ДВУХКОНТУРНЫЙ ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И ЕГО ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОРПУС Российский патент 2016 года по МПК F02C7/20 

Изобретение относится к двухконтурному турбореактивному двигателю, прикрепленному к боковой стороне фюзеляжа. Оно относится, более конкретно, к усовершенствованию соединения между промежуточным корпусом и основной конструкцией, несущей тяговую камеру, компрессоры и турбины, для ограничения деформации турбореактивного двигателя в целом под действием, главным образом, тяги, которую он генерирует, и, возможно, также тепловых напряжений. Это служит для улучшения рабочих характеристик турбореактивного двигателя.

В самолете, снабженном установленными на боковой стороне турбореактивными двигателями, каждый турбореактивный двигатель прикреплен к фюзеляжу двумя разнесенными в продольном направлении подвесками: передней подвеской, прикрепляющей наружную обечайку промежуточного корпуса к фюзеляжу; и задней подвеской, прикрепляющей заднюю часть основной тяговой конструкции к этому же фюзеляжу. Эта основная конструкция сама прикреплена к наружной обечайке промежