Подвеска для подвешивания реактивного двигателя на стойке летательного аппарата
Изобретение относится к области авиации, более конкретно к подвеске для подвешивания реактивного двигателя на стойке летательного аппарата. Подвеска содержит лонжерон, имеющий платформу, выполненную со средствами для закрепления ее на указанной стойке и расположенную поперек оси двигателя, первый и второй боковые рычаги, каждый из которых соединен посредством первого штифта с лонжероном и посредством второго штифта с корпусом двигателя, и центральный рычаг. Второй боковой рычаг продолжен в области первого штифта посредством пальца, установленного с зазором в полости, выполненной в лонжероне для образования надежного резервного соединения. Центральный рычаг расположен между двумя боковыми рычагами и соединен посредством первого штифта с лонжероном и посредством второго штифта с указанным корпусом. При этом лонжерон содержит вилку для установки первого соединительного штифта центрального рычага, и указанный первый штифт отстоит от платформы для образования пространства между платформой и центральным рычагом. Упомянутое пространство образует указанную полость, в которую с зазором устанавливается палец второго бокового рычага при обычной работе. Технический результат заключается в упрощении конструкции подвески при одновременном увеличении ее прочности и надежности. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к области реактивных двигателей и, в частности, к их подвеске на конструкции летательного аппарата, который они приводят в движение.
Тяговый двигатель, такой как реактивный двигатель, может быть установлен в различных точках летательного аппарата путем закрепления на стойке или пилоне, имеющихся на конструкции летательного аппарата. Таким образом, он может быть подвешен под крылом, прикрепленным к фюзеляжу, обычно, на задней стороне, или установлен в хвостовой части с использованием подходящих крепежных средств. Назначением этих крепежных средств является обеспечение передачи механических сил между двигателем и конструкцией летательного аппарата. Нагрузки, которые необходимо учитывать, направлены в трех основных направлениях системы осей координат, связанной с двигателем. В частности, этими нагрузками являются вес двигателя вдоль вертикальной оси Z, его тяга вдоль оси X и боковые аэродинамические нагрузки вдоль поперечной оси Y. Передаваемые нагрузки также включают крутящий момент, снимаемый вокруг оси двигателя. Кроме того, эти средства должны амортизировать деформации, испытываемые двигателем на различных этапах полета, происходящих, например, в результате изменений размеров вследствие тепловых расширений или сжатий, без передачи этих деформаций к стойке.
Соединение между двигателем и стойкой обычно используется в случае турбовентиляторных двигателей посредством двух несущих плоскостей подвески, одной - в передней части двигателя на уровне промежуточного корпуса, а другой - в задней части. Каждая из подвесок предназначена для передачи нескольких сил. Например, одна из подвесок отвечает за прием или передачу боковых сил вдоль оси X и вертикальных сил вдоль оси Z, а также за прием крутящего момента двигателя вокруг оси X. Другая подвеска отвечает за передачу тяги, а также боковых и вертикальных сил на стойку летательного аппарата. Такая подвеска является изостатической.
Обычно подвеска содержит лонжерон, при необходимости - двойной лонжерон, закрепляемый с помощью болтов и соединенный с корпусом двигателя с помощью рычагов. В зависимости от их установки, рычаги поворачиваются вокруг своих концов на вилках или петлях, которые закреплены на корпусе двигателя и лонжероне, соответственно. Для обеспечения того, чтобы передача сил посредством рычагов была только осевой, т.е., вдоль оси рычагов, имеется поворотный подшипник для штифтов, проходящих через каждый конец рычагов. Этот тип крепления, в частности, обеспечивает амортизацию радиального и осевого расширений двигателя.
Ограничения, связанные с надежностью, также требуют наличия средств, которые компенсируют неисправность элемента, передающего силу. Таким образом, с этой целью подвески обычно выполняют с соединительными средствами, имеющими зазор, известными как резервные средства, которые начинают действовать в результате отсутствия зазора и надежно передают силы, если одна из передач нарушается вследствие поломки детали.
