Переднее устройство подвески турбореактивного двигателя к пилону крепления на летательном аппарате
Изобретение относится к области авиастроения, более конкретно к переднему устройству подвески турбореактивного двигателя на пилоне крепления к летательному аппарату. Устройство содержит верхнюю силовую арматуру (101) и нижнюю силовую арматуру (102), первичные точки (103, 108) крепления, связывающие упомянутую верхнюю силовую арматуру с упомянутой нижней силовой арматурой, и вторичные точки (109, 110, 111) крепления, предназначенные для соединения нижней силовой арматуры с турбореактивным двигателем. Вектор (V) восприятия усилий тяги, результирующий, с одной стороны, точку схождения (С1) первичных векторов (v1, v'1), проходящих через первичные точки крепления (103, 108), связывающие верхнюю силовую арматуру с нижней силовой арматурой, а с другой стороны, точку (С2) схождения вторичных векторов (v2, v'2), проходящих через вторичные точки крепления (109, 110, 111), связывающие нижнюю силовую арматуру с турбореактивным двигателем, проходит вдоль оси (А) этого турбореактивного двигателя. Технический результат направлен на создание устройства крепления, позволяющего передавать усилия тяги турбореактивного двигателя на пилон, не подвергая двигатель воздействию изгибающих усилий. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
Предлагаемое изобретение относится к устройству узла подвески, связывающего турбореактивный двигатель с пилоном его крепления на летательном аппарате. Говоря более конкретно, предлагаемое изобретение относится к устройству переднего узла подвески, способного воспринимать усилия тяги, которым подвергается турбореактивный двигатель летательного аппарата.
Турбореактивный двигатель может быть установлен в различных местах летательного аппарата при помощи пилона крепления, принадлежащего конструкции этого летательного аппарата. Так, например, турбореактивный двигатель может быть подвешен посредством такого пилона крепления под нижней поверхностью крыла летательного аппарата, или может быть закреплен по бокам его фюзеляжа, или может быть установлен в задней части этого летательного аппарата на уровне его заднего вертикального оперения. Средства подвески, связывающие пилон крепления с турбореактивным двигателем, выполняют функцию обеспечения передачи механических усилий между этим турбореактивным двигателем и несущей конструкцией летательного аппарата.
Усилия, передаваемые на несущую конструкцию летательного аппарата при помощи средств подвески, главным образом представляют собой усилия тяги турбореактивного двигателя, которые ориентированы параллельно к оси этого турбореактивного двигателя, боковые усилия, связанные, в частности, с порывами ветра, воздействию которых подвергается турбореактивный двигатель и летательный аппарат в целом, и вертикальные усилия, связанные с массой данного турбореактивного двигателя. В то же время средства подвески должны поглощать деформации турбореактивного двигателя, связанные, например, с изменениями его размерных характеристик, возникающих вследствие теплового расширения или сжатия в процессе осуществления различных фаз полета летательного аппарата.
Обычно средства подвески турбореактивного двигателя на пилоне крепления на летательном аппарате содержат переднее устройство подвески и заднее устройство подвески.
В частности, известны средства подвески, при помощи которых центральный кожух турбореактивного двигателя закрепляется на пилоне крепления посредством переднего устройства подвески и заднего устройства подвески. В этом случае переднее устройство подвески воспринимает усилия тяги турбореактивного двигателя, а также боковые и вертикальные усилия. Что касается заднего устройства подвески, то оно воспринимает только боковые и вертикальные усилия.
Другие средства подвески содержат переднее средство подвески, располагающееся между пилоном крепления двигателя и кожухом вентилятора, которое воспринимает боковые и вертикальные усилия, и заднее устройство подвески, располагающееся между пилоном крепления двигателя и центральным кожухом двигателя, которое воспринимает усилия тяги, боковые усилия и вертикальные усилия. При этом восприятие усилий тяги осуществляется посредством двух длинных рычагов, связывающих упомянутое заднее устройство подвески с передней частью центрального кожуха двигателя.
Вследствие наличия усилий тяги турбореактивного двигателя и, говоря более конкретно, вследствие восприятия упомянутых усилий тяги средствами подвески и пилоном крепления, упомянутый турбореактивный двигатель подвергается значительному изгибу, который создает тенденцию к сокращению срока службы этого турбореактивного двигателя.
В данном изобретении делается попытка предложить устройство подвески турбореактивного двигателя к пилону крепления, имеющее возможность воспринимать усилия тяги турбореактивного двигателя и передавать эти усилия на пилон крепления, не подвергая при этом турбореактивный двигатель воздействию существенных изгибающих усилий.
