УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT ENGINE MOUNTING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом касается устройства крепления двигателя летательного аппарата, например, предназначенного для установки между крылом летательного аппарата и рассматриваемым двигателем, а также силовой установки, содержащей такое устройство крепления.
Изобретение можно применять на любом типе летательного аппарата, оборудованного турбореактивными двигателями или турбовинтовыми двигателями.
Этот тип устройства крепления, называемый также пилоном или "EMS" (от английского "Engine Mounting Structure"), можно в равной мере использовать для подвески двигателя под крылом летательного аппарата, для установки этого двигателя над этим же крылом или для крепления этого двигателя в задней части фюзеляжа летательного аппарата.
Уровень техники
Действительно такое устройство крепления предусмотрено для выполнения функции промежуточного соединения между газотурбинным двигателем и крылом самолета. Оно позволяет передавать на конструкцию этого летательного аппарата усилия, создаваемые его соответствующим газотурбинным двигателем, и обеспечивает также прокладку топливных магистралей, электрических, гидравлических и пневматических систем между двигателем и летательным аппаратом.
Для обеспечения передачи усилий устройство крепления содержит жесткую конструкцию, часто «кессонного» типа, то есть образованную набором верхних и нижних лонжеронов и боковых лонжеронов/панелей, соединенных между собой при помощи поперечных нервюр.
С другой стороны, устройство оборудовано средствами крепления, установленными между газотурбинным двигателем и жесткой конструкцией, и эти средства в основном содержат два узла подвески двигателя, а также устройство восприятия тяговых усилий, создаваемых газотурбинным двигателем.
В предшествующем уровне техники это устройство содержит, например, две боковые тяги, соединенные, с одной стороны, с задней частью картера вентилятора газотурбинного двигателя и, с другой стороны, с задним узлом подвески, закрепленном на центральном картере двигателя.
Точно так же устройство крепления содержит также другой ряд узлов подвески, образующий монтажную систему, установленную между жесткой конструкцией и крылом летательного аппарата, причем эта система обычно состоит из двух или трех узлов подвески.
Наконец, пилон оборудован вспомогательной конструкцией, обеспечивающей разделение и прокладку систем и поддерживающей также установленные на нем аэродинамические обтекатели.
Для обеспечения крепления устройства восприятия тяговых усилий на жесткой конструкции пилона, называемой также первичной конструкцией, это устройство, как правило, содержит главный металлический крепежный элемент, неподвижно установленный на одном из лонжеронов кессона, называемом опорным лонжероном. Следовательно, для обеспечения такого соединения главного металлического крепежного элемента с опорным лонжероном используют соответствующие средства крепления, которые могут представлять собой элементы типа стяжного винта и шпоночной гайки с деформирующимся буртиком, обеспечивающей затягивание винта, завинченного в эту шпоночную гайку.
Использование шпоночных гаек представляет интерес в силу обеспечиваемой ими надежности, однако в этом использовании есть и недостаток, связанный с тем, что эти гайки, как правило, находятся внутри жесткой конструкции, образующей кессон, что делает их трудно доступными во время частых технических осмотров, которых требует этот тип гайки. Чтобы получить доступ к этим шпоночным гайкам, механик должен использовать отверстия небольших размеров, называемые также «лючками», выполненные в боковых лонжеронах/панелях, образующих кессон. В этой связи следует отметить, что доступ во время технических осмотров затрудняется еще больше, если шпоночные гайки взаимодействуют с поперечной нервюрой жесткой конструкции, образующей кессон, что встречается достаточно часто и используется для повышения механической прочности.
Таким образом, понятно, что операции технических осмотров и замены шпоночных гаек, находящихся внутри кессона, не являются оптимизированными и поэтому занимают слишком много времени.
Разумеется, такие соединения типа винт/шпоночная гайка применяются также для крепления главных металлических крепежных элементов узлов подвески двигателя на данном опорном лонжероне жесткой конструкции, что еще больше усугубляет вышеупомянутые недостатки.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение призвано предложить устройство крепления и силовую установку, содержащую такое устройство, которые позволяют устранить вышеупомянутые недостатки известных технических решений.
