УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT ENGINE ASSEMBLY UNIT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к узлу двигателя для летательного аппарата, содержащему газотурбинный двигатель, такой как турбореактивный двигатель, пилон крепления, а также множество узлов подвески двигателя, установленных между пилоном крепления и турбореактивным двигателем.
Уровень техники
Как известно, пилон крепления такого узла двигателя предусмотрен для образования соединительной промежуточной конструкции между турбореактивным двигателем и крылом летательного аппарата, оборудованного этим узлом. Он позволяет передавать на конструкцию этого летательного аппарата усилия, создаваемые его турбореактивным двигателем, и позволяет также осуществлять прокладку топливных трубопроводов, электрических, гидравлических и воздушных систем между двигателем и летательным аппаратом.
Для обеспечения передачи усилий пилон содержит жесткую конструкцию, например, «кессонного» типа, то есть образованную набором верхних и нижних лонжеронов и боковых панелей, соединенных между собой при помощи поперечных нервюр.
Между турбореактивным двигателем и жесткой конструкцией пилона выполнена монтажная система, причем эта система в основном содержит множество узлов подвески двигателя, состоящих обычно из переднего(их) узла(ов) подвески, неподвижно соединенного(ых) с корпусом компрессора двигателя, и из заднего(их) узла(ов) подвески, неподвижно соединенного(ых) с центральным корпусом этого же двигателя.
Кроме того, монтажная система содержит устройство восприятия тяговых усилий, создаваемых двигателем. В предшествующем уровне техники такое устройство выполнено, например, в виде двух боковых тяг, соединенных, с одной стороны, с задней частью корпуса компрессора двигателя и, с другой стороны, с узлом подвески, установленным на жесткой конструкции пилона, например, с задним узлом подвески.
В качестве информации уточняется, что пилон крепления связан также со второй монтажной системой, установленной между этим пилоном и крылом летательного аппарата, при этом данная вторая система обычно состоит из двух или трех узлов подвески.
Наконец, пилон оборудован вторичной конструкцией, которая обеспечивает разделение и удержание систем и на которой установлены аэродинамические обтекатели.
В классических известных технических решениях монтажную систему, установленную между турбореактивным двигателем и жесткой конструкцией, как правило, выполняют таким образом, чтобы восприятие момента, действующего вдоль продольного направления турбореактивного двигателя, осуществлялось при помощи двух задних узлов или полуузлов подвески, отстоящих друг от друга в поперечном направлении турбореактивного двигателя, при этом каждый из них выполняют с возможностью обеспечения восприятия усилий, действующих в вертикальном направлении этого турбореактивного двигателя.
В такой конфигурации расстояние удаления между двумя задними узлами подвески, естественно, ограничено шириной жесткой конструкции пилона, которая, как правило, является небольшой, в частности, по очевидным соображениям ограничения возмущения вторичного потока.
Следовательно, небольшое удаление между задними узлами подвески означает, что усилия в вертикальном направлении, которые должны восприниматься каждым из этих двух узлов подвески для обеспечения момента в продольном направлении, являются очень большими. Таким образом, главным недостатком, вытекающим из этого обстоятельства, является то, что эти задние узлы подвески должны иметь сложную и дорогостоящую конструкцию.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение призвано предложить узел двигателя для летательного аппарата, который позволит, по меньшей мере, частично устранить вышеуказанные недостатки известных технических решений, при этом изобретение касается также летательного аппарата, содержащего, по меньшей мере, один такой узел.
Объектом настоящего изобретения является узел двигателя летательного аппарата, содержащий турбореактивный двигатель, пилон крепления, а также множество узлов подвески двигателя, установленных между пилоном крепления и турбореактивным двигателем, при этом множество узлов подвески двигателя содержит два передних узла подвески, каждый из которых выполнен с возможностью обеспечения восприятия усилий, которые действуют в поперечном направлении турбореактивного двигателя, при этом оба передних узла подвески выполнены смещенными относительно друг друга в вертикальном направлении турбореактивного двигателя. Кроме того, первый передний узел подвески выполнен с возможностью восприятия только усилий, действующих в поперечном направлении турбореактивного двигателя, тогда как второй передний узел подвески выполнен с возможностью восприятия только усилий, действующих в поперечном и вертикальном направлениях.