Для этого в данном изобретении предлагается переднее устройство подвески, связывающее пилон крепления с кожухом вентилятора турбореактивного двигателя, для которого вектор восприятия усилий тяги, результирующий различные точки подвески между упомянутым устройством подвески и турбореактивным двигателем, непосредственно совпадает с осью этого турбореактивного двигателя. Переднее устройство подвески в соответствии с предлагаемым изобретением содержит некоторую промежуточную деталь, располагающуюся под основной деталью этого переднего устройства подвески турбореактивного двигателя. Эта промежуточная деталь связана с основной деталью подвески при помощи первой системы подвески, точка схождения которой находится на оси турбореактивного двигателя. В то же время эта промежуточная деталь связана с турбореактивным двигателем при помощи второй системы подвески, точка схождения которой также располагается на оси двигателя, но находится спереди по потоку по отношению к точке схождения первой системы подвески. Переднее устройство подвески в соответствии с предлагаемым изобретением ведет себя так, как если бы тяга турбореактивного двигателя передавалась между двумя точками схождения систем подвески упомянутого переднего устройства подвески, то есть вдоль оси турбореактивного двигателя, и, следовательно, без создания минимального изгиба этого турбореактивного двигателя, причем момент сил, естественно, полностью воспринимается пилоном крепления двигателя. Вторая система подвески, связывающая упомянутую промежуточную деталь с турбореактивным двигателем, содержит, например, систему тяг и рычагов в передней части и траверсу в задней части. Под выражением "передняя" и "задняя" здесь следует понимать ориентацию элементов по отношению к направлению поступательного движения летательного аппарата, снабженного таким турбореактивным двигателем. Промежуточная деталь в соответствии с предлагаемым изобретением, вследствие наличия траверсы и системы тяг и рычагов, связывающая эту деталь, с одной стороны, с турбореактивным двигателем, а с другой стороны - с основной деталью переднего устройства подвески, имеет специфическую кинематику, которая позволяет обеспечить передачу усилий тяги вдоль оси турбореактивного двигателя. Геометрические характеристики переднего устройства подвески двигателя в соответствии с предлагаемым изобретением исследовались и формировались таким образом, чтобы результирующая различных точек крепления совпадала с осью турбореактивного двигателя для того, чтобы этот турбореактивный двигатель не подвергался воздействию каких бы то ни было изгибающих усилий.
Таким образом, объектом предлагаемого изобретения является переднее устройство подвески турбореактивного двигателя к пилону крепления на летательном аппарате, имеющее возможность воспринимать усилия тяги этого турбореактивного двигателя, отличающееся тем, что это устройство содержит верхнюю силовую арматуру, нижнюю силовую арматуру, первичные точки крепления, связывающие упомянутую верхнюю силовую арматуру с упомянутой нижней силовой арматурой, и вторичные точки крепления, связывающие нижнюю силовую арматуру с турбореактивным двигателем, причем вектор восприятия усилий тяги, результирующий, с одной стороны, точку схождения первичных векторов, проходящих через первичные точки крепления, а с другой стороны, точку схождения вторичных векторов, проходящих через вторичные точки крепления, и передающее усилия тяги от турбореактивного двигателя к пилону крепления, проходит вдоль оси турбореактивного двигателя.
Здесь под точкой крепления следует понимать любое точечное средство подвески, позволяющее обеспечить связь в строго определенной точке одного силового элемента с другим.
В соответствии со специфическими примерами реализации переднего устройства подвески по данному изобретению упомянутое устройство может содержать все или часть следующих дополнительных характеристик:
- точка схождения первичных векторов расположена на оси турбореактивного двигателя;
- точка схождения вторичных векторов расположена на оси турбореактивного двигателя;
- точка схождения первичных векторов расположена по потоку позади точки схождения вторичных векторов;
- переднее устройство подвески содержит первичные средства подвески, снабженные по меньшей мере одним передним первичным рычагом и по меньшей мере одним задним первичным рычагом таким образом, чтобы связать в двух первичных точках крепления упомянутую верхнюю силовую арматуру и упомянутую нижнюю силовую арматуру;
- переднее устройство подвески содержит вторичные средства подвески, снабженные по меньшей мере одним передним вторичным рычагом и по меньшей мере двумя задними вторичными рычагами таким образом, чтобы связать в трех вторичных точках крепления упомянутую нижнюю силовую арматуру с кожухом вентилятора турбореактивного двигателя;
- два упомянутых задних вторичных рычага установлены на нижней силовой арматуре посредством траверсы;
- верхняя силовая арматура также связана с кожухом вентилятора турбореактивного двигателя.