В патенте США №5860623 раскрыта задняя подвеска для подвешивания реактивного двигателя на стойке летательного аппарата, содержащая лонжерон, проходящий в поперечном направлении относительно оси двигателя и соединенный с помощью трех рычагов с корпусом двигателя. Лонжерон содержит платформу, имеющую средства для закрепления его на стойке посредством болтов. Он отличается первым и вторым боковыми рычагами, каждый из которых соединяется первым штифтом с лонжероном и вторым штифтом с фитингом, закрепленным на корпусе двигателя. Эти рычаги расположены на обеих сторонах оси двигателя. Центральный рычаг расположен между двумя боковыми рычагами и подобным образом соединяется посредством первого штифта с лонжероном и посредством второго штифта с фитингом. При обычной работе назначение этих трех рычагов заключается в передаче сил, направленных в вертикальном и боковом направлениях, а также крутящего момента на стойку.
Один из двух боковых рычагов содержит палец, который продолжает его в области первого штифта. Этот палец расположен с зазором в отверстии, выполненном в ребре лонжерона. Это ребро перпендикулярно к плоскости вращения рычага, и зазор является достаточным для перемещений рычага, который не должен заклиниваться при обычной работе. Эта установка является изостатической. Если возникает неисправность в соединении первого рычага или центрального рычага, то зазор исчезает в результате наклона двигателя вокруг осей двух других рычагов, и соединение остается изостатическим. Другие рычаги осуществляют передачу всех сил на эту подвеску.
Имеется второе соединение, надежное резервное соединение, между центральным рычагом и корпусом двигателя в виде соединительного штифта, который проходит как через центральный рычаг, так и через вилку, закрепленную на корпусе двигателя. Этот штифт устанавливается с зазором либо в рычаге, либо в вилке. Этот зазор исключается тем же способом, как указано выше, когда одно из других соединений нарушается, и силы, затем, передаются посредством остальных соединений.
Целью настоящего изобретения является создание подвески, которая выполняет те же функции, что и функции, описанные в указанном патенте, но которая является более простой в изготовлении при одновременном обеспечении удовлетворительных прочности и надежности.
В соответствии с настоящим изобретением создана подвеска для подвешивания реактивного двигателя на стойке летательного аппарата, содержащая лонжерон, имеющий платформу, выполненную со средствами для закрепления ее на указанной стойке и расположенную поперек оси двигателя, первый и второй боковые рычаги, каждый из которых соединен посредством первого штифта с лонжероном и посредством второго штифта с корпусом двигателя, причем второй боковой рычаг продолжен в области первого штифта посредством пальца, установленного с зазором в полости, выполненной в лонжероне для образования надежного резервного соединения, и центральный рычаг, расположенный между двумя боковыми рычагами и соединенный посредством первого штифта с лонжероном и посредством второго штифта с указанным корпусом, при этом лонжерон содержит вилку для установки первого соединительного штифта центрального рычага, и указанный первый штифт отстоит от платформы для образования пространства между платформой и центральным рычагом, причем это пространство образует указанную полость, в которую с зазором устанавливается палец второго бокового рычага при обычной работе.
Преимуществом данного изобретения является то, что не требуется установка специального ребра и его механическая обработка для образования углубления для резервного соединения. Это решение является преимущественным с точки зрения стоимости, а также с точки зрения веса.
В соответствии с другим отличительным признаком центральный рычаг соединяется посредством третьего штифта с лонжероном для образования резервного соединения. Это резервное соединение начинает работать, когда, в частности, первый соединительный штифт центрального рычага выходит из строя. В этом случае подвеска может оставаться изостатической.
В соответствии с другим отличительным признаком вилки, удерживающие первые соединительные штифты двух боковых рычагов и центрального рычага, вместе образуют деталь U-образного поперечного сечения с платформой. Таким образом, решение согласно настоящему изобретению позволяет изготовить лонжерон, упрощенная геометрия которого обеспечивает экономическое изготовление путем механической обработки.
Более подробное описание изобретения приведено ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют не ограничивающий пример варианта осуществления настоящего изобретения и на которых
фиг.1 - схематический вид подвески для подвешивания реактивного двигателя на летательном аппарате;
фиг.2 - вид в перспективе подвески согласно настоящему изобретению, причем рычаги находятся на месте, а штифты не показаны;
фиг.3 - вид спереди подвески;
фиг.4 - вид в разрезе по линии 4-4 с фиг.3;
фиг.5 - вид в разрезе по линии 5-5 с фиг.4 и
фиг.6-9 - иллюстрация работы надежных резервных соединений в различных ситуациях с поврежденными штифтами.