Иначе говоря, узел двигателя выполняют таким образом, чтобы восприятие момента, действующего в продольном направлении турбореактивного двигателя, в данном случае осуществлялось не при помощи задних узлов подвески, а при помощи передних узлов подвески, смещенных по высоте и выполненных с возможностью обеспечения восприятия усилий, действующих в поперечном направлении.
Однако, поскольку передние узлы подвески выполнены с возможностью соединения как с корпусом компрессора, так и с центральным корпусом турбореактивного двигателя, то, разумеется, их можно значительно удалить друг от друга в вертикальном направлении, например, установив один из них на корпусе компрессора, а другой - на центральном корпусе.
Преимуществом этого значительного удаления является то, что оно позволяет существенно упростить конструкцию узлов подвески двигателя за счет того, что усилия, воспринимаемые ими, в сочетании с моментом в продольном направлении, естественным образом ослабляются по сравнению с усилиями, которые встречаются в известных технических решениях, в которых восприятие этого же момента обеспечивается двумя задними узлами подвески, соединенными с центральным корпусом, которые, само собой разумеется, нельзя было удалить друг от друга.
Следует уточнить, что оба передних узла подвески можно выполнить на корпусе компрессора на разной высоте, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения.
С другой стороны, отмечается, что, если оба передних узла выполнены смещенными относительно друг друга в вертикальном направлении турбореактивного двигателя, чтобы обеспечивать восприятие момента, действующего в продольном направлении, это не исключает возможности их выполнения со смещением относительно друг друга в продольном направлении и/или в поперечном направлении.
Предпочтительно оба передних узла подвески представляют собой первый передний узел подвески, соединенный с периферической кольцевой частью корпуса компрессора турбореактивного двигателя, и второй передний узел подвески, соединенный с центральным корпусом турбореактивного двигателя. В этом предпочтительном варианте выполнения можно, действительно, осуществить удаление в вертикальном направлении между двумя передними узлами подвески, которое значительно превышает удаление в известных технических решениях и ограничено лишь шириной жесткой конструкции пилона крепления.
Как уже было указано выше, первый передний узел подвески выполнен с возможностью восприятия только усилий, действующих в поперечном направлении турбореактивного двигателя, тогда как второй передний узел выполнен с возможностью восприятия только усилий, действующих в поперечном и вертикальном направлениях. В этом случае множество узлов подвески может также содержать задний узел подвески, выполненный с возможностью восприятия усилий, действующих в поперечном и вертикальном направлениях, а также в продольном направлении турбореактивного двигателя.
Предпочтительно каждый из множества узлов подвески двигателя пересекается плоскостью, определенной продольной осью турбореактивного двигателя и его вертикальным направлением. Таким образом, понятно, что центровка всех узлов подвески двигателя по вышеупомянутой плоскости и, следовательно, возможность отказаться от выполнения узлов подвески, удаленных друг от друга в поперечном направлении, позволяет существенно уменьшить ширину пилона крепления в этом же поперечном направлении. Таким образом, вышеуказанное уменьшение ширины предпочтительно позволяет уменьшить возмущения вторичного потока в кольцевом канале компрессора, возникающие из-за пилона крепления.
Предпочтительно пилон крепления содержит жесткую конструкцию, содержащую центральный кессон, выполненный по существу в продольном направлении турбореактивного двигателя, а также передний кессон, соединенный с центральным кессоном и выполненный по существу в вертикальном направлении.
В этом случае можно предусмотреть установку двух передних узлов подвески друг над другом на переднем кессоне.
Предпочтительно первый передний узел подвески, выполненный с возможностью восприятия только усилий, действующих в поперечном направлении турбореактивного двигателя, содержит промежуточный металлический крепежный элемент, соединенный с первым металлическим крепежным элементом, соединенным с пилоном крепления через два шаровых пальца, направленных параллельно вертикальному направлению, при этом первый передний узел подвески содержит также штифт, направленный в продольном направлении турбореактивного двигателя и соединенный с промежуточным металлическим крепежным элементом, при этом указанный штифт установлен с зазором в продольном направлении на втором металлическом крепежном элементе, соединенном с турбореактивным двигателем.
