СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖА ДВИГАТЕЛЯ НА ПИЛОНЕ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
METHOD AND DEVICE FOR MOUNTING ENGINE ON AIRCRAFT PYLON

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области газотурбинных двигателей, таких как турбореактивные или турбовинтовые двигатели, и касается их установки на самолете. В частности, изобретение применяют для монтажа двигателя на пилоне, неподвижно соединенном с самолетом.
Уровень техники
В рамках решений, касающихся расположения тяговых двигателей, было предложено соединять двигатели с фюзеляжем, в частности, сзади при помощи пилонов. Предпочтительно подвеска двигателей содержит раму, образующую интерфейс с пилоном, и конструкцию соединения рамы с двигателем. Следует отметить, что соединение рамы с пилоном содержит пару горизонтальных осей, неподвижно соединенных с пилоном, которые закреплены в проушинах, неподвижно соединенных с рамой, как показано на фиг.1. Этот тип устройства облегчает установку оборудования, а также обеспечивает сбалансированное восприятие усилий. Кроме того, он позволяет устанавливать двигатель на пилоне, который может иметь наклон, в частности, вверх по отношению к горизонтали.
Однако в этом случае возникает проблема во время установки двигателя на самолете; эту операцию называют также оснащением самолета. Монтаж двигателя на самолете уже сам по себе является сложной операцией, так как подвеска и пилон должны быть соединены друг с другом очень точно. Точность положения двигателя относительно самолета имеет большое значение как с точки зрения механики, так и с точки зрения аэродинамики и характеристик самолета. Отмечается, что соединение между двигателем и пилоном, ориентация двигателя, а также соединительная конструкция требуют наличия элементов подвески, предварительно установленных на двигателе перед операцией монтажа на самолете.
В этой конфигурации операция подъема двигателя требует также совмещения двух перемещений: сначала вертикального поступательного перемещения двигателя, чтобы поднять его точно на требуемую высоту, затем горизонтального поступательного перемещения сзади вперед, чтобы элементы подвески двигателя, неподвижно соединенные с пилоном, то есть принадлежащие к пилону, правильно совместились с подвесками. Поскольку подъемная система состоит из подъемного моста и грузовых стропов, эта операция рискует привести к повреждению элементов подвески на пилоне, что может повлечь за собой дополнительное выведение самолета из эксплуатации. Элементы подвески, неподвижно соединенные с пилоном, могут содержать горизонтальные оси и, возможно, мягкие выступы для демпфирования вибраций.
Способы монтажа двигателя с подъемом при помощи стропов и посредством вертикальных и горизонтальных поступательных перемещений сами по себе известны. Пример рабочих операций описан в патентной заявке WO2012172208, поданной на имя настоящего заявителя. Решение, предложенное в этом документе, не позволяет решить проблему защиты некоторых элементов самолета.
Раскрытие изобретения
Заявитель поставил перед собой задачу решить эту проблему и снизить риски повреждения, связанные с монтажом двигателей на самолетах.
Эту задачу можно решить при помощи способа в соответствии с изобретением.
Способ монтажа двигателя на пилоне летательного аппарата, содержащем элементы подвески двигателя, неподвижно соединенные с пилоном, при этом двигатель неподвижно соединен с рамой подвески, при помощи которой его подвешивают к пилону, при этом способ содержит этап подъема двигателя в вертикальном направлении до пилона, затем этап стыковки с пилоном путем перемещения двигателя в другом направлении, отличается тем, что предварительно на пилоне путем крепления на упомянутых элементах подвески крепят промежуточную деталь, имеющую интерфейс, предназначенный для взаимодействия с соответствующим интерфейсом, предусмотренным на раме, таким образом, чтобы зафиксировать раму в положении относительно промежуточной детали после стыковки с пилоном.
Предпочтительно оба интерфейса расположены таким образом, чтобы стыковку можно было осуществлять путем поступательного перемещения перпендикулярно к оси двигателя, и поступательное перемещение стыковки предпочтительно осуществляют в горизонтальной плоскости. Чтобы гарантировать стыковку без столкновения, раму направляют и фиксируют в положении относительно промежуточной детали при помощи центровочных штифтов, предусмотренных на одном из двух интерфейсов, при этом штифты взаимодействуют с отверстиями, выполненными на другом интерфейсе. Способ крепления содержит этап крепления рамы на промежуточной детали после фиксирования рамы в положении относительно промежуточной детали.
