ЗАДНИЙ УЗЕЛ ПОДВЕСКИ ДВИГАТЕЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА СО СДВОЕННОЙ СЕРЬГОЙ И СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЙ УЗЕЛ Российский патент 2011 года по МПК F02C7/20 B64D27/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к креплению двигателя летательного аппарата на стойке крепления для подвески турбореактивного двигателя под крылом или над крылом летательного аппарата.

В частности, изобретение относится к заднему узлу подвески двигателя, содержащему только две серьги и обеспечивающему отказобезопасность за счет сдвоенной конструкции.

Уровень техники

В летательных аппаратах стойка крепления предназначена для образования соединительной промежуточной конструкции между двигателем, таким как турбореактивный двигатель, и крылом летательного аппарата. Она обеспечивает передачу на конструкцию летательного аппарата усилий, создаваемых турбореактивным двигателем, и позволяет также осуществлять прокладку топливных трубопроводов, электрических, гидравлических и воздушных систем между двигателем и летательным аппаратом.

На фиг.1 показана силовая установка 1 летательного аппарата, предназначенная для крепления под крылом 2 летательного аппарата и содержащая двигатель, такой как турбореактивный двигатель 3, расположенный вдоль оси АА и содержащий в передней части корпус 4 вентилятора, ограничивающий проточную часть вентилятора, затем корпус рабочей зоны турбореактивного двигателя и корпус выходного устройства.

В дальнейшем термины «передний» и «задний» условно следует рассматривать по отношению к направлению движения летательного аппарата от действия тяги, создаваемой турбореактивным двигателем 3, и это направление схематично показано стрелкой 5. Следует отметить, что силовая установка 1 должна быть расположена в гондоле (не показана).

Кроме того, силовая установка 1 содержит стойку 6 крепления, представляющую собой продольный элемент, расположенный вдоль главного направления, параллельного оси АА, или имеющий небольшой наклон относительно этого направления. Для обеспечения передачи усилий стойка 6 обычно содержит жесткую конструкцию, часто типа кессона, то есть содержащую ребра, образованные элементами в виде балок и соединенные панелями.

На жесткой конструкции стойки 6 установлена монтажная система 7, 8 и 9, предназначенная для соединения с ней турбореактивного двигателя 3. Эта система содержит по меньшей мере два узла подвески двигателя, как правило, по меньшей мере один передний узел 7 подвески и по меньшей мере один задний узел 8 подвески. Кроме того, монтажная система содержит устройство 9 восприятия тяговых усилий, создаваемых турбореактивным двигателем 3, выполненное, например, в виде двух боковых тяг, соединенных одним концом с задней частью корпуса 4 вентилятора турбореактивного двигателя 3, а другим концом - с крепежной точкой, расположенной между передним узлом 7 подвески и задним узлом 8 подвески. Другая крепежная система (не показана) обеспечивает подвеску этой силовой установки 1 под крылом 2 летательного аппарата.

Обычно задний узел 8 подвески двигателя воспринимает нагрузку от боковых вертикальных и поворотных перемещений двигателя 3. Кроме того, для соблюдения условия безопасности требуется резервное крепление. Так, задний узел подвески обычно содержит крепежную балку, две трехточечные серьги и одну двухточечную серьгу, как описано, например, в документе US 6330995.

Недостатком данного решения является то, что наличие двухточечной серьги утяжеляет устройство, а расстояние между стойкой и двигателем должно оставаться в заданных пределах, обусловленных конструкцией силовых установок.

Раскрытие изобретения

Изобретение направлено на создание конструкции заднего узла подвески двигателя, позволяющей облегчить устройство при сохранении его характеристик с точки зрения обеспечения безопасности.

Одним из объектов изобретения является узел подвески двигателя, содержащий первое крепежное устройство или балку, предназначенную для соединения со стойкой крепления, и две трехточечные серьги, представляющие собой треугольные металлические крепежные элементы. Балка снабжена П-образной вилкой с двумя проушинами, между которыми установлена серьга. В каждой проушине вилки образованы четыре крепежных отверстия, по возможности расположенные вдоль одной линии. Каждое крепежное отверстие, образованное в одной проушине, расположено напротив соответствующего отверстия, образованного в другой проушине. Предпочтительно только две пары противолежащих отверстий соответствуют двум отверстиям каждой серьги. Предпочтительно проушины соединены с серьгами посредством четырех крепежных пальцев.