Объектом настоящего изобретения является также летательный аппарат, содержащий, по меньшей мере, один описанный выше узел двигателя.
Другие преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания, представленного в качестве не ограничительного примера.
Краткое описание чертежей
Описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - вид в перспективе узла двигателя летательного аппарата согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг.2 - вид сбоку узла двигателя, показанного на фиг.1;
фиг.3 - вид сверху узла двигателя, показанного на фиг.1 и 2, где пилон крепления выполнен в виде альтернативного варианта;
фиг.4 - детальный вид в перспективе первого переднего узла подвески двигателя узла двигателя, показанного на фиг.1-3, установленного между корпусом компрессора турбореактивного двигателя и жесткой конструкцией пилона крепления;
фиг.5 - вид сбоку первого переднего узла подвески двигателя, показанного на фиг.4;
фиг.6 - вид сверху первого переднего узла подвески двигателя, показанного на фиг.4 и 5.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан узел двигателя 1 для летательного аппарата согласно предпочтительном варианту выполнения настоящего изобретения, предназначенный для крепления под крылом этого летательного аппарата (на чертеже не показано).
В целом узел 1 двигателя состоит из газотурбинного двигателя 2, который в дальнейшем будет рассматриваться как турбореактивный двигатель, пилона 4 крепления, а также множества узлов 6а, 6b, 8 подвески двигателя, обеспечивающих крепление турбореактивного двигателя 2 под этим пилоном 4. В качестве информации отмечается, что узел 1 должен быть окружен гондолой (на чертеже не показана) и что пилон 4 крепления содержит другой ряд узлов подвески (на чертеже не показаны), обеспечивающих подвешивание этого узла 1 под крылом летательного аппарата.
В нижеследующем описании условно буквой Х будет обозначено продольное направление турбореактивного двигателя 2, параллельное продольной оси 5 этого турбореактивного двигателя 2, буквой Y обозначено направление, поперечное по отношению к турбореактивному двигателю 2, и буквой Z - вертикальное направление или высота, при этом эти три направления X, Y и Z образуют между собой прямые углы.
С другой стороны, термины «передний» и «задний» следует рассматривать относительно направления движения летательного аппарата, осуществляемого в результате действия тяги, создаваемой турбореактивным двигателем 2, причем это направление схематично показано стрелкой 7.
На фиг.1 показана только жесткая конструкция 10 пилона 4 крепления. Другие не показанные конструктивные элементы этого пилона 4, такие как вторичная конструкция, обеспечивающая разделение и удержание систем и поддерживающая аэродинамические обтекатели, являются классическими элементами, идентичными или аналогичными элементам технических решений из предшествующего уровня техники, известных специалистам. По этой причине их подробное описание опускается.
Узел 1 оборудован также устройством (не показано) восприятия тяговых усилий, создаваемых турбореактивным двигателем 2, которое идентично или аналогично известным устройствам, поэтому его описание опускается.
В передней части турбореактивный двигатель 2 содержит большеразмерный корпус 12 компрессора, ограничивающий кольцевой канал 14 компрессора, и в сторону задней части содержит центральный корпус 16 меньшего размера, содержащий центральную рабочую часть этого турбореактивного двигателя. Разумеется, что, как известно, корпусы 12 и 16 неподвижно соединены друг с другом.
Как показано на фиг.1, отличительным признаком настоящего изобретения является то, что множество узлов 6а, 6b, 8 подвески двигателя содержит два передних узла 6а, 6b, каждый из которых выполнен с возможностью восприятия усилий, действующих в поперечном направлении Y, и то, что эти два передних узла 6а, 6b смещены относительно друг друга в вертикальном направлении Z.
В частности, первый передний узел 6а подвески соединен, с одной стороны, с передней частью жесткой конструкции 10 пилона 4 и, с другой стороны, с периферической кольцевой частью 18 корпуса 12 компрессора, предпочтительно с задней частью этой части 18, как схематично показано на фиг.1.