Объектом изобретения является также устройство для осуществления способа. Оно содержат раму и промежуточную деталь, при этом рама выполнена с возможностью крепления на двигателе при помощи соединительной конструкции, и промежуточная деталь выполнена с возможностью крепления на пилоне независимо от рамы. Предпочтительно это устройство содержит также средство крепления рамы на промежуточной детали. Это средство крепления содержит, в частности, болты, соединяющие раму с промежуточной деталью.
Чтобы облегчить стыковку, устройство содержит средство фиксирования рамы в положении на промежуточной детали. Согласно другом признаку, промежуточная деталь устройства содержит средства, такие как проушины, выполненные с возможностью взаимодействия с элементами подвески, такими как оси, неподвижно соединенные с пилоном.
Объектом изобретения является также комплекс из летательного аппарата и двигателя, при этом двигатель закреплен на наклоненном вверх пилоне при помощи вышеупомянутого устройства.
Описание фигур
Изобретение, его другие задачи, детали, отличительные признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего подробного описания варианта осуществления изобретения, представленного исключительно в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи, на которых:
Фиг. 1 - узел, образованный двигателем и пилоном соединения с фюзеляжем самолета.
Фиг. 2 - конструкция крепления двигателя на пилоне, имеющая недостатки, которые позволяет устранить изобретение.
Фиг. 3 - вид в перспективе в разборе конструкции для осуществления заявленного способа.
Фиг. 4 - двигатель с показом только рамы конструкции.
Фиг. 5 - фаза монтажа двигателя на пилоне в соответствии с изобретением.
Подробное описание варианта осуществления изобретения
На фиг. 1 показан двигатель 1, например, типа ʺopen rotorʺ, с поворотной гондолой, которая в данном случае показана без воздушных винтов. Двигатель установлен на пилоне 3, который выполнен с возможностью крепления на не показанном фюзеляже самолета, образуя не равный нулю угол с горизонтальной плоскостью. На фиг. 2 представлен пример рамы 5 подвески, разработанной заявителем и обеспечивающей крепление двигателя 1 на пилоне 3. Двигатель, в данном случае типа ʺopen rotorʺ, показан схематично в виде передней цилиндрической части, символизирующей газогенератор, и задней цилиндрической части большего диаметра, символизирующей силовую турбину. Не капотированные винты, как правило, два винта противоположного вращения, не показаны. Рама 5 продолжена со стороны двигателя соединительной конструкцией со стойками 51, 53, соединяющими площадку 54 или эквивалентный элемент рамы с различными точками крепления на двигателе, находящимися на конструктивных элементах картера, таких как каркас газогенератора спереди и задний картер, в котором установлены винты. На противоположной стороне площадки находятся средства крепления на пилоне. В данном случае речь идет о радиальных проушинах 55, расположенных коаксиально в линию, в которые вводят коаксиальные оси 31, образующие элементы подвески, неподвижно соединенные с пилоном, который на фиг. 2 представлен только этими осями. Оси 31 являются частью пилона и образуют средства крепления двигателя на пилоне.
Не показанные средства обеспечивают передачу осевых усилий между двигателем и пилоном. Кроме того, стойка 57 площадки, перпендикулярная к ней и содержащая одну из проушин 55, действует как плечо рычага, поворотной осью которого является общая ось проушин 55. Она позволяет воспринимать вертикальные усилия, передаваемые двигателем на пилон, в частности, вес двигателя. Эта стойка 57 площадки установлена на пилоне таким образом, чтобы препятствовать любому вращению площадки вокруг осей 31. Пилон может содержать кессонную конструкцию, на которой закреплены оси 31, и интерфейс, выполненный с возможностью установки стойки площадки. Обтекатель пилона 3, показанный на фиг. 1, устанавливают на кессонной конструкции после соединения рамы 5 с кессонной конструкцией.