В связи с этим объектом настоящего изобретения является устройство крепления двигателя летательного аппарата, содержащее жесткую конструкцию и средства крепления двигателя на жесткой конструкции, при этом упомянутая жесткая конструкция, образующая кессон, содержит лонжероны, связанные между собой поперечными нервюрами, причем средства крепления содержат несколько узлов подвески двигателя, а также устройство восприятия тяговых усилий, создаваемых двигателем, при этом, по меньшей мере, один из элементов, принадлежащих устройству восприятия тяговых усилий и узлам подвески двигателя, содержит главный металлический крепежный элемент, неподвижно установленный на одном из лонжеронов, образующем опорный лонжерон, при помощи средств крепления, содержащих винт, а также шпоночную гайку с деформирующимся буртиком, обеспечивающую затягивание винта, завинченного в эту шпоночную гайку. Согласно изобретению средства крепления дополнительно содержат крепежный штифт, неподвижно установленный на опорном лонжероне и содержащий главный участок, расположенный снаружи по отношению к жесткой конструкции, при этом главный участок крепежного штифта проходит через главный металлический крепежный элемент, который прижимается к опорному лонжерону при помощи опорной колпачковой шайбы, охватывающей главный участок и прижимаемой проходящим через нее винтом, который завинчивают в шпоночную гайку, установленную в отверстии, выполненном внутри главного участка крепежного штифта.
Таким образом, изобретение позволяет устанавливать шпоночную гайку за пределами жесткой конструкции, образующей кессон, что делает ее легко доступной для механика, производящего технический осмотр или замену этой шпоночной гайки. Следовательно, вышеуказанные операции можно существенно оптимизировать по сравнению с операциями из предшествующего уровня техники, что дает значительный выигрыш во времени и в трудоемкости операций, производимых механиком.
Естественно, для крепления главного металлического крепежного элемента одного из узлов подвески двигателя или устройства восприятия тяговых усилий можно предусмотреть несколько соединений этого типа, каждое из которых содержит крепежный штифт, называемый также предохранительным штифтом, в который устанавливают шпоночную гайку, взаимодействующую с винтом, предназначенным для стопорения опорной колпачковой шайбы, которая выполнена с возможностью прижатия этого главного металлического крепежного элемента к опорному лонжерону жесткой конструкции, образующей кессон.
Предпочтительно шпоночная гайка полностью расположена за пределами конца отверстия главного металлического крепежного элемента, через который проходит крепежный штифт, в продольном направлении этого крепежного штифта. Иначе говоря, шпоночная гайка, установленная в крепежном штифте, находится достаточно далеко от главного металлического крепежного элемента, чтобы ее можно было легко извлечь из крепежного штифта, не снимая главного металлического крепежного элемента, находящегося снаружи по отношению к жесткой конструкции, образующей кессон. Действительно, в этом случае достаточно только извлечь винт и опорную колпачковую шайбу, чтобы получить прямой доступ к шпоночной гайке, которую затем можно легко извлечь из ее гнезда.
С этой же целью можно также предусмотреть, чтобы отверстие, выполненное внутри главного участка крепежного штифта и служащее гнездом для шпоночной гайки, полностью находилось за пределами конца отверстия главного металлического крепежного элемента, через который проходит крепежный штифт, в продольном направлении этого крепежного штифта.
Предпочтительно предусматривают, чтобы крепежный штифт содержал также вспомогательный крепежный участок, неподвижно соединенный с главным участком и проходящий через опорный лонжерон, при этом указанный вспомогательный крепежный участок содержит резьбовой конец, завинчиваемый в гайку, находящуюся внутри жесткой конструкции, образующей кессон. Таким образом, за счет взаимодействия между этой гайкой и резьбовым концом крепежный штифт неподвижно устанавливают на опорном лонжероне, к которому прижимается заплечик главного участка этого штифта, обеспечивая его затягивание.
