CN102858633A - 用于飞行器发动机的发动机舱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞行器发动机的发动机舱的支承半结构，所述半结构包括前半框架（3a，3b）和至少一个纵梁（1a，1b），二者互相连接并且至少部分地由合成材料制成。所述半结构特征在于其包括布置在所述梁（1a，1b）和所述半框架（3a，3b）的接合区域中的连接铰链（13），所述铰链（13）由合成材料制成，并且制成所述铰链的合成材料布置成使得其纤维物（16a，16b）布置为构成所述前半框架（3a，3b）的合成材料的纤维物（17）的接续部。

Description

用于飞行器发动机的发动机舱

技术领域

本发明涉及用于飞行器发动机的发动机舱领域。

背景技术

众所周知，飞行器发动机（通常是涡轮发动机类型）是安置在发动机舱内部，还有其他作用：

-确保发动机的空气动力的整流，

-允许将外部空气朝向发动机引导，

-允许发动机连接到飞行器。

通常地，发动机和飞行器的连接是由支承机构实现的，该支承结构包括两个上纵梁（由于它们位于发动机舱的顶部，通常称为12点钟梁）、两个下纵梁（由于它们位于发动机舱的下部，通常称为6点钟梁）和一个称为前框架的基本上呈环形的组件，事实上，前框架由两个半框架形成，每个半框架在所述上纵梁和下纵梁之间延伸，并且用于附接到发动机的风扇壳体的下游边缘的外围。

这种传统的结构如此处附上的图1所示，其示出了发动机舱的后部部分，在该示例中，发动机舱结合了推力反向器，所述后部部分包括：

-两个12点钟梁1a、1b；

-分别连接到12点钟梁1a、1b并且支承偏转格栅5a、5b的两个前半框架3a、3b；

-两个半罩7a、7b，其中每个半罩分别可滑动地安装在12点钟梁1a、1b上，使得能够暴露偏转格栅5a、5b以实现推力反向。

已知，在推力反向过程中，来自风扇（未示出）并且在次流流路9内流通的空气A1流动通过格栅5a、5b，并且如箭头A2所示朝向发动机舱的前部排出。

为了提高质量，特别地，在这些年间做了大量的工作来致力于研究用于所述12点钟纵梁1a、1b和所述6点钟纵梁以及所述前半框架3a、3b的合成材料的方案。

其中面临的困难之一尤其在于制造连接铰链的材料的选择，特别地是12点钟梁1a、1b之间的材料的选择：确实，按照传统，用于铰链的每个梁1a、1b都需要按照规定分别相对于每个前半框架3a、3b定位成直角（通常标注为铰链R1），允许连接杆布置在这些梁之间，从而分散不同的力，使这些梁相互得以分开。

这些力特别地包括来自于所述半框架3a、3b的所述梁1a、1b的周向力、以及由于铰链R1在每个梁1a、1b上的定位而产生的扭矩和弯矩。

由于铰链R1在各自的梁1a、1b和各自的前半框架3a、3b之间的连接点处的定位，这些铰链R1特别地受压。

就如何响应力和传递力方面，这些特定的位置赋予这些铰链R1与其他铰链不同的作用：这些铰链具有来自前半框架3a、3b的主要分散的力的特性。

这通过下述事实解释：在两个铰链R1之间的所述连接杆具有关闭环绕发动机壳体的两个前半框架的功能；为了使力的传递最优化，铰链R1通常在由两个前框架3a、3b形成的框架的固定平面上呈直线。

发明内容

本发明的目的特别地是提供一种铰链R1，该铰链R1在由合成材料形成的12点钟梁和前半框架的组件中相对于这些力具有增加的阻抗。

因此，本发明旨在将铰链R1结合到每个12点钟梁及其相关的前半框架的接合部，这种复杂度能够使力的传递（最特别的是在由合成材料形成的具有开放部分的前框架中的力的传递）最优化。

在6点钟梁和前半框架的连接区域中也遇到相似的问题，其中铰链必须被规定成允许定位锁来关闭两个前半框架。

本发明因此也旨在将这些铰链结合在每个6点钟梁及其相关的前半框架的接合部处。

本发明的目的通过用于飞行器发动机的发动机舱的支承半结构来实现，其包括前半框架和至少一个纵梁，二者相互连接并且至少部分地由合成材料形成，特别地，所述半结构包括位于所述梁和所述半框架的接合区域中的连接铰链，所述铰链由合成材料形成，所述合成材料布置成一方面形成所述铰链的容积，并且另一方面布置成使得其纤维物（fibre）位于形成所述前半框架的合成材料的纤维物的接续部。

