ДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2012 года по МПК B64D27/26 

Настоящее изобретение относится к двигательной установке для летательного аппарата.

Из уровня техники (см. фиг.1) известна двигательная установка для летательного аппарата, содержащая:

- турбореактивный двигатель 1, содержащий капот 3 вентилятора и капот 5 двигателя;

- пилон 7 для поддержки указанного турбореактивного двигателя; и

- устройство для подвески указанного турбореактивного двигателя под указанным пилоном 7, содержащее соединительные штанги 9 передней подвески, проходящие между указанным капотом 3 вентилятора и указанным пилоном 7 в плоскости, по существу, перпендикулярной оси А указанного турбореактивного двигателя 1, соединительные штанги 11 задней подвески, проходящие между задней частью 13 указанного капота 5 двигателя и указанным пилоном 7 в плоскости, по существу, перпендикулярной оси А указанного турбореактивного двигателя, и воспринимающую силу тяги соединительную штангу 15, проходящую между передней частью 17 указанного капота 5 двигателя и указанным пилоном 7 в плоскости, содержащей ось А указанного турбореактивного двигателя.

В этой системе, известной из уровня техники, основные силы, создаваемые турбореактивным двигателем при обычной работе, представляют собой, с одной стороны, силу F тяги (см. фиг.2) и, с другой стороны, аэродинамическую силу, приложенную к воздухозаборнику (не показан), расположенному перед капотом 3 вентилятора, которая создает момент М, показанный на фиг.1, в центре тяжести G турбореактивного двигателя.

Противодействующие силы, позволяющие уравновесить силу F тяги и момент М, главным образом, представляют собой: противодействующую силу R1, приложенную соединительными штангами 9 передней подвески к капоту 3 вентилятора и направленную вниз, противодействующую силу R2, приложенную соединительными штангами 11 задней подвески к задней части 13 капота 5 двигателя, и противодействующую силу R3, приложенную воспринимающей силу тяги соединительной штангой 15 к передней части 17 капота 5 двигателя.

Сила R2, приложенная к задней части 13 капота 5 двигателя, действует на заднюю часть турбореактивного двигателя в виде сдвигающих сил, которые стремятся деформировать вал двигателя и, таким образом, оказывают неблагоприятное влияние на рабочие характеристики указанного двигателя и особенно на его износ.

Главная задача настоящего изобретения состоит в устранении этого недостатка.

Эта задача достигнута созданием двигательной установки для самолета, содержащей:

- турбореактивный двигатель, содержащий капот вентилятора и капот двигателя;

- пилон для поддержки указанного турбореактивного двигателя и

- устройство для подвешивания указанного турбореактивного двигатели под указанным пилоном, содержащее соединительные штанги передней подвески, проходящие между указанным капотом вентилятора и указанным пилоном в плоскости, по существу, перпендикулярной оси указанного турбореактивного двигателя, соединительные штанги задней подвески, проходящие между задней частью указанного капота двигателя и указанным пилоном в плоскости, по существу, перпендикулярной оси указанного турбореактивного двигателя, и воспринимающую силу тяги соединительную штангу, проходящую между передней частью указанного капота двигателя и указанном пилоном в плоскости, содержащей ось указанного турбореактивного двигателя, отличающейся тем, что указанное подвешивающее устройство также содержит дополнительную соединительную штангу, проходящую между указанным капотом вентилятора и указанным пилоном в направлении, по существу, параллельном направлению оси указанного турбореактивного двигателя.

Наличие этой дополнительной соединительной штанги обеспечивает возможность передачи в переднюю часть турбореактивного двигателя, т.е. в зону капота вентилятора и передней части капота двигателя, большей части противодействующих сил, приложенных подвешивающим устройством к турбореактивному двигателю.

Таким образом, противодействующие силы, переданные соединительными штангами задней подвески, уменьшаются, в результате чего снижается опасность деформации вала двигателя.