Согласно варианту монтажа, который вначале рассматривался заявителем, но от которого он впоследствии отказался, раму сначала крепят на двигателе при помощи соединительной конструкции, затем весь узел устанавливают на пилоне. Для этого двигатель укладывают, например, на транспортной тележке, которую подводят по существу под дистальный конец пилона, затем двигатель крепят на подъемнике, таком как подъемный мост, и вертикально перемещают, чтобы поднять его по существу на высоту осей 31, см. стрелку Fv. Подъемник содержит, например, поперечину в виде горизонтальной балки, один конец которой соединяют стропами с картером силовой турбины, а противоположный конец соединяют стропами с картером газогенератора. Таким образом, двигатель можно перемещать, сохраняя его горизонтальную ось.
Однако, с учетом того, что пилон 3 образует не равный нулю угол с горизонтальной плоскостью, простого подъема двигателя, то есть только поступательного перемещения снизу вверх, недостаточно. Действительно, перемещению рамы 5 мешает пилон и, в частности, элементы подвески, содержащие оси 31 пилона. Следовательно, подъем двигателя должен привести раму в положение на расстоянии от осей 31, после чего необходимо осуществить поступательное перемещение в направлении пилона, чтобы приблизить двигатель к пилону. В частности, в данном случае относительные положения двигателя и пилона должны обеспечивать простое горизонтальное перемещение вдоль оси хх двигателя, см. стрелку Fh. Для этого оси 31 необходимо расположить коаксиально с осями проушин 55. Во время этого поступательного перемещения, которое представляет собой этап стыковки с пилоном, необходимо избегать столкновения рамы 5 с осями 31, которые могут быть повреждены, учитывая массу перемещаемого узла, что может потребовать ремонта пилона. Ремонт пилона влечет за собой значительные дополнительные расходы.
Этот предусмотренный ранее вариант монтажа не является удовлетворительным: риск повреждения осей 31 пилона во время перемещений является слишком большим; кроме того подъем сопровождается несколькими перемещениями в разных направлениях, что усложняет монтаж и требует наличия устройства для горизонтального перемещения подъемника по меньшей мере в двух направлениях.
Заявитель нашел решение для преодоления этих недостатков. Оно представлено на фиг. 3, 4 и 5.
Заявленное устройство содержит раму 6 и промежуточную деталь 7. Рама 6, в свою очередь, содержит площадку 64 или эквивалентный элемент, продолженную со стороны двигателя соединительной конструкцией 61, 63.
Эта соединительная конструкция образована, например, задними креплениями 61 на заднем картере, в котором находятся винты в случае ʺopen rotorʺ, и передними креплениями 63 на каркасе газогенератора. Соединительная конструкция не входит в объем изобретения, и ее подробное описание опускается. Она может быть любой конструкцией, обеспечивающей по меньшей мере функцию крепления рамы на двигателе.
Со стороны, противоположной соединительной конструкции, рама 6 содержит также средство, обеспечивающее крепление на пилоне при помощи промежуточной детали 7. Площадка 64 рамы выполнена с возможностью соединения с промежуточной деталью 7 и крепления на ней при помощи любого соответствующего разъемного средства, например, винтов или болтов. На фиг. 4 показаны винты 66 в положении для завинчивания в соответствующие отверстия, выполненные в площадке промежуточной детали 7.
Промежуточная деталь 7 содержит площадку или эквивалентный элемент 74 со стороны рамы, выполненный с возможностью соединения и крепления на раме 6. Например, площадка 74 может иметь плоские поверхности, образующие опорные поверхности для соответствующий плоских поверхностей площадки 64 рамы. Промежуточная деталь 7 выполнена со стороны пилона с возможностью установки на элементах подвески двигателя, неподвижно соединенных с пилоном, и, в частности, на осях 31 этих элементов подвески. Этот последний интерфейс содержит две проушины 75, выполненные с возможностью установки в них осей 31. В случае необходимости, это соединение может содержать мягкие выступы, например, блоки из эластомерного материала или из плетеного металла, позволяющего демпфировать вибрации двигателя, передаваемые на кабину самолета. Мягкий выступ может быть установлен между осью 31 пилона и проушиной 75 промежуточной детали 7. Согласно этому варианту выполнения, промежуточная деталь оснащена стойкой 77, функцией которой является восприятие вертикальных усилий, передаваемых двигателем на пилон. Эта стойка 77 закреплена на пилоне таким образом, чтобы препятствовать любому вращению промежуточной детали 7 вокруг осей 31, неподвижно соединенных с пилоном.