Кроме того, этот первый передний узел 6а подвески двигателя установлен на самом верхнем участке этой периферической кольцевой части 18, то есть он пересекается воображаемой плоскостью (не показана), определенной продольной осью 5 и направлением Z. В этой связи необходимо отметить, что вышеупомянутая воображаемая плоскость является плоскостью симметрии для первого переднего узла 6а подвески.
Как будет более детально показано далее, отмечается, что этот первый передний узел подвески выполнен с возможностью восприятия только усилий, действующих в направлении Y турбореактивного двигателя, но не в направлениях Х и Z.
Кроме того, второй передний узел 6b подвески двигателя соединен, с одной стороны, с передней частью жесткой конструкции 10 пилона 4 и, с другой стороны, с центральным корпусом 16 таким образом, что он находится под первым передним узлом 6а подвески. Кроме того, этот второй передний узел 6b подвески двигателя установлен на самом верхнем кольцевом участке центрального корпуса 16. В этой связи отмечается, что в представленном предпочтительном варианте выполнения оба передних узла 6а, 6b подвески смещены относительно друг от друга только в направлении Z, а не в направлениях Х и Y. Вместе с тем, само собой разумеется, что можно предусмотреть и такое смещение, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения.
Кроме того, это особенное положение второго узла 6b подвески предполагает, что он также пересекается вышеупомянутой воображаемой плоскостью, определяемой продольной осью 5 и направлением Z, при этом данная воображаемая плоскость тоже образует ось симметрии для этого второго переднего узла 6b подвески.
Как схематично показано стрелками на фиг.1, второй передний узел 6b подвески выполнен с возможностью восприятия только усилий, действующих в направлении Y и в направлении Z турбореактивного двигателя, а не усилий, действующих в направлении X.
Множество узлов 6а, 6b, 8 подвески двигателя дополнительно содержит единственный задний узел 8 подвески, на котором крепят, например, устройство восприятия тяговых усилий узла 1. Этот задний узел 8 подвески соединяют, с одной стороны, с задней частью центрального корпуса 16, предпочтительно на уровне заднего конца этого корпуса 16 и, с другой стороны, с жесткой конструкцией 10 пилона 4, предпочтительно на уровне ее по существу центральной части, если смотреть в направлении X.
Так же, как и второй передний узел 6b подвески, задний узел 8 подвески может иметь любую известную специалисту форму, например, соответствующую соединению при помощи бугелей и металлических крепежных элементов. Вместе с тем, этот задний узел 8 подвески выполнен с возможностью обеспечения восприятия усилий, действующих в трех направлениях X, Y и Z.
Следовательно, при наличии описанного выше множества узлов подвески двигателя восприятие усилий, действующих в направлении X, происходит при помощи заднего узла 8 подвески, восприятие усилий, действующих в направлении Y, происходит при помощи трех узлов 6а, 6b, 8 подвески и восприятие усилий, действующих в направлении Z, осуществляется через первый передний узел 6а подвески и задний узел 8 подвески.
С другой стороны, восприятие момента, действующего в направлении X, осуществляется совместно двумя передними узлами 6а, 6b подвески, восприятие момента, действующего в направлении Y, осуществляется совместно вторым передним узлом 6b подвески и задним узлом 8 подвески, и восприятие момента, действующего в направлении Z, осуществляется совместно тремя узлами 6а, 6b, 8 подвески двигателя.
Из фиг.1 и 2 видно, что в представленном предпочтительном варианте выполнения жесткая конструкция 10 пилона 4 крепления содержит центральный кессон 20, расположенный по существу вдоль направления X, а также передний кессон 22, соединенный с центральным кессоном 20 и расположенный по существу в вертикальном направлении Z.
В частности, центральный кессон 20, находящийся сзади переднего кессона 22, выполнен путем сборки нижнего 24 и верхнего 26 лонжеронов, соединенных между собой поперечными нервюрами 28, предпочтительно расположенными в плоскостях YZ. Лонжероны 24 расположены в плоскостях XY или в плоскостях, слегка наклоненных по отношению к последним. Как показано в качестве примера на фиг.2, верхний лонжерон 26 действительно находится в плоскости XY, тогда как передняя часть нижнего лонжерона 24 слегка наклонена вниз и назад, а задняя часть нижнего лонжерона 24 слегка наклонена вверх и назад. Именно на уровне сопряжения между передней и задней частями нижнего лонжерона 24, параллельными направлению Y, осуществляют соединение заднего узла 8 подвески с жесткой конструкцией 10.