Предлагаемое изобретение очевидно из раскрытого ниже описания примера его осуществления, приводимого со ссылками на фигуры чертежей, на которых:
Фиг.1 - схематический вид сбоку переднего устройства подвески двигателя в соответствии с предлагаемым изобретением;
Фиг.2 - схематический вид сзади переднего устройства подвески двигателя в соответствии с предлагаемым изобретением;
Фиг.3А, 3Б и 3В - схематические виды связи между пилоном крепления двигателя, устройством подвески в соответствии с предлагаемым изобретением и турбореактивным двигателем летательного аппарата.
На Фиг.1 и 2 схематически представлен пилон 3 крепления двигателя, жестко связанный с кожухом 2 вентилятора турбореактивного двигателя 1. Этот пилон 3 крепления двигателя связан с упомянутым кожухом 2 вентилятора этого двигателя при помощи переднего устройства 100 подвески в соответствии с предлагаемым изобретением.
Это переднее устройство 100 подвески двигателя содержит верхнюю силовую арматуру 101 и нижняя силовая арматура 102 располагается под этой верхней силовой арматурой 101. Верхняя силовая арматура 101 классическим образом закреплена, с одной стороны, на пилоне 3 крепления двигателя, а с другой стороны, на задней конструкции 4 кожуха 2 вентилятора этого двигателя. Говоря более конкретно, верхняя силовая арматура 101 установлена неподвижным образом на пилоне 3 крепления, располагающемся над упомянутой верхней силовой арматурой 101. Связь между этой верхней силовой арматурой 101 и центральной частью 6 задней конструкции 4 кожуха 2 вентилятора обеспечивается при помощи двух рычагов 5 (на Фиг.1 можно видеть только один из этих рычагов). Задняя часть 4 кожуха 2 вентилятора имеет полукруглую форму вдоль верхнего контура круглой цилиндрической части турбореактивного двигателя. Задняя часть 4 кожуха 2 вентилятора имеет, по существу, форму перевернутой буквы U, причем основание этой U-образной формы образует центральную часть 6 и каждая ветвь 7 этой U-образной формы прилегает к правой или левой боковым поверхностям цилиндрической части турбореактивного двигателя 1.
В соответствии с предлагаемым изобретением верхняя силовая арматура 101 связана с нижней силовой арматурой 102 при помощи первичных средств 103, 108 подвески. Например, как это показано на Фиг.1 и 2, верхняя силовая арматура 101 связана с нижней силовой арматурой 102 при помощи системы первичных рычагов 103, 108. Говоря более конкретно, два задних первичных рычага 103 связывают задний конец 104 верхней силовой арматуры 101 с задним концом 105 нижней силовой арматуры 102. Что касается переднего конца 106 верхней силовой арматуры 101, то он связан с передним концом 107 нижней силовой арматуры 102 при помощи двух передних первичных рычагов 108 (на Фиг.1 и 2 можно видеть только один передний первичный рычаг).
Передние первичные рычаги 108 и задние первичные рычаги 103 образуют первичные точки крепления 103, 108, связывающие верхнюю силовую арматуру 101 с нижней силовой арматурой 102.
Как это схематически представлено на Фиг.3А, первичные векторы (v1, v'1), проходящие через первичные точки крепления 103, 108 между верхней силовой арматурой 101 и нижней силовой арматурой 102 переднего устройства подвески 100 в соответствии с предлагаемым изобретением, сходятся в направлении первичной точки схождения С1, располагающейся на оси А данного турбореактивного двигателя 1.
Что касается нижней силовой арматуры 102, то она непосредственно связана с задней конструкцией 4 кожуха 2 вентилятора турбореактивного двигателя 1 при помощи вторичных средств подвески 109, 110, 111. Эти вторичные средства подвески 109, 110, 111 содержат передний вторичный рычаг 109, связывающий передний конец 107 нижней силовой арматуры 102 с задней конструкцией 4 кожуха 2 вентилятора турбореактивного двигателя 1. Говоря более конкретно, передний вторичный рычаг 109 установлен на центральной части 6 задней конструкции 4 кожуха 2 вентилятора. Вторичные средства подвески 109, 110, 111 содержат, в то же время, траверсу 110, располагающуюся на уровне заднего конца 105 нижнего рычага 102. Эта траверса 110 связывает два задних вторичных рычага 111 с базовой частью 8 двух ветвей 7 задней конструкции 4 кожуха 2 вентилятора. Использование траверсы 110 позволяет обеспечить монтаж в соответствии с одной единственной степенью свободы для тяги двигателя, тогда как цилиндрическая форма турбореактивного двигателя 1 заставляет устанавливать два задних боковых вторичных рычага 111. Таким образом, каждый задний вторичный рычаг 111 связан с той или с другой, то есть с правой или с левой, боковой поверхностью турбореактивного двигателя 1. Задние вторичные рычаги 111 связывают задний конец 105 нижней силовой арматуры 102 с передней частью турбореактивного двигателя 1. Траверса 110 требует, чтобы усилия, передаваемые каждым из задних вторичных рычагов 111, были идентичными и чтобы система, образованная траверсой 110 и задним вторичным рычагом 111, была нечувствительной к возможным деформациям турбореактивного двигателя 1.