Кроме того, вспомогательный крепежный участок проходит также через подошву одной из поперечных нервюр жесткой конструкции, к которой прижимается гайка. Включение в монтажную систему одной из поперечных нервюр позволяет усилить удержание главного металлического крепежного элемента по отношению к жесткой конструкции и обеспечить лучшую передачу усилий от двигателя к крылу или задней части фюзеляжа летательного аппарата.
Кроме того, объектом изобретения является также силовая установка, содержащая двигатель, такой как турбореактивный двигатель, и описанное выше устройство крепления этого двигателя.
Наконец, объектом изобретения является также летательный аппарат, содержащий, по меньшей мере, одну такую силовую установку, соединенную с крылом или задней частью фюзеляжа этого летательного аппарата.
Другие преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания, представленного в качестве неограничительного примера.
Краткое описание чертежей
Это описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид сбоку силовой установки летательного аппарата, содержащей устройство крепления согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения.
Фиг.2 - частичный вид в перспективе устройства крепления, показанного на фиг.1.
Фиг.3 - вид в разрезе средств крепления, входящих в состав устройства крепления, показанного на фиг.1 и 2, и предназначенных для монтажа главного металлического крепежного элемента устройства восприятия тяговых усилий на жесткой конструкции этого устройства крепления.
Фиг.4 - вид шпоночной гайки, входящей в состав средств крепления, показанных на фиг.3, и предназначенной для монтажа главного металлического крепежного элемента устройства восприятия тяговых усилий на жесткой конструкции устройства крепления.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показана силовая установка 1 летательного аппарата, предназначенная для крепления под крылом 2 этого летательного аппарата, которое показано схематично пунктирной линией для упрощения чертежа, при этом установка 1 содержит устройство 4 крепления согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения, а также двигатель 6, такой как турбореактивный двигатель, закрепленный под этим устройством 4.
В основном устройство 4 крепления содержит жесткую конструкцию 8, содержащую средства крепления двигателя 6, при этом указанные средства крепления содержат несколько узлов 10, 12 подвески двигателя, а также устройство 14 восприятия тяговых усилий, создаваемых двигателем 6.
Необходимо отметить, что установка 1 охвачена гондолой (не показана) и что устройство 4 крепления содержит другой ряд узлов 16 подвески, обеспечивающих подвеску этой силовой установки 1 под крылом 2 летательного аппарата.
В дальнейшем тексте описания условно обозначение X соответствует продольному направлению устройства 4, которое также совпадает с продольным направлением турбореактивного двигателя 6, причем это направление X параллельно продольной оси 5 этого турбореактивного двигателя 6. С другой стороны, обозначение Y соответствует направлению, поперечному по отношению к устройству 4 и совпадающему также с поперечным направлением турбореактивного двигателя 6, а обозначение Z соответствует вертикальному направлению или высоте, причем эти три направления X, Y и Z являются между собой ортогональными.
С другой стороны, термины «передний» и «задний» следует рассматривать по отношению к направлению полета летательного аппарата, происходящего в результате действия тяги, создаваемой турбореактивным двигателем 6, и это направление схематично показано стрелкой 7.
На фиг.1 показаны два узла 10, 12 подвески двигателя, ряд узлов 16 подвески, устройство 14 восприятия тяговых усилий и жесткая конструкция 8 устройства 4 крепления. Другие не показанные на чертеже составные элементы этого устройства, такие как вспомогательная конструкция, обеспечивающая разделение и прокладку систем, а также крепление аэродинамических обтекателей, являются классическими элементами, идентичными или аналогичными элементам из предшествующего уровня техники, известным специалистам. Поэтому их подробное описание опускается.
С другой стороны, необходимо отметить, что турбореактивный двигатель 6 содержит в передней части картер 18 вентилятора большого размера, ограничивающий кольцевой канал 20 вентилятора, а ближе к задней части содержит центральный картер 22 меньшего размера, содержащий рабочую зону этого турбореактивного двигателя. Разумеется, картеры 18 и 20 неподвижно соединены друг с другом.
Как показано на фиг.1, узлы 10, 12 подвески двигателя выполнены в количестве двух и соответственно называются передним узлом подвески двигателя и задним узлом подвески двигателя.