При этом уточняется, что нижний лонжерон 24 и верхний лонжерон 26 могут быть выполнены, каждый, в виде единой детали или представлять собой сборку из нескольких участков лонжеронов, жестко скрепленных друг с другом.
С другой стороны, предпочтительно центральный кессон 20 закрывают с боков двумя боковыми стенками 30, 32, каждая из которых в основном находится в плоскости XZ.
Верхняя часть переднего кессона 22 находится в продолжении передней части центрального кессона 20.
Иначе говоря, передний кессон 22, выполненный по существу вдоль направления Z, содержит передний лонжерон 34 и задний лонжерон 36, расположенные параллельно направлению Y и соединенные между собой при помощи поперечных нервюр 38, предпочтительно расположенных в плоскостях XY. При этом следует отметить, что самая верхняя поперечная нервюра 38 образована передним концом верхнего лонжерона 26 центрального кессона 20, причем этот передний конец также закрывает сверху передний кессон 22. Точно так же вторая самая верхняя поперечная нервюра 38 образована передним концом нижнего лонжерона 24 центрального кессона 20.
Предпочтительно передний кессон 22 выполняют закрытым по бокам двумя боковыми стенками 30, 32, закрывающими также сбоку центральный кессон 20.
Таким образом, как и жесткая конструкция 10, рассматриваемая целиком, каждая из двух боковых стенок 30, 32 имеет общую L-образную форму, при этом основание L по существу ориентировано в направлении Z.
Если обратиться к фиг.3, где в качестве альтернативного варианта выполнения показана жесткая конструкция 10 пилона 4 крепления, то можно отметить, что передний кессон 22 может быть выполнен слегка сужающимся вперед в направлении Y. Кроме того, передний лонжерон 34 может иметь сечение общей С-образной формы, открытой в заднюю сторону, при этом обе ветви С соединяют таким образом, чтобы они входили в контакт и соответственно находились в продолжении двух краев верхнего лонжерона 26, сужающуюся форму которого можно выполнить путем обрезания каждого из этих двух краев. Кроме того, каждая из двух ветвей С также находится в продолжении одной из двух боковых стенок 30, 32, чтобы получить аэродинамическую непрерывность между передним лонжероном 34 и боковыми стенками 30, 32.
Благодаря такой сужающейся и закругленной спереди конструкции существенно уменьшаются возмущения вторичного потока, проходящего через кольцевой канал компрессора 14.
Что касается жесткой конструкции 10 пилона 4, и как показано на фиг.2, то необходимо отметить, с одной стороны, что первый передний узел 6а подвески предпочтительно соединяют с верхней частью переднего лонжерона 34, расположенной в плоскости YZ, и, с другой стороны, второй передний узел 6b подвески предпочтительно соединяют с самой нижней поперечной нервюрой 38, закрывающей снизу передний кессон 22.
Далее со ссылками на фиг.4-6 следует описание первого переднего узла 6а подвески, выполненного с возможностью восприятия только усилий, действующих в направлении Y.
Этот передний узел ба подвески прежде всего содержит первый металлический крепежный элемент 40, который, в случае необходимости, выполняют путем соединения нескольких металлических деталей и который неподвижно соединяют с передним лонжероном 34 переднего кессона 22 и в целом с жесткой конструкцией 10 пилона 4.
Первый металлический крепежный элемент 40 имеет симметрию относительно вертикальной воображаемой плоскости, проходящей через продольную ось 5 турбореактивного двигателя 2, и содержит, в частности, две пары 44 головок, расположенных соответственно по обе стороны от этой плоскости.
Каждая пара 44 головок содержит верхнюю головку 42а и нижнюю головку 42b, отстоящую от верхней головки в направлении Z, при этом каждая из этих двух головок 42а, 42b может быть двойной и располагается в плоскости XY. Кроме того, верхняя головка 42а содержит сквозное отверстие 44а, выполненное в направлении Z, и нижняя головка 42b также содержит сквозное отверстие 44b, тоже выполненное в направлении Z и напротив отверстия 44а.