这种特别的布置使得能够确保形成铰链的合成材料的纤维物与形成前半框架的合成材料的纤维物的连续性，这确保了良好的力的传递（尤其是前半框架和铰链之间的力的传递）。

应当注意到，铰链和前半框架可以通过叠加织物形成，或者通过2D或3D编织形成。

根据支承半结构的其它可选特征：

-所述梁是12点钟梁；

-所述梁是6点钟梁；

-所述铰链的下游部分与所述前半框架的下游部分成直角：这种设置确保了所述前半框架和所述铰链之间的力的最优传递；

-形成所述铰链的合成材料的纤维物朝彼此收敛，由这种收敛限定的空间由泡沫材料填充：所述泡沫材料，对于非常轻的重量来说具有一定程度的硬度，有助于整体结构的强度；应当注意到也可以想到用真空、或者进一步用蜂窝结构、以及更一般地用任何芯体材料来替代泡沫材料；

-形成所述铰链的上游部分的纤维物与形成所述前框架的位于所述接合区域附近的加强件的纤维物是接续的；所述铰链和前半框架的第一加强件的这种连接有助于这些构件之间的连接强度；

-所述铰链布置在所述梁上，并且形成各个元件的所述纤维物是紧密连接的：这种设置确保了在梁和前半框架之间的力的传递的最优化；

-所述铰链是凹型的并且包括下游轭和上游轭，每个轭贯穿有用于附接连接杆的孔；

-所述铰链是凸型的并且限定了贯穿有用于附接连接杆的孔的整块合成材料。

本发明也涉及一种用于飞行器发动机的发动机舱，特别地，其包括两个前述的半结构。

附图说明

根据以下的描述以及对附图的审视，将了解本发明的其它特征和优点，其中：

-图1示出了现有技术中发动机舱的后部的立体图，此发动机舱包括推力反向系统并且如本发明前序部分所描述，

-图2示出了图1的发动机舱的后部的左12点钟梁12及其相关的左前半框架的局部俯视图，

-图3与图2类似，示出了左12点钟梁及其相关的左前半框架的组件的俯视图，所述组件根据本发明的方案制造，

-图4示出了图3的组件的立体图，

-图5示出了图3和图4的半结构在图4的线P所示的高度上沿着与平面XY平行的平面的剖视放大图，

-图6与图4类似，显示了组成图3至图5中所示的半结构的不同的模块，

-图7是形成图3至图7中的半结构的铰链的一部分的模块之一的立体图，

-图8是形成图3至图6中的半结构的铰链的上游部分的另一个模块的立体图，

-图9是与图4类似，是根据本发明的半结构的另一实施例的立体图，以及

-图10是根据本发明的半结构的再一实施例的立体图。

具体实施方式

对于所有这些附图，示出了XYZ参考系，其轴分别代表发动机舱的纵向、横向和竖向，这些方向是相对于附接了发动机舱的飞行器而理解的。

应当注意到，X轴的箭头从发动机舱的下游部分指向其上游部分。

在图2中示出了，在图1中所示的反向器部分的左12点钟梁1b，及其相关的前半框架3b。

这种半结构是非常传统的类型，即，梁1b和前半框架3b由金属和合成材料组合形成。

如本发明的前序部分所述，左梁1b应当通过连接杆连接到右梁1a，所述杆沿着图2的箭头11方向施加力，并且与紧固到左梁1b的铰链13配合，同时相对于围绕轴线15的铰链而接合（可以理解为所述杆与紧固到另一个梁1a的类似铰链配合）。

如前所述，本发明专注在由梁1b及其相关的前半框架3b形成的左半结构方面，但是当然事实上右梁1a及其相关的前半结构3a具有十分相似的特征。

在本发明的保护范围内，并且如图3至11所示，选择由合成材料形成梁1b及其相关前半框架3b。这些合成材料通常可以包括预浸渍有聚合树脂的碳纤维织物，其放置在带有聚合树脂的适宜的模具中，并且升高其温度从而使其硬化。

可替代地，合成材料可以通过特别地结合了RTM（树脂传递模塑）方法和LRI（液体树脂灌注）方法的LCM（合成材料液体模塑）类型的方法获得。可以通过2D或3D交织、编织、纤维物（例如网状物）的自动沉积、或者进一步通过叠加织物来获得干燥的预成型物。

在图3至图8所示的第一实施例中，铰链13是凹型的，即，铰链包括前轭13a和上游轭13b，术语“上游”和“下游”应相对于气体在发动机舱内的流通方向（如图1的箭头A1所示）来理解。