Третье крепежное отверстие предназначено для соединения с вилкой, расположенной со стороны двигателя. Предпочтительно треугольник, образованный тремя отверстиями каждой серьги, является равнобедренным.

Монтаж узла подвески двигателя предполагает использование соединительных пальцев, предпочтительно установленных шарнирно, для соединения двух серег при помощи четырех крепежных точек балки; при этом используют два соединительных пальца, предпочтительно сдвоенных, установленных шарнирно и с радиальным зазором, для соединения узла подвески двигателя с вилкой двигателя, которая предпочтительно тоже является сдвоенной.

Предпочтительно, чтобы соединительные пальцы, взаимодействующие с третьим отверстием, имели сдвоенную конструкцию, выполненную из двух коаксиально расположенных частей.

Согласно изобретению каждая серьга имеет двойную конструкцию и содержит две треугольные части, предпочтительно одинаковой толщины, в которых выполнены три крепежных отверстия, при этом указанные части прилегают одна к другой, то есть установлены рядом друг с другом в плоскости монтажа.

Другим объектом изобретения является силовая установка, в которой задний узел подвески двигателя содержит серьги сдвоенной конструкции в соответствии с настоящим изобретением, причем указанные серьги соединены с проушинами первого устройства посредством четырех соединительных пальцев.

Предпочтительно, чтобы задний узел подвески был соединен с двигателем при помощи сдвоенных вилок.

Краткое описание чертежей

Особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на чертежи.

На фиг.1 (уже описана) схематично показана часть силовой установки летательного аппарата, вид сбоку;

на фиг.2 показан узел подвески двигателя согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения;

на фиг.3А и 3В показаны соединительные пальцы узла подвески двигателя в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Задний узел подвески в соответствии с настоящим изобретением выполнен по принципу соединения тремя точками со стойкой и двумя точками с двигателем для восприятия вертикальных и боковых усилий и крутящего момента от двигателя. Предпочтительно узел подвески в соответствии с настоящим изобретением имеет симметричную конструкцию.

Кроме того, внесенные в конструкцию изменения в соответствии с настоящим изобретением предполагают, что характеристики отказобезопасности крепления двигателя не ухудшаются. А именно, поломка одного из крепежных элементов компенсируется наличием другого элемента. Действительно, первостепенной функцией стойки во время работы самолета является соблюдение строгих критериев надежности.

Как показано на фиг.2, узел 10 подвески в соответствии с настоящим изобретением является узлом типа «двойного бумеранга», расположенным перпендикулярно или почти перпендикулярно оси АА двигателя 3. Указанный узел содержит два по существу треугольных металлических крепежных элемента или трехточечные серьги 12 и 12', образующие радиальную монтажную плоскость, по существу перпендикулярную оси АА. Каждая из серег 12 и 12' обеспечивает крепление в одной точке со стороны двигателя 3 и в двух точках со стороны стойки 6, при этом одна из четырех точек крепления со стороны стойки 6 во время нормальной работы не задействована, но позволяет компенсировать возможный отказ одной из трех других точек. Предпочтительно обе серьги 12 и 12' имеют одинаковую форму и конструкцию и являются зеркально симметричными по отношению к содержащей ось АА двигателя 3 плоскости, перпендикулярной монтажной плоскости.

Крепление в соответствии с настоящим изобретением осуществляют посредством балки 14, соединенной со стойкой 6 или являющейся ее неотъемлемой частью и обеспечивающей соединение серег. Балка 14 содержит вилку П-образной формы с двумя проушинами 16а и 16b, между которыми могут заходить металлические крепежные элементы (серьги 12 и 12') для осуществления крепления. Предпочтительно размеры металлических крепежных элементов (серег 12 и 12') и расстояние между проушинами 16а и 16b определены поворотом этих серег, который должен быть свободным для обеспечения возможности осевого перемещения двигателя (связанного, например, с тепловым расширением). По существу, балка 14 имеет обычную конструкцию; в частности, ее форму, размеры и компоновку известным образом определяют и формируют в зависимости от размеров двигателя 3 и стойки 6, а также от типа летательного аппарата.

Соединение балки 14 с серьгами 12 и 12' осуществляют посредством входящих в отверстия и взаимодействующих с каждым из элементов 12, 12' и 16 пальцев 18, предпочтительно образующих шаровые шарниры. Точно так же, серьги 12 и 12' соединяют с вилками (не показаны) со стороны двигателя 3 при помощи соединительных пальцев 20, установленных с образованием шарового шарнира.