На площадке 64 рамы предусмотрены центровочные штифты 67, выполненные с возможностью взаимодействия с соответствующими центровочными отверстиями (не показаны), выполненными на площадке 74 промежуточной детали 7, чтобы облегчать монтаж и установку на место двигателя на пилоне. В альтернативном варианте центровочные штифты можно предусмотреть на площадке промежуточной детали, а соответствующие центровочные отверстия можно предусмотреть на площадке рамы.
Монтаж осуществляют при помощи следующих операций.
Сначала крепят раму 6 на двигателе, когда он еще находится на земле. Промежуточную деталь 7 крепят на пилоне 3, вводя его оси в проушины 75 промежуточной детали и стойку 77 в гнездо на пилоне. Таким образом, положение промежуточной детали 7 вокруг осей 31 определено: оно предупреждает любое вращение.
После этого двигатель, оснащенный рамой 6, располагают по существу напротив свободного дистального конца пилона. Двигатель ориентируют вокруг его оси таким образом, чтобы расположить свободный интерфейс его площадки 64 параллельно свободному интерфейсу площадки 74 промежуточной детали. Как показано на фиг. 5, двигатель поднимают вертикальным поступательным движением по стрелке Tv до уровня промежуточной детали 7, уже находящейся на месте на пилоне. Затем двигатель перемещают перпендикулярно к его оси путем горизонтального поступательного движения по стрелке Th в направлении промежуточной детали 7. Предпочтительно центровочные штифты 67 располагаются параллельно горизонтальному направлению поступательного перемещения таким образом, чтобы каждый из них по существу совместился с осью соответствующего центровочного отверстия, выполненного на площадке 74 промежуточной детали 7. Таким образом, центровочные штифты и отверстия обеспечивают правильное позиционирование рамы относительно промежуточной детали во время горизонтального поступательного движения. Когда обе площадки 64 и 74 входят друг с другом в контакт и упираются друг в друга, благодаря соответствию форм интерфейсов рамы и промежуточной детали, можно соединить обе площадки друг с другом при помощи винтов 66.
Иначе говоря, промежуточная деталь 7 имеет интерфейс, выполненный с возможностью взаимодействия с соответствующим интерфейсом, предусмотренным на раме 6, таким образом, чтобы обеспечивать фиксирование рамы в положении относительно промежуточной детали по завершении этапа стыковки с пилоном. Благодаря этому фиксированию, соответствующие площадки 64 и 74 рамы и промежуточной детали можно соединить друг с другом без риска их относительного перемещения во время операции соединения, в частности, без риска случайного проскальзывания одной площадки на другой, когда устанавливают на место винты. Во время операции соединения достаточно удерживать подъемный механизм в положении конца стыковки. Возможное случайное незначительное перемещение подъемного механизма относительно пилона не приведет к перемещению рамы 6 на промежуточной детали 7, благодаря взаимодействию двух интерфейсов.
В варианте осуществления, представленном в настоящей заявке, интерфейс промежуточной детали 7 содержит площадку 74 и отверстия (не показаны), соответствующие центровочным штифтам 67. Соответствующий интерфейс рамы 6 содержит площадку 64 и центровочные штифты 67. Разумеется, оба интерфейса можно выполнить по-другому, и они могут не содержать площадок и/или центровочных штифтов, лишь бы это позволяло позиционировать раму относительно промежуточной детали по завершении этапа стыковки с пилоном. Например, вместо площадки промежуточной детали 7 можно предусмотреть поверхность, содержащую выступающую часть, и вместо площадки рамы можно предусмотреть поверхность, содержащую часть в виде выемки, в которую заходит выступающая часть.
Таким образом, заявленное решение обеспечивает простой в осуществлении монтаж двигателей, сводит до минимума риск повреждения элементов подвески двигателя, неподвижно соединенных с пилоном, в частности, благодаря промежуточной детали, крепление которой на пилоне не создает особых проблем и может быть осуществлено в оптимальных условиях безопасности для пилона.