是提供一种用于悬挂发动机的设备，该设备被设计成插在航空器机翼与该发动机之间，该设备包括刚性结构以及通过悬挂装置固定安装在该刚性结构上的前气动结构，该前气动结构被设计成承载发动机风扇壳体并且插在刚性结构与机翼之间。根据本发明，该悬挂装置包括至少一个长度可调的连杆，该至少一个连杆的一端被安装在刚性结构上，而另一端被安装在前气动结构上。

因此，所提出的本发明的有益之处在于，其提出了一个或多个长度可调的连杆来将前气动结构安装在悬挂设备的刚性结构上。因此，上述杆形成这样的一种解决方案，即，这种杆不是非常复杂并且能够精确调整前气动结构相对于刚性结构的位置，从而这一调整成为发动机组件所需的几何函数。例如，前气动结构的位置可以保证并控制固定于风扇壳体的风扇配件相对于主结构的挂架/发动机界面的位置。

此外，这些连杆对于靠近悬挂设备的操作者来说是容易接近(access)的元件，这便于布置和收回前气动结构的操作。

其次，应该注意，有利的是，长度可调的连杆的存在仅仅极其略微地限制接近刚性结构与前气动结构之间的空间，在该空间中通常布置有必须保持为操作者可接近以便进行布置或维护的设备。

最后，应该注意，所使用的每一连杆完全能够承受沿单一优选方向的力，因此该连杆完全能够与其他元件组合形成静不定安装系统。

优选地，该悬挂装置包括两个长度可调的连杆，每一连杆的一端连接于刚性结构而另一端固定于前气动结构上。在这样的一种构造中，可由此形成这样的组件，即，使得两个连杆之一为永久性有效的，换言之，该连杆参与承受在通过悬挂装置连接的两个结构之间传递的力，而另一杆仅在第一杆失效的情况下才有效。因此，该后一杆仅起失效安全作用，从而在正常情况下，其保持为非有效的并且因此其不改变悬挂装置的静不定性质。

可以如此布置，即，将两个长度可调杆关于悬挂设备的中垂面(vertical median plane)(平行于该设备的纵向方向)对称布置。此外，优选地，将每一长度可调杆的端部安装成铰接连接(articulate)。

还优选地，将每一长度可调杆布置成与悬挂设备的竖直方向形成小于20°的角，这使得其完全适于承受沿该方向的力。

此外，该悬挂装置包括插在刚性结构与前气动结构之间的梁，该梁由此形成该杆的互补(complementary)装置，以便于形成静不定安装系统。优选地，沿横穿悬挂设备的方向来布置该梁，例如，将该梁布置在该挂架的整个宽度上。这样，通过该梁，可以在悬挂架的整个宽度上承受力，有利地，这意味着可以更好地承受力并且界面处的阻力降低。

还应该注意，通常布置在箱型刚性结构的上部翼梁上的该梁易于被靠近悬挂设备的操作者接近，这便于进行前气动结构的布置和去除操作。

最后，可以如此布置，即，将该梁布置成位于每一长度可调杆的后面。

本发明的另一目的是提出一种发动机组件，该发动机组件包括诸如涡轮喷气发动机的发动机以及用于该发动机的悬挂设备，该悬挂设备类似于如上所述。

本发明的其他优点和特征将通过阅读下面给出的非限制性详细描述而变得清楚。

附图说明

下面将参照附图进行描述，附图中：

-图1示出了包含有根据本发明一个优选实施例的悬挂设备的航空器发动机组件的示意性侧视图；

-图2示出了构成图1所示发动机组件的部分的悬挂设备的局部细节图；以及

-图3示出了图2所示悬挂设备的局部放大透视图。

具体实施方式

图1示出了航空器发动机组件1，其被设计成固定在该航空器(未示出)机翼下面，该组件1包括根据本发明优选实施例的悬挂设备4，以及悬挂在该设备4下面的诸如涡轮喷气发动机的发动机6。

通常，悬挂设备4包括刚性结构8(也称作主结构)，该刚性结构设置有悬挂发动机6的装置，这些悬挂装置具有多个发动机悬架10、12以及用于承受由发动机6所产生的推力的设备14。

应该注意，为进行导航，组件1被设计成由吊舱(pod)(未示出)所包围，而悬挂设备4与添加在刚性结构8上的另一组悬架(未示出)相配合且用于将该组件1悬挂在航空器机翼下面。

在以下整个描述中，按照惯例，X表示设备4的纵向方向，该方向还被认为与涡轮喷气发动机6的纵向方向相同，该X方向平行于该涡轮喷气发动机6的纵轴线5。此外，横穿设备4的方向被称为Y方向并且还可被认为与涡轮喷气发动机6的横向方向相同，而Z竖直方向或高度方向，这三个方向X、Y、Z彼此正交。