В этом предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения жесткая конструкция 8 имеет форму кессона, расположенного от задней части к передней по существу в направлении X.
В этом случае кессон 8 имеет форму стойки с конструкцией, обычно принятой для стоек крепления турбореактивных двигателей, в частности, в том смысле, что она представляет собой соединение из верхнего лонжерона 15, нижнего лонжерона 17 и двух боковых лонжеронов/панелей 19 (на фигуре, представляющей собой вид сбоку, показан только один), причем эти элементы 15, 17, 19 соединены между собой при помощи поперечных нервюр 21, каждая из которых в основном имеет форму прямоугольника. Таким образом, нервюры 21 расположены в плоскостях YZ, лонжероны 15, 17 расположены по существу в плоскостях XY, и боковые панели 19 расположены в плоскостях XZ.
Средства крепления в этом предпочтительном варианте выполнения, прежде всего, содержат передний узел 10 подвески двигателя, установленный между передним концом жесткой конструкции 8, который может иметь форму пирамиды, и верхней частью картера 18 вентилятора. С другой стороны, задний узел 12 подвески двигателя установлен между жесткой конструкцией 8 и центральным картером 22 турбореактивного двигателя 6.
Устройство 14 восприятия тяговых усилий закреплено на жесткой конструкции 8, называемой также первичной конструкцией, в точке ее нижнего лонжерона 17, находящейся между двумя точками крепления переднего 10 и заднего 12 узлов подвески двигателя в направлении X.
В основном устройство 14 восприятия содержит две боковые тяги 26 восприятия тяговых усилий (на фиг.1 показана только одна тяга), при этом каждая из этих тяг содержит передний конец, соединенный с картером 18 вентилятора, например, на центральной горизонтальной плоскости турбореактивного двигателя 6 или вблизи нее.
Далее со ссылками на фиг.2 следует подробное описание задней части этого устройства 14 восприятия усилий.
Как показано на этой фигуре, каждая из этих двух боковых тяг 26, расположенных по обе стороны от вертикальной центральной плоскости P устройства крепления, соответствующей также вертикальной центральной плоскости турбореактивного двигателя, содержит задний конец, шарнирно соединенный с траверсой 28 при помощи классической осевой системы (не показана).
Траверса 28 шарнирно установлена на шарнирной оси 32, расположенной между двумя вышеуказанными осевыми системами, которые расположены симметрично по отношению к вертикальной центральной плоскости P устройства 4. Кроме того, шарнирная ось 32 может являться неотъемлемой частью главного металлического крепежного элемента 34 устройства 14 восприятия усилий и состоять из двух полуцилиндров, каждый из которых принадлежит к части двойного главного металлического крепежного элемента 34, показанного на фиг.2. Как известно специалистам, нижнее основание 36 опирается на внутреннюю поверхность опорного лонжерона 17, тогда как наружная поверхность последнего охвачена главным металлическим крепежным элементом 34, который, таким образом, имеет вид двойного металлического крепежного элемента.
Монтаж на нижнем опорном лонжероне 17 этого главного металлического крепежного элемента 34, называемого также опорным металлическим крепежным элементом траверсы, осуществляют при помощи средств крепления, специфичных для настоящего изобретения, которые на фиг.2 обозначены позицией 40. В этой связи следует отметить, что указанные средства 40 крепления состоят из нескольких идентичных или аналогичных соединений 42, причем эти соединения 42 выполнены, например, в количестве четырех (на фиг.2 показаны только три из них) и расположены симметрично относительно центральной вертикальной плоскости P и равномерно распределены по обе стороны от поперечной плоскости 44 нервюры 21. Далее со ссылками на фиг.3 следует описание одного из этих соединений 42.
На фиг.3 показано одно из соединений 42, входящих в состав средств 40 крепления, предназначенных для монтажа главного металлического крепежного элемента 34 устройства 14 на жесткой конструкции 8 и, в частности, на нижнем опорном лонжероне 17 в этом предпочтительном варианте, согласно которому силовая установка предназначена для подвески под крылом летательного аппарата.