Таким образом, как указано выше, в каждой серьге 12 и 12' имеются три отверстия, расположенных по углам каждого треугольника. Так, первое отверстие 22, выполненное в каждой из серег 12 и 12', предназначено для внешнего крепления к балке 14. От этого первого отверстия 22 отходит первое плечо вдоль вилки 16 балки 14 в сторону второго отверстия 24 крепления на балке 14, а от балки 14 в сторону третьего отверстия 26 отходит второе плечо для соединения с вилкой двигателя 3. Длина вторых плеч соответствует расстоянию между двигателем 3 и стойкой 6.

Таким образом, в балке 14 выполнены находящиеся друг против друга четыре отверстия для первых 22 и 22' и вторых 24 и 24' точек крепления. Предпочтительно четыре крепежных отверстия в проушинах 16а и 16b балки 14 выполнены вдоль одной линии из соображений изостатического монтажа. Эти четыре крепежных отверстия предпочтительно являются единственными отверстиями, выполненными в проушинах 16а и 16b.

Во время нормальной работы первая серьга 12 и второе плечо второй серьги 12' работают на восприятие вертикальных и боковых усилий, а также нагрузок от крутящего момента двигателя 3. При этом одно из вторых отверстий 24' не задействовано и остается в состоянии «выжидания», при этом пять других отверстий воспринимают любую нагрузку. Отверстие 24', находящееся в состоянии выжидания, начинает работать в случае возможной поломки крепежного пальца 18 или отказа проушины вилки 16а, 16b балки 14 (не задействованным отверстием может быть, разумеется, также первое отверстие 22).

Кроме того, согласно изобретению каждая серьга 12 и 12' имеет двойную конструкцию, то есть металлический крепежный элемент 12 выполнен из двух частей 12а и 12b, состыкованных по радиальной монтажной плоскости, то есть прилегающих друг к другу. Обе части 12а и 12b образуют две полусерьги, имеющие такие же размеры, что и серьги 12 и 12' за исключением толщины, которая предпочтительно является одинаковой для каждой из двух частей. Соединение этих двух полусерег 12а и 12b можно осуществить, например, заклепками или винтами, однако предпочтительно затягивание посредством крепежных пальцев 18, 20 (то есть при помощи гаек шаровых опор, установленных в не показанные на чертеже расточные отверстия серег). Причем на уровне проушин 16а и 16b и вилок со стороны двигателя обеспечивается отсутствие смещения элементов 12а и 12b друг относительно друга. В этом случае соединение двух частей каждой серьги 12 и 12' не требует никаких других средств жесткого соединения.

Таким образом, возможная поломка одной серьги 12, 12' компенсируется за счет резервного элемента: если в одном из элементов 12а или 12b возникает проблема, другой элемент воспринимает все усилия и обеспечивает выполнение соответствующей функции. Естественно, полусерьги 12а и 12b имеют соответствующую толщину.

Предпочтительно вилки со стороны двигателя, не показанные на чертеже, тоже выполнены сдвоенными для компенсации возможной поломки.

Согласно изобретению на уровне третьих отверстий 26, 26' крепежные пальцы 20 также выполнены сдвоенными для компенсации возможной поломки.

Возможны два варианта конструкции сдвоенных соединительных пальцев 20. Согласно первому варианту, аналогично описанной выше двойной конструкции серег 12 и 12', соединительный палец 20 образован двумя цилиндрическими оболочками 20а и 20b, не допускающими при работе какого-либо люфта, как показано на фиг.3А. Предпочтительно дублируют только соединительный палец 20; в соответствующем гнезде может быть установлен, например, простой шаровой шарнир 28. Следует отметить, что при расчете размеров этой конструкции необходимо учитывать, что каждая часть 20а и 20b пальца 20 во время нормальной работы задействована и испытывает усталостные напряжения.

Другой вариант показан на фиг.3В, где шаровой шарнир отсутствует. Палец 30 выполнен с радиальным зазором между двумя его частями 30a и 30b, поэтому при нормальной работе работает только наружный палец 30b. Вместе с тем любой осевой зазор убирается при помощи средств затягивания. В данном случае размеры пальцев 30 тоже рассчитаны для действующих на них нагрузок.