此外，应当相对于航空器在涡轮喷气发动机6施加的推力作用下所产生的运动方向来考虑术语“前”和“后”，箭头7示意性地示出了该方向。

因此，在图1中，可以看到两个发动机悬架10、12，它们具有推力承受设备14、悬挂设备4的刚性结构8以及添加在刚性结构8上的多个辅助结构。下面将对在支撑气动整流元件的同时分离并控制系统的这些辅助结构进行描述。

应该注意，涡轮喷气发动机6在前端装有大风扇壳体(或风机壳体)18，用以界定环形风扇管20，并且在后端附近包括容纳该涡轮喷气发动机的中心的较小中央壳体22。显而易见地，壳体18和22固定于彼此。

如从图1中能够看到的，示出了设备4的发动机悬架中的两个发动机悬架10、12，这两个悬架分别被称作前发动机悬架和后发动机悬架。

在本发明的该优选实施例中，刚性结构8具有大体沿X方向从后部延伸至前部的箱形式。

由此，箱8具有这样的挂架的形式，该挂架的设计与通常所观察到的用于涡轮喷气发动机悬挂架的设计相类似，具体地，该箱装有横向肋(未示出)，每一横向肋具有布置在YZ平面中的矩形的形式。

该优选实施例中的悬挂装置首要包括插在刚性结构8的前端(也称作椎体(pyramid))与风扇壳体18的上部之间的前发动机悬架10。前发动机悬架10以本领域技术人员公知的方式被传统设计。

此外，同样以本领域技术人员公知的方式传统制成的后发动机悬架12插在刚性结构8与中心壳体22之间。

还参照图1，挂架4的辅助结构包括前气动结构24、后气动结构26、前、后气动结构的连接整流罩28以及下部后气动整流罩30。

通常，这些辅助结构是与现有技术中所使用的那些结构相同或相似的传统元件，并且是本领域技术人员所公知的。

更确切地，前气动结构24设置在机翼下面且主结构8上方。该前气动结构被固定安装于刚性结构8上，并且在铰接于其上的风扇壳体的上部与机翼的前缘之间具有空气动力学功能。因此，该前气动结构24不仅起气动整流作用而且还用于不同系统(空气、电力、液力，燃料)的分离和形成线路。此外，由于该结构24的前部未与刚性结构8接触，因此通常在这两个元件所限定的空间中插入热交换器。

连接整流罩28(也称作“卡曼(karman)”)直接与该结构24成一直线并且位于该结构后部，总是位于机翼下面并且被安装在刚性结构8上方。因此，连接整流罩28沿向后方向延伸至后气动结构26，该后气动结构容纳大部分液压装置。优选地，该结构26整个地位于刚性结构8的后面，且因此被附着在航空器机翼下面。

最后，下部后气动整流罩30(也称作防护板(shield)或后挂架整流罩)也位于刚性结构8和后气动整流罩26下面。该下部后气动整流罩的作用在于在发动机排气管与悬挂架之间形成耐火屏障以及形成气动连续性。

现在参照图2和图3，这两个图示出了将前气动结构24悬置于刚性结构8上的悬挂装置。

首先，这些装置包括关于悬挂设备的中垂面(平行于X方向)对称布置的两个长度可调的连杆32。应该注意，该同一平面P以公知的方式形成刚性结构8的对称平面。

每一杆32的下端以铰接(articulate)方式连接在箱形的刚性结构8的上部翼梁上，而每一杆32通过下端而以铰接方式连接至前气动结构24的下部翼梁。杆32连接在刚性结构8的前端部处，并且优选地以小于20°的角偏离Z方向倾斜，优选地，使得当该杆沿向前方向转动时该杆与前气动结构24之间的距离减小，如图2所示。

因此，这些杆被设计成它们的长度可调。在这一方面，可以使用本领域技术人员公知的能够执行该长度可调功能的任意类型的杆。具体地，可以使用能够通过任意已知机械系统而使一端或两端相对于杆本体产生位移的杆。还可以将这些杆制成两个大体上相同的部分，每一部分具有一端，且这两部分在该端上叠盖的长度控制杆的总长度。

杆32的长度可调这一事实使得首先可以精确调整前气动结构24相对于刚性结构8以及相对于发动机组件的任意其他元件的位置。这还使得易于在两个杆32之间进行不同的组装，从而使得这些杆之一为永久性有效的，换言之，该杆参与承受在两个结构24和8之间传递的力，而另一杆仅在该第一杆失效时才有效。因此，该第二杆仅起候补作用(称为“失效安全”作用)，因此在正常情况下，该第二杆不在两个结构24和8之间传递力。