Прежде всего соединение 42 содержит крепежный штифт 50, называемый также предохранительным штифтом, содержащий продольную ось 52, которая в основном находится в направлении Z и, следовательно, перпендикулярна к опорному лонжерону 17. Описанные далее элементы соединения 42 являются в данном примере концентричными с центрами на одной и той же оси 52 штифта 50, определяющей его продольное направление.
В частности, штифт 50 содержит главный участок 54, образующий нижний участок, а также вспомогательный крепежный участок 56, неподвижно соединенный с участком 54 и расположенный над ним и предпочтительно выполненный заодно с этим главным участком 54.
Вспомогательный крепежный участок 56, имеющий средний диаметр, меньший диаметра главного участка 54, содержит верхний свободный резьбовой конец 58, завинченный в гайку 60, находящуюся внутри указанной жесткой конструкции 8. Как показано на фиг.3, эта гайка 60 опирается на нижнюю подошву 36 одной из поперечных нервюр 21, которая, в свою очередь, опирается на лонжерон 17 и, в случае необходимости, связана с классической системой 62 предотвращения вращения, установленной между нижней опорной частью этой гайки и нижней подошвой 36. В этой связи следует отметить, что подошва 36 вместе с верхней подошвой и двумя боковыми подошвами (не показаны) этой нервюры входит в состав узла, образующего наружный каркас прямоугольной нервюры, на котором установлены лонжероны/панели кессона и внутри которого находится поперечная плоскость 44 нервюры.
В этой связи можно предусмотреть, чтобы нижняя опорная часть гайки содержала боковую стенку, содержащую плоскую часть, находящуюся в положении плоской опоры на указанную поперечную плоскость 44 нервюры 21, что позволяет застопорить эту гайку от вращения вокруг ее оси при помощи этой плоской опоры. Таким образом, монтаж штифта 50 осуществляют путем завинчивания его резьбового конца 58 в гайку 60, застопоренную от вращения.
От резьбового конца 58, взаимодействующего с гайкой 60, прижатой к подошве 36, вспомогательный крепежный участок продолжен вниз вдоль оси 56, проходя последовательно через систему 62 предотвращения вращения, подошву 36 и нижний опорный лонжерон 17, причем все эти детали содержат, естественно, отверстие для прохождения штифта.
На уровне нижнего конца вспомогательного участка 56 штифт 50 продолжен вниз главным участком 54, имеющим по существу цилиндрическую форму круглого сечения и предпочтительно не содержащим резьбы.
На уровне верхнего конца главный участок 54 содержит поверхность заплечика 64, направленную по плоскости YZ и входящую в контакт с наружной поверхностью лонжерона 17. Это значит, что этот главный участок 54 полностью находится снаружи по отношению к кессону 8, с которым, следовательно, штифт 50 соединен неподвижно, благодаря двум противоположным опорам в направлении Z, с одной стороны, между гайкой 60 и подошвой 36 и, с другой стороны, между поверхностью заплечика 64 и лонжероном 17.
На фиг.3 показано также, что главный металлический крепежный элемент 34 содержит отверстие 66, выполненное вокруг оси 52, через которое проходит главный участок 54, выступающий снизу из этого отверстия в направлении Z.
Для обеспечения прижатия главного металлического крепежного элемента 34 к опорному лонжерону 17 соединение 42 содержит опорную колпачковую шайбу 68, колпачок которой открыт вверх, чтобы в него могла заходить нижняя часть главного участка 54, которая оказывается охваченной этим колпачком.
Круглая концевая кромка 70 колпачка опирается на нижнюю поверхность главного металлического крепежного элемента, противоположную верхней поверхности, опирающейся на лонжерон 17, что позволяет, таким образом, обеспечивать прижатие этого металлического крепежного элемента 34 к этому лонжерону 17. Кроме того, на колпачковую шайбу 70 с центром на оси 52 действует напряжение в направлении Z через винт 72 тоже с центром на оси 52, что будет описано ниже.
Действительно этот винт 72 содержит головку, направленную вниз, опирающуюся на наружную поверхность колпачковой шайбы 68. Он направлен вверх и проходит последовательно через шайбу 68 и нижнюю часть главного участка 54 штифта 50, которые содержат отверстия 71, 73, выполненные для этого в направлении Z. Винт 72 содержит резьбовую концевую часть, которая выходит в другое отверстие 74, выполненное в главном участке 54 штифта 50 в направлении, перпендикулярном к его продольной оси 52, например, в направлении X, как показано на фигуре. Разумеется, этот монтаж возможен, если предусмотреть, чтобы отверстие 73 для прохождения винта выходило в отверстие 74, выполненное в штифте 50, в котором устанавливают шпоночную гайку 78, что будет описано ниже со ссылками на фиг.3 и 4.
Действительно в отверстии 74 круглого поперечного сечения предусмотрена шпоночная гайка 78 с деформирующимся буртиком 80, обеспечивающая затягивание винта 72, завинчиваемого в эту гайку, которая может иметь любую классическую форму, известную специалистам. Следует напомнить, что шпоночная гайка является гайкой, которая содержит цилиндрическую наружную поверхность 81, ось 82 которой (фиг.4) перпендикулярна к оси 83 проходящего через нее резьбового отверстия 84, причем в рассматриваемом соединении ось 83 совпадает с осью 52 штифта 50. В зависимости от варианта шпоночную гайку можно выполнить из одной или двух деталей. Во втором случае она содержит плавающую гайку, установленную в гнезде, выполненном в цилиндрической опоре гайки.
Таким образом, шпоночная гайка 78, заблокированная в отверстии 74 от вращения и от поступательного перемещения вдоль оси 83 резьбового отверстия 84, обеспечивает легкий монтаж винта 72, предназначенного для завинчивания в это резьбовое отверстие 84, продолженное буртиком 80, деформирующимся, например, по овальному профилю, что обеспечивает блокировку во вращении вдоль направления Z этого винта 72.
Таким образом, одним из отличительных признаков этого соединения 42 является то, что шпоночная гайка 78 находится снаружи по отношению к кессону 8, поэтому доступ к ней не представляет никакой трудности для механиков. Для облегчения извлечения этой гайки 78, установленной в отверстии 74, предусмотрено, чтобы эта гайка 78 находилась полностью за пределами конца отверстия 66 главного металлического крепежного элемента 34, через который проходит участок 54, в направлении Z и вниз, то есть в направлении от опорного лонжерона 17 к главному металлическому крепежному элементу 34. Следовательно, гайка 78 находится достаточно далеко от главного металлического крепежного элемента 34, что обеспечивает ее извлечение из отверстия 74, которое может быть глухим или сквозным, не снимая этого металлического крепежного элемента 34. В этом случае действительно достаточно только извлечь винт 72 и опорную колпачковую шайбу 68, чтобы получить непосредственный доступ к гайке 78, которую можно затем легко извлечь из ее гнезда поступательным движением скольжения.
Как показано на фиг.3, предпочтительно отверстие 74, предусмотренное для размещения шпоночной гайки 78, полностью находится за пределами конца отверстия 66 главного металлического крепежного элемента, через который проходит участок 54, в направлении Z и вниз, то есть в направлении от опорного лонжерона 17 к главному металлическому крепежному элементу 34.
Разумеется, специалист может вносить различные изменения в описанные выше устройство 4 крепления и силовую установку 1, которые представлены исключительно в качестве неограничительных примеров. Можно, в частности, указать, что силовая установка 1 была представлена в конфигурации для ее подвески под крылом летательного аппарата, однако эта силовая установка 1 может быть выполнена в другой конфигурации, которая позволяет установить ее над этим крылом и даже на задней части фюзеляжа этого летательного аппарата. Кроме того, средства крепления в соответствии с настоящим изобретением были описаны для варианта соединения главного металлического крепежного элемента устройства восприятия тяговых усилий с жесткой конструкцией стойки крепления, но эти средства можно также или альтернативно применять для обеспечения соединения главного металлического крепежного элемента узла подвески двигателя с этой жесткой конструкцией, не выходя за рамки настоящего изобретения.