轭13a和13b设有用于容纳材料轴的孔15，允许用于连接12点钟梁1a和1b的杆的附接。

如图5中可见，分别形成铰链13的轭13a和13b的合成材料的纤维物16a和16b分别位于形成前半框架3b结构的合成材料的纤维物17的平面和其上游。

更特别地，纤维物16a和16b彼此靠近地位于收敛区域19中，从而位于纤维物17的接续部。

由收敛区域19限定的中空空间优选由轻量结构的泡沫材料填充，例如图4中所示的为聚氨酯泡沫21。

优选地，纤维物16a和16b进一步地与形成梁1b的水平带23的合成材料纤维物紧密连接（见图4），从而铰链13放置在带23上并且紧固在其上。

根据前述可以理解：形成铰链13的轭13a和13b的合成材料的纤维物16a、16b朝向彼此收敛并且与形成前半框架3b结构的纤维物一致，使得在这些不同的部分之间能够获得良好的纤维物连续性，这给予铰链13很大的强度，并且因此允许力能够从梁1b和前半框架3b良好地传递至铰链13及其相关的连接杆（未示出）。

铰链的纤维物16b朝形成了前半框架3b结构的纤维物17的收敛形状，使得这些纤维物16b能够起到前框架半结构加强件的作用，如同规律地分布在前半框架上的其他加强件25（见图5）。

以此方式，整个半结构的强度得以增强并且铰链13的区域的强度得以增强。

如图6至图8的套图所示，前述描述的结构可由合成材料的模块形成，在这套附图中示出了每个模块的不同角度。

更特别地，如图7所示，单一的和同样的模块16a可用于形成铰链13的下游轭13a和前半框架3b结构的一部分，并且另一个模块16b用于形成铰链13的上游轭13b以及前半框架3b的第一加强件。

然后其他模块可以用于形成前半框架3b的其它加强件25、梁1b和其加强件29（见图6）。

当然，本发明并不限于所描述和绘示的实施例。

因此，请见图9中示出的另一实施例，其中，铰链13是凸型的，即，其是实心的并且设有用于容纳材料轴的孔15，铰链本身用于与支架配合，以将连接杆附接至其他梁（支架和连接杆未示出）。

在图10的实施例中，也存在凸型的铰链13，可以看出形成铰链13的纤维物16a、16b的连接区域以及形成前半框架1b结构的纤维物17可包括由两种泡沫材料21a、21b填充的双芯体，这两种泡沫材料可以具有不同的特征：如有必要，其可允许位于梁1b及其相关的前半框架3b之间的接合区域处的加强件的特性的增强。

因此，描述的关于12点钟梁和前半框架之间的连接方案也可以变换为这些前半框架和6点钟梁之间的连接方案。

Claims (10)

1.一种用于飞行器发动机的发动机舱的支承半结构，包括前半框架（3a，3b）和至少一个纵梁（1a，1b），所述前半框架和所述纵梁互相连接并且至少部分地由合成材料形成，其特征在于：

所述支承半结构包括位于所述梁（1a，1b）和所述半框架（3a，3b）的接合区域中的连接铰链（13），所述铰链（13）由合成材料形成，并且制成所述铰链的合成材料布置成使得其纤维物（16a，16b）位于形成所述前半框架（3a，3b）的复合材料的纤维物（17）的接续部。

2.如权利要求1所述的半结构，其特征在于，所述梁（1a，1b）是12点钟梁。

3.如权利要求1或2所述的半结构，其特征在于，所述梁（27）是6点钟梁。

4.如权利要求2所述的半结构，其特征在于，所述铰链（13）的下游部分（13a）与所述前半框架（3a，3b）的下游部分成直角。

5.如前述权利要求中任一项所述的半结构，其特征在于，形成所述铰链的合成材料的纤维物（16a，16b）朝彼此收敛，由这种收敛限定的空间（19）由泡沫材料（21；21a，21b）填充。

6.如前述权利要求中任一项所述的半结构，其特征在于，形成所述铰链（13）的上游部分的纤维物（16b）与形成所述前半框架（3a，3b）的位于所述接合区域附近的加强件的纤维物是接续的。

7.如前述权利要求中任一项所述的半结构，其特征在于，所述铰链（13）布置在所述梁（1a，1b）上，并且形成各个构件的合成材料的纤维物是紧密连接的。

8.如前述权利要求中任一项所述的半结构，其特征在于，所述铰链（13）是凹型的，并且包括下游轭（13a）和上游轭（13b），其中每个轭贯穿有用于附接连接杆的孔（15）。

9.如前述权利要求中任一项所述的半结构，其特征在于，所述铰链（13）是凸型的，并且限定了贯穿有用于附接连接杆的孔（15）的整块合成材料。

10.一种用于飞行器发动机的发动机舱，其特征在于，其包括两个根据前述任一项权利要求所述的半结构（1a，3a；1b，3b）。

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