Согласно другим дополнительным отличительным особенностям заявленной двигательной установки:

- все указанные соединительные штанги соединены с соответствующими им элементами поворотными шарнирами; такая конструкция обеспечивает изостатическую подвеску турбореактивного двигателя, т.е. подвеску, которая лишь блокирует все степени свободы (перемещения в трех пространственных направлениях и вращения вокруг этих трех направлений) турбореактивного двигателя относительно пилона. Значение такого изостатического соединения, с одной стороны, состоит в том, что оно обеспечивает возможность достоверного определения характера (направления и интенсивности) сил, переданных через каждую соединительную штангу, и таким образом, обеспечивает возможность задания совершенно точного размера этих соединительных штанг, и, с другой стороны, в том, что оно не создает напряжения, вызванного тепловым расширением;

- направления указанных соединительных штанг передней подвески являются по существу радиальными относительно оси указанного турбореактивного двигателя;

- указанные соединительные штанги передней подвески размещены, по существу, симметрично относительно, по существу, вертикальной плоскости, содержащей ось указанного турбореактивного двигателя;

- направления указанных соединительных штанг задней подвески, по существу, параллельны друг другу;

- направление одной из указанных соединительных штанг задней подвески является, по существу, радиальным относительно оси указанного турбореактивного двигателя;

- направление указанных соединительных штанг задней подвески имеет наклон относительно вертикали;

- по меньшей мере одна из указанных амортизирующей соединительной штанги и дополнительной соединительной штанги имеет наклон относительно оси указанного турбореактивного двигателя.

Направления каждой из соединительных штанг подвески согласно изобретению точно определены посредством вычислительных инструментов, которые обычно имеются у специалистов и используются для измерения конструкций, в настоящем случае для расчета конструкции, обеспечивающей равномерное распределение сил между всеми соединительными штангами.

Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения будут очевидны после ознакомления со следующим описанием и иллюстрациями на приложенных чертежах, на которых:

- на фиг.1 и 2 схематично представлен вид сбоку двигательной установки, известной из уровня техники, упомянутой в преамбуле настоящего описания;

- на фиг.3 в аксонометрии схематично представлена двигательная установка согласно изобретению;

- на фиг.4 в аксонометрии представлена часть двигательной установки, показанной на фиг.3, иллюстрирующая область, в которой пилон указанной двигательной установки присоединен к капоту вентилятора двигателя;

- на фиг.5, подобно фиг.2, схематично представлен вид сбоку двигательной установки согласно изобретению с действующими силами;

- на фиг.6 схематично представлено сечение по линии VI-VI двигательной установки, показанной на фиг.5; и

- на фиг.7 схематично представлено сечение по линии VII-VII двигательной установки, показанной на фиг.5.

На всех этих чертежах одинаковые номера позиций обозначают одинаковые или похожие элементы или группы элементов.

Как показано на фиг.3 и 4, двигательная установка согласно изобретению содержит переднюю подвеску, образованную двумя соединительными штангами 9, расположенными между капотом 3 вентилятора и пилоном 7, заднюю подвеску, образованную двумя соединительными штангами 11, расположенными между задней частью 13 капота 5 двигателя и пилоном 7, и воспринимающую силу тяги соединительную штангу 15, установленную между передней частью 17 капота 5 двигателя и пилоном 7.

Двигательная установка согласно изобретению также содержит дополнительную соединительную штангу 19, установленную между капотом 3 вентилятора и пилоном 7 и проходящую в направлении, по существу, параллельном направлению оси двигателя.

Как показано на фиг.4, эта дополнительная соединительная штанга 19 прикреплена к капоту 3 вентилятора между двумя соединительными штангами 9 передней подвески.

Все вышеуказанные соединительные штанги соединены с соответствующими им элементами (капотом 3 вентилятора, капотом 5 двигателя и пилоном 7) поворотными шарнирами, т.е. имеющими три степени свободы.

Таким образом, между пилоном 7 и двигателем 1 обеспечено изостатическое соединение, позволяющее точно определить характер (интенсивность и направление) сил, переданных через эти соединительные штанги.

На фиг.3 показана прямая тройка ортов X, Y, Z, представляющих указанные три направления в пространстве, которые необходимы для дальнейших объяснений.