На фиг.1 показан трехчетвертной вид сзади, иллюстрирующий реактивный двигатель T, оборудованный средствами крепления к стойке (не показана) летательного аппарата. В частности, двигатель может быть закреплен на крыле летательного аппарата. В соответствии с этим расположением подвески двигатель содержит закрепляющее устройство 4 в передней части двигателя, которое закрепляется на промежуточном корпусе вентилятора. Он также содержит крепежное средство 1 в задней части, которое закрепляется на корпусе выхлопной трубы основного потока. Тяга принимается двумя штангами 2 и 3, которые расположены в продольном направлении на каждой стороне оси двигателя и закреплены на своих концах с одной стороны на втулке корпуса вентилятора, а с другой стороны на заднем крепежном устройстве.
Нижеприведенное описание относится к заднему крепежному устройству 1. Как показано на фиг.2 и 3, данное крепежное устройство содержит лонжерон 10 для закрепления на стойке или пилоне летательного аппарата и три рычага 20, 30, 40, соединяющие лонжерон 10 с вилками, которые закреплены на корпусе двигателя. Эти вилки не показаны.
Лонжерон 10 содержит платформу 11, выполненную с отверстиями для прохождения подходящих средств для закрепления ее на стойке, таких как болты. По существу эти средства известны. Лонжерон располагается перпендикулярно к оси двигателя. Его передняя поверхность, направленная к концу двигателя вверх по потоку относительно направления потока газов, содержит ушки 111 для закрепления штанг 2 и 3 для передачи тяги. По существу, это также известно.
Лонжерон 10 также выполнен с вилками 12, 13, 14 и 15 для установки штифтов, с помощью которых три рычага 20, 30, 40 поддерживаются и соединяются шарнирно. Эти вилки содержат верхний по потоку выступ и нижний по потоку выступ относительно направления потока газов. Различные верхние по потоку выступы преимущественно находятся в одной и той же плоскости, которая перпендикулярна плоскости платформы 11. Аналогично, нижние по потоку выступы находятся в одной и той же плоскости, которая параллельна плоскости верхних по потоку выступов. Это расположение обеспечивает изготовление лонжерона с относительно простой формой, поскольку он, по существу, состоит из трех плоскостей: первой плоскости, образующей платформу, второй плоскости, образующей верхние по потоку выступы, и третьей плоскости, образующей нижние по потоку выступы. Механическая обработка такой детали является более простой по сравнению с вариантами осуществления согласно предшествующему уровню техники. Первый боковой рычаг 20 соединяется на вилке 12 путем установки на первый штифт 21, который проходит через него, а также через два выступа вилки 12. Шарнир 20 закрепляется с помощью второго соединительного штифта 22 своим другим концом на вилке (не показано), закрепленной на фитинге корпуса двигателя.
Второй боковой рычаг 40 соединяется аналогично на вилке 14 путем установки на первый соединительный штифт 41, который проходит через него, а также через два выступа вилки 14. Рычаг закрепляется своим другим концом с помощью второго соединительного штифта 42 на вилке (не показано), закрепленной на фитинге корпуса двигателя.
Третий рычаг, упоминаемый как центральный рычаг 30, расположен между двумя боковыми рычагами на одной и той же поперечной плоскости, как и последние два. Рычаг 30 соединяется аналогично на вилке 13 путем установки на первый штифт 31, который проходит через него, а также через два выступа вилки 13. Кроме того, рычаг закрепляется с помощью второго соединительного штифта 32 на расстоянии от первого штифта 31 на вилке (не показано), закрепленной на фитинге корпуса двигателя.
Как видно из сечения на фиг.4, которое выполнено в области соединения, обеспечиваемого штифтом 31, этот штифт расположен в отверстиях, просверленных в двух выступах вилки 13 и рычага 30 в виде втулок 31a, 31b и 31c, соответственно. Наружная поверхность втулки 31c является сферической. Следовательно, рычаг 30 может поворачиваться не только вокруг штифта 31, но также вокруг оси, которая перпендикулярна и которая проходит через центр втулки 31c. По существу, это поворотное соединение хорошо известно.
Хотя на чертежах проиллюстрировано только соединение со штифтом 31, другие соединения рычагов со штифтами 21, 41, 22, 32, 42, соответственно, также являются поворотными соединениями. Эти соединения являются необходимыми, когда требуется, чтобы передача сил проходила только через штифт рычагов, и когда требуется, чтобы подвеска была изостатической.
Ниже будет описано резервное надежное соединение.