Кроме вышеупомянутых преимуществ, следует отметить, что конфигурация в соответствии с настоящим изобретением позволяет получить заданную высоту между крепежными точками 22, 26 и, следовательно, расстояние между двигателем 3 и стойкой 4, превышающее расстояние, обеспечиваемое существующими известными узлами подвески. Кроме того, в узле 10 подвески сокращено количество деталей, что позволяет получить выигрыш в весе.

Кроме того, за счет исключения пятой точки крепления на уровне стойки легче изменять расстояния между первым и вторым отверстиями. По существу для трехточечной серьги 12 оптимальное распределение нагрузки получается при расстоянии между отверстиями 22 и 24 первого плеча, идентичном расстоянию между отверстиями 22 и 26 другого плеча, то есть при образовании тремя отверстиями равнобедренного треугольника. Благодаря предложенной конструкции можно увеличить расстояние между отверстиями 22 и 24 первого плеча в зависимости от расстояния между стойкой и двигателем (то есть в зависимости от необходимого размера второго плеча).

Эти дополнительные преимущества получают без снижения уровня безопасности, поскольку поломки вилки со стороны двигателя, пальцев со стороны двигателя и серег компенсируются их резервными деталями, а поломки пальцев со стороны балки и вилки со стороны балки компенсируются за счет пальца, находившегося в состоянии выжидания, при этом передача усилий между серьгами становится, кроме того, очень «чистой».

Узел подвески двигателя, расположенный между двигателем и стойкой его крепления, содержит первое крепежное устройство и две серьги в форме треугольника с тремя отверстиями в каждой, образующими равнобедренный треугольник. Первое крепежное устройство выполнено с возможностью соединения со стойкой и снабжено двумя проушинами, каждая из которых содержит по четыре находящихся друг против друга крепежных отверстия, выровненных по одной линии. Первое крепежное устройство и каждая серьга соединены между собой посредством соединительных пальцев, расположенных в двух отверстиях каждой серьги и в соответствующих отверстиях крепежного устройства. Третье отверстие в серьге предназначено для соединения с вилкой, расположенной со стороны двигателя. Каждая серьга имеет сдвоенную конструкцию, выполненную из двух частей идентичной формы, состыкованных друг с другом в направлении, перпендикулярном отверстиям. Другое изобретение группы относится к силовой установке летательного аппарата, содержащей стойку крепления и двигатель, соединенный со стойкой при помощи указанного выше узла подвески. Изобретения позволяют снизить вес узла подвески двигателя без снижения его надежности. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Узел подвески двигателя, расположенный между двигателем и стойкой его крепления, содержащий первое крепежное устройство, выполненное с возможностью соединения со стойкой и снабженное двумя проушинами, каждая из которых содержит по четыре находящихся напротив друг друга крепежных отверстия, выровненных по одной линии, и две серьги в форме треугольника с тремя отверстиями в каждой, образующими равнобедренный треугольник, при этом первое крепежное устройство и каждая серьга соединены между собой посредством соединительных пальцев, расположенных в двух отверстиях каждой серьги и в соответствующих отверстиях крепежного устройства, а третье отверстие в серьге предназначено для соединения с вилкой, расположенной со стороны двигателя, причем каждая серьга имеет сдвоенную конструкцию, выполненную из двух частей идентичной формы, состыкованных друг с другом в направлении, перпендикулярном отверстиям.

2. Узел подвески по п.1, в котором каждая проушина первого устройства содержит только четыре отверстия.

3. Узел подвески по п.1, содержащий четыре соединительных пальца, соединяющих две серьги с проушинами первого устройства.

4. Узел подвески по п.1, дополнительно содержащий соединительные пальцы, взаимодействующие с третьим отверстием.

5. Узел подвески по п.4, в котором соединительные пальцы, взаимодействующие с третьим отверстием, имеют сдвоенную конструкцию, выполненную из двух коаксиально расположенных частей.

6. Узел подвески по п.5, в котором между двумя частями соединительных пальцев сдвоенной конструкции имеется радиальный зазор.

7. Узел подвески по п.3, в котором соединительные пальцы установлены посредством шарового шарнира.

8. Силовая установка летательного аппарата, содержащая стойку крепления и двигатель, соединенный со стойкой при помощи заднего узла подвески по п.3.

9. Силовая установка по п.8, в которой задний узел подвески соединен с двигателем при помощи сдвоенных вилок.