Направление Х указанных ортов параллельно оси А двигателя, направление Y указанных ортов перпендикулярно оси указанного двигателя и горизонтально, а направление Z указанных ортов перпендикулярно оси двигателя и вертикально.

Как указано в преамбуле настоящего описания, основные силы, создаваемые турбореактивным двигателем 1 относительно пилона 7 при обычной работе, представляют собой, с одной стороны, силу F тяги, направленную в переднюю сторону турбореактивного двигателя в направлении Х (см. фиг.5), и, с другой стороны, момент М, направленный по часовой стрелке вокруг оси Y.

В ответ на эти силы пилон 7 прикладывает к капоту 3 вентилятора через дополнительную соединительную штангу 19 силу R1a, направленную, по существу, в направлении Х в переднюю сторону турбореактивного двигателя 1.

Пилон 7 также прикладывает к капоту 3 через указанные две соединительные штанги 9 противодействующую силу R1b, направленную в вертикальном направлении Z в нижнюю сторону турбореактивного двигателя 1.

Пилон 7 также прикладывает к передней части 17 капота 5 двигателя через воспринимающий силу тяги соединительный стержень 15 силу противодействия R3, в значительной степени противодействующую силе F тяги.

Противодействующие силы, передаваемые соединительными штангами 11 задней подвески, намного меньше по сравнению с силами двигательной установки, известной из уровня техники.

Дополнительный соединительный стержень 19, в частности, выполнен с возможностью восприятия большей части сил, создаваемых моментом М, при этом соединительные штанги 11, со своей стороны, должны воспринимать только те силы, которые происходят от вращения двигателя и боковых перемещений двигателя (моменты вокруг осей Х и Z и сила, ориентированная в направлении Y).

Таким образом, соединительные штанги 11 задней подвески больше не должны принимать на себя значительную вертикальную противодействующую силу R2, которая существует в известном устройстве (см. фиг.2), созданную моментом М вращения турбореактивного двигателя вокруг оси Y.

Таким образом, очевидно, что изобретение обеспечивает возможность передачи в зону капота 3 вентилятора и передней части 17 капота 5 двигателя большей части противодействующих сил, приложенных подвешивающим устройством к турбореактивному двигателю 1; в результате задняя часть 13 капота 5 двигателя освобождена от действия больших сил, способных деформировать вал турбореактивного двигателя.

Компьютерное моделирование показало, что за счет всех действующих сил (сил, действующих в указанных трех направлениях Х, Y и Z, и моментов, действующих вокруг указанных трех направлений) симметричное и, по существу, радиальное расположение (т.е. биссектриса воображаемого продолжения проходит с осью турбореактивного двигателя 1, как показано на фиг.6) двух соединительных штанг 9 передней подвески обеспечивает оптимальное распределение сил между указанными соединительными штангами.

На фиг.7 подобным же образом представлен особенно предпочтительный вариант исполнения указанных двух соединительных штанг 11 задней подвески.

В этом варианте исполнения указанные две соединительные штанги 11 параллельны друг другу и имеют наклон относительно вертикальной оси, причем одна из указанных соединительных штанг ориентирована, по существу, радиально.

Таким образом, конкретное расположение соединительных штанг 11 создает хороший компромисс между достаточным сопротивлением крутящему моменту двигателя (вокруг оси X) и удовлетворительной устойчивостью относительно боковых сил (действующих в направлении Y).

Следует отметить, что наклон соединительной штанги 15 относительно оси турбореактивного двигателя 1 обычно может изменяться в диапазоне от 0° до 20° в зависимости от действующих факторов (геометрия и вес пилона и турбореактивного двигателя, принимаемая в расчет нагрузка, и т.д.).

Можно удостовериться, что подвеска согласно изобретению отличается высокой надежностью по отношению к изменениям наклона соединительных штанг, которые ее формируют.

Таким образом, например, угловое изменение на 20° в воспринимающем силу тяги соединительном стержне 15 вызывает увеличение сил, воспринимаемых этим соединительным стержнем, лишь на 5%.