Второй рычаг 40 продолжен в области первого штифта 41 посредством пальца 43, который образует угол с этим рычагом, как показано на фиг.5. Палец 43 содержит часть, которая расположена между концом центрального рычага 30 в области его первого штифта 31 и платформой 11. На фиг.4 также показано положение части пальца 43 при обычной работе. Первый зазор выполнен между верхней частью центрального рычага и пальцем. Второй зазор выполнен между пальцем и платформой. При обычной работе во время всех этапов работы двигателя эти зазоры сохраняются. Форма пальца и форма верхней части рычага обеспечивают изменение их относительного углового расположения при обычной работе, не исключая эти зазоры.
Второе надежное резервное соединение обеспечивается соединением между центральным рычагом 30 и надежным резервным штифтом 33. Этот штифт 33 проходит через выступы вилки 15 и через плечо центрального рычага 30. Это плечо расположено в области второго соединительного штифта центрального рычага. Таким образом, рычаг 30 имеет приблизительно форму V, как показано на чертеже. В отличие от других штифтов никакая сила не передается этим штифтом 33 при обычной работе, благодаря зазору, который имеется между штифтом и каждым из центрального рычага 30 и вилки 15.
Работа надежных соединений описана со ссылкой на фиг.6-9. Поврежденный элемент обозначен крестом.
Фиг.6 иллюстрирует ситуацию, в которой передача сил посредством первого бокового рычага 20 нарушена. Кроме того, зазор вокруг резервного штыря 33 отсутствует. Центральный рычаг 30 образует жесткое соединение. Стрелки использовались для изображения направления составляющих сил, передаваемых двумя действующими рычагами. Передача, нарушенная боковым рычагом, осуществляется центральным рычагом.
Фиг.7 иллюстрирует ситуацию, в которой второй штифт 32 центрального рычага сломан. Резервное соединение между пальцем 43 и лонжероном активизируется из-за отсутствия зазора. Передача, нарушенная центральным рычагом, осуществляется вторым рычагом 40. Стрелки показывают направление составляющих сил, передаваемых двумя действующими рычагами.
Фиг.8 иллюстрирует ситуацию, в которой передача вторым боковым рычагом 40 нарушена. Зазор второго резервного соединения 33 вокруг центрального рычага 30 отсутствует. Это соединение активизируется. Силы, направленные на соединения, принимаются центральным рычагом.
Фиг.9 иллюстрирует ситуацию, в которой центральный рычаг 30 сломан на стороне лонжерона. Зазор второго резервного соединения 33 отсутствует. Это соединение активизируется.
1. Подвеска для подвешивания реактивного двигателя на стойке летательного аппарата, содержащая лонжерон, имеющий платформу, выполненную со средствами для закрепления ее на указанной стойке и расположенную поперек оси двигателя, первый и второй боковые рычаги, каждый из которых соединен посредством первого штифта с лонжероном и посредством второго штифта с корпусом двигателя, причем второй боковой рычаг продолжен в области первого штифта посредством пальца, установленного с зазором в полости, выполненной в лонжероне для образования надежного резервного соединения, и центральный рычаг, расположенный между двумя боковыми рычагами и соединенный посредством первого штифта с лонжероном и посредством второго штифта с указанным корпусом, при этом лонжерон содержит вилку для установки первого соединительного штифта центрального рычага, и указанный первый штифт отстоит от платформы для образования пространства между платформой и центральным рычагом, причем это пространство образует указанную полость, в которую с зазором устанавливается палец второго бокового рычага при обычной работе.
2. Подвеска по п.1, в которой указанный зазор устраняется, когда нарушена передача сил, посредством второго штифта центрального рычага.
3. Подвеска по п.1, в которой центральный рычаг соединен посредством третьего штифта с лонжероном для образования второго надежного резервного соединения.
4. Подвеска по п.3, в которой зазор второго резервного соединения устраняется, когда нарушена передача сил, посредством первого бокового рычага или второго бокового рычага.
5. Подвеска по п.3, в которой зазор второго резервного соединения устраняется, когда нарушена передача сил, посредством первого штифта центрального рычага.
6. Подвеска по п.1, в которой вилки, удерживающие первые соединительные штифты двух боковых рычагов и центрального рычага, вместе образуют деталь U-образного поперечного сечения с платформой.
7. Подвеска по п.1, в которой соединения рычагов с лонжероном или корпусом представляют собой поворотные соединения.