Как это схематически представлено на Фиг.3Б, вторичные средства 109, 110, 111 подвески образуют вторичные точки крепления, связывающие нижнюю силовую арматуру 102 переднего устройства 100 подвески двигателя в соответствии с предлагаемым изобретением с этим турбореактивным двигателем 1. Вторичные векторы (v2, v'2), проходящие через вторичные точки крепления 109, 110, 111, сходятся во вторичной точке С2 схождения, располагающейся на оси А турбореактивного двигателя 1. Эта вторичная точка С2 схождения располагается по потоку перед первичной точкой С1 схождения по отношению к направлению поступательного перемещения летательного аппарата, снабженного турбореактивным двигателем 1.
Как это схематически представлено на Фиг.3В, вектор V восприятия усилий тяги, результирующий переднее устройство 100 подвески двигателя в соответствии с предлагаемым изобретением, обеспечивает перенос вторичной точки С2 схождения в направлении первичной точки С1 схождения и совпадает с осью А турбореактивного двигателя 1. Этот вектор V, предназначенный для восприятия усилий тяги Р, не вызывает какого бы то ни было изгиба турбореактивного двигателя 1. Вектор V восприятия усилий тяги компенсирует усилия тяги Р турбореактивного двигателя 1 на оси этого турбореактивного двигателя 1, причем момент сил на кожухе 2 вентилятора этого турбореактивного двигателя 1 при этом является нулевым.
1. Переднее устройство (100) подвески турбореактивного двигателя (1) на пилоне (3) крепления к летательному аппарату, имеющее возможность воспринимать усилия тяги этого турбореактивного двигателя, отличающееся тем, что это устройство содержит верхнюю силовую арматуру (101), нижнюю силовую арматуру (102), первичные точки (103, 108) крепления, связывающие упомянутую верхнюю силовую арматуру с упомянутой нижней силовой арматурой, и вторичные точки (109, 110, 111) крепления, предназначенные для соединения нижней силовой арматуры с турбореактивным двигателем, причем вектор (V) восприятия усилий тяги, результирующий с одной стороны точку схождения (С1) первичных векторов (v1, v'1), проходящих через первичные точки крепления, а с другой стороны точку схождения вторичных векторов (v2, v'2), проходящих через вторичные точки крепления, проходит вдоль оси (А) этого турбореактивного двигателя, при этом переднее устройство подвески имеет возможность передавать усилия тяги от турбореактивного двигателя к пилону его крепления.
2. Переднее устройство подвески по п.1, отличающееся тем, что точка (С1) схождения первичных векторов (v1, v'1) расположена на оси турбореактивного двигателя.
3. Устройство подвески по п.1, отличающееся тем, что точка (С2) схождения вторичных векторов (v2, v'2) расположена на оси турбореактивного двигателя.
4. Устройство подвески по любому из пп.2 и 3, отличающееся тем, что точка (С1) схождения первичных векторов (v1, v'1) располагается по потоку позади точки схождения вторичных векторов (v2, v'2).
5. Устройство подвески по п.2, отличающееся тем, что это устройство содержит первичные средства (103, 108) подвески, снабженные по меньшей мере одним передним первичным рычагом (108) и по меньшей мере одним задним первичным рычагом (103) таким образом, чтобы связать в двух первичных точках крепления упомянутую верхнюю силовую арматуру и упомянутую нижнюю силовую арматуру.
6. Устройство подвески по п.3, отличающееся тем, что это устройство содержит вторичные средства (109, 110, 111) подвески, снабженные по меньшей мере одним передним вторичным рычагом (109) и по меньшей мере двумя задними вторичными рычагами (111) таким образом, чтобы иметь возможность связать в трех вторичных точках крепления упомянутую нижнюю силовую арматуру с кожухом (2) вентилятора турбореактивного двигателя.
7. Устройство подвески по п.6, отличающееся тем, что два упомянутых задних вторичных рычага установлены на нижней силовой арматуре посредством траверсы (110).
8. Устройство подвески по п.1, отличающееся тем, что упомянутая верхняя силовая арматура также может быть связана с кожухом вентилятора турбореактивного двигателя.
9. Система, образованная турбореактивным двигателем и передним устройством его подвески по п.1.