Угловое изменение в несколько градусов вокруг радиального направления для каждой из соединительных штанг 9 передней подвески не имеет большого значения, что позволяет оптимизировать распределение сил в соединительных стержнях 11 задней подвески относительно боковых сил, т.е. ориентированных в направлении Y.

Небольшая угловая асимметрия указанных двух соединительных штанг 9, образующих переднюю подвеску, является допустимой.

Угловое изменение в несколько градусов для этих двух соединительных штанг 11 задней подвески не меняет распределение сил в большой степени.

Разумеется, настоящее изобретение никоим образом не ограничено вариантом реализации настоящего изобретения, описанным и показанным, который представлен здесь лишь в качестве примера.

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к двигательной установке для летательного аппарата. Двигательная установка включает в себя турбореактивный двигатель (1), содержащий капот (3) вентилятора и капот (5) двигателя, пилон (7) для крепления указанного турбореактивного двигателя (1) и устройство для подвешивания указанного турбореактивного двигателя под указанным пилоном. Устройство для подвешивания содержит две соединительные штанги (9) передней подвески, две соединительные штанги (11) задней подвески и воспринимающий силу тяги соединительный стержень (15), проходящий между передней частью (17) указанного капота (5) двигателя и указанным пилоном (7) в плоскости, содержащей ось (А) указанного турбореактивного двигателя (1). Между капотом (3) вентилятора и пилоном (7) в направлении, параллельном оси (А) турбореактивного двигателя, проходит дополнительная соединительная штанга (19). Технический результат заключается в уменьшении деформации вала двигателя летательного аппарата. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Двигательная установка для летательного аппарата, содержащая турбореактивный двигатель (1), содержащий капот (3) вентилятора и капот (5) двигателя пилон (7) для крепления указанного турбореактивного двигателя (1), и устройство для подвешивания указанного турбореактивного двигателя под указанным пилоном, содержащее соединительные штанги (9) передней подвески, проходящие между указанным капотом (3) вентилятора и указанным пилоном (7) в плоскости, по существу, перпендикулярной оси (А) указанного турбореактивного двигателя (1), соединительные штанги (11) задней подвески, проходящие между задней частью (13) указанного капота двигателя (5) и указанным пилоном (7) в плоскости, по существу, перпендикулярной оси (А) указанного турбореактивного двигателя (1), и воспринимающий силу тяги соединительный стержень (15), проходящий между передней частью (17) указанного капота (5) двигателя и указанным пилоном (7) в плоскости, содержащей ось (А) указанного турбореактивного двигателя (1), отличающийся тем, что указанное подвешивающее устройство также содержит дополнительную соединительную штангу (19), проходящую между указанным капотом (3) вентилятора и указанным пилоном (7) в направлении, по существу, параллельном оси (А) указанного турбореактивного двигателя.

2. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что все указанные соединительные штанги (9, 11, 15, 19) соединены с соответствующими им элементами (3, 13, 17) поворотными шарнирами.

3. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что направления указанных соединительных штанг (9) передней подвески являются, по существу, радиальными относительно оси (А) указанного турбореактивного двигателя (1).

4. Двигательная установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что указанные соединительные штанги (9) передней подвески расположены, по существу, симметричным образом относительно, по существу, вертикальной плоскости, содержащей ось (А) указанного турбореактивного двигателя (1).

5. Двигательная установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что направления указанных соединительных штанг (11) задней подвески, по существу, параллельны друг другу.

6. Двигательная установка по п.5, отличающаяся тем, что направление одной из указанных соединительных штанг (11) задней подвески является, по существу, радиальным относительно оси (А) указанного турбореактивного двигателя (1).

7. Двигательная установка по п.5, отличающаяся тем, что направление указанных соединительных штанг (11) задней подвески имеет наклон относительно вертикальной оси.

8. Двигательная установка по любому из пп.1-3, 6, 7, отличающаяся тем, что указанный воспринимающий силу тяги соединительный стержень (15) имеет наклон относительно оси (А) указанного турбореактивного двигателя (1).