在这种情况下，有效杆32被设计成承受主要沿Z方向施加的力，而不承受沿X和Y方向施加的力。

与这些杆32相关的结构8上的结构24的悬挂装置还包括沿Y方向定位且优选地在刚性结构的上部翼梁的整个宽度上延伸的梁34，该梁固定安装于该上部翼梁。

如在图3中能够更好地看到的，为安全起见，优选地，将该梁34对折，换言之，该梁由沿X方向重叠的两个梁形成。该梁在其两端处均设置有半联接界面36，这些半联接界面被设计成用以支撑设置在结构24上的联接界面38。

更确切地，可以看出，每一半联接界面36优选地具有在箱形结构8的上部翼梁略上方沿XY平面延伸的大体上呈平坦表面的形式。一旦半联接界面36、联接界面38接触，就通过螺钉或类似元件将这些界面固定于彼此。

梁34位于杆32的后侧并且与结构24的后端部配合，如在图2中能够看到的。

通过这样的设计，梁34被设计成承受主要沿横向的Y方向所施加的力，且因此该梁的设计优选地具有两个“半联接界面”的类型，其中，这两个半联接界面36的每一个能够承受主要沿X方向以及沿竖直的Z方向所施加的力。

以这样的方式，沿纵向的X方向以及沿Y方向所施加的力全部由梁34的两个半联接界面承受，而沿竖直的Z方向所施加的力由有效杆32以及由梁34的两个半联接界面共同承受。

此外，围绕X方向以及围绕Z方向所施加的力矩单独由梁34的两个半联接界面来承受，而围绕Y方向所施加的力矩由这两个半联接界面和有效杆32沿竖直方向共同承受。

因此，上面已经描述的悬挂装置34、36可以形成用于将前气动结构24组装在挂架4的刚性结构8上的静不定系统。

显而易见地，本领域技术人员可以对刚刚已经描述且仅作为非限制性实例的悬挂设备4和发动机组件1做出各种修改。在这一方面，例如，值得一提的是，尽管发动机组件1已表现为具有适于悬挂在航空器机翼下面的构造，但是，该组件1也可以表现为具有可安装在机翼上方的不同构造。

Claims (16)

1.一种用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，所述悬挂设备被设计成插在航空器机翼与所述发动机(6)之间，所述悬挂设备包括刚性结构(8)以及通过悬挂装置固定安装在所述刚性结构(8)上的前气动结构(24)，所述前气动结构被设计成承载发动机风扇壳体并且插在所述刚性结构与所述机翼之间，

其特征在于，所述悬挂装置包括至少一个长度可调的连杆(32)，所述连杆的一端安装在所述刚性结构(8)上，而另一端安装在所述前气动结构(24)上。

2.根据权利要求1所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述悬挂装置包括两个长度可调的连杆(32)，每一连杆具有安装于所述刚性结构(8)上的一端以及安装在所述前气动结构(24)上的另一端。

3.根据权利要求2所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述两个长度可调的连杆(32)关于所述悬挂设备的中垂面对称布置，所述中垂面平行于所述设备的纵向方向(X)。

4.根据权利要求1所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，每一长度可调的连杆(32)的端部安装成铰接连接。

5.根据权利要求2所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，每一长度可调的连杆(32)的端部安装成铰接连接。

6.根据权利要求3所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，每一长度可调的连杆(32)的端部安装成铰接连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，每一长度可调的连杆(32)被布置成与所述悬挂设备的竖直方向(Z)形成小于20°的角。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述悬挂装置还包括插在所述刚性结构(8)与所述前气动结构(24)之间的梁(34)。

9.根据权利要求7所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述悬挂装置还包括插在所述刚性结构(8)与所述前气动结构(24)之间的梁(34)。

10.根据权利要求8所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述梁(34)沿所述悬挂设备的横向方向(Y)布置。

11.根据权利要求9所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述梁(34)沿所述悬挂设备的横向方向(Y)布置。

12.根据权利要求8所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述梁(34)被布置成位于每一长度可调的连杆(32)的后面。

13.根据权利要求9所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述梁(34)被布置成位于每一长度可调的连杆(32)的后面。

14.根据权利要求10所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述梁(34)被布置成位于每一长度可调的连杆(32)的后面。

15.根据权利要求11所述的用于悬挂发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述梁(34)被布置成位于每一长度可调的连杆(32)的后面。

16.一种发动机组件(1)，其包括发动机(6)以及用于悬挂所述发动机(6)的悬挂设备(4)，其特征在于，所述悬挂设备为根据前述权利要求中任一项所述的设备。

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