С первым металлическим крепежным элементом 40 при помощи двух шаровых пальцев 48, каждый из которых имеет направление Z, соединен промежуточный металлический крепежный элемент 46, предпочтительно имеющий общую V-образную форму.
В частности, каждый из двух концов промежуточного металлического крепежного элемента 46 V-образной формы установлен на одной из двух пар 44 головок при помощи одного из двух шаровых пальцев 48, при этом шаровые пальцы расположены симметрично относительно вышеупомянутой воображаемой плоскости. В этой связи необходимо отметить, что эта воображаемая плоскость является также плоскостью симметрии для промежуточного металлического крепежного элемента 46.
Таким образом, на уровне каждой из двух пар 44 головок палец 48 проходит последовательно через отверстие 44а верхней головки 42а, сквозное отверстие 50, выполненное в соответствующем конце промежуточного металлического крепежного элемента 46, и, наконец, через отверстие 44b нижней головки 42b. Кроме того, вышеуказанное сквозное отверстие 50 выполняют с возможностью взаимодействия с шаровой опорой 52 пальца 48, как показано на фиг.5.
Таким образом, понятно, что наличие этих двух пальцев 48 позволяет получить два шаровых соединения, имеющих направление Z и расположенных симметрично относительно вышеуказанной вертикальной воображаемой плоскости.
На уровне сопряжения двух ветвей V, образующих промежуточный металлический крепежный элемент 46, передний узел 6а подвески содержит штифт 56, имеющий направление Х и соединенный с этим же промежуточным металлическим крепежным элементом 46, при этом через штифт 56 в диаметральном направлении проходит вертикальная воображаемая плоскость. Узел, образованный штифтом 56 и промежуточным металлическим крепежным элементом 46, имеет, таким образом, форму Y, нижняя ветвь которой направлена вперед в направлении X.
Штифт 56 установлен с зазором в направлении Х на втором металлическом крепежном элементе 58, соединенном с турбореактивным двигателем 2, и, в частности, с верхним участком периферической кольцевой части 18 корпуса 12 компрессора.
Иначе говоря, механическое соединение между штифтом 56 и вторым металлическим крепежным элементом 58 является соединением типа «monoball», то есть оно самостоятельно обеспечивает восприятие усилий, действующих в направлениях Y и Z, в то время как в направлении Х существует зазор. Следовательно, в случае необходимости, штифт 56 может очень ограниченно перемещаться скольжением в направлении Х относительно отверстия (не показано), через которое он проходит и которое выполнено в головке 60 второго металлического крепежного элемента 58, расположенной в плоскости YZ и, в случае необходимости, выполненной двойной.
Сочетание соединения типа «monoball» с зазором в направлении Х и двух шаровых опор, имеющих направление Z, позволяет первому переднему узлу 6а подвески вместе с другими узлами подвески воспринимать только усилия, действующие в направлении Y турбореактивного двигателя 2.
Разумеется, что специалист может вносить различные изменения в узел 1 двигателя для летательного аппарата, описанный выше исключительно в качестве не ограничительного примера. В этой связи необходимо, в частности, указать, что, хотя узел 1 двигателя был представлен в конфигурации, предназначенной для его подвески под крылом летательного аппарата, этот узел 1 можно представить и в другой конфигурации, которая позволяет производить его подвеску над этим крылом.
С другой стороны, можно также, естественно, предусмотреть и другую конфигурацию для узлов 6а, 6b, 8 подвески при условии, что каждый из передних узлов 6а, 6b подвески выполнен с возможностью, по меньшей мере, восприятия усилий, действующих в направлении Y турбореактивного двигателя 2. Например, второй передний узел 6b подвески может быть выполнен с возможностью восприятия усилий, действующих в трех направлениях X, Y и Z, при этом задний узел 8 подвески выполняют с возможностью восприятия только усилий, действующих в направлении Y и в направлении Z турбореактивного двигателя, но не усилий, действующих в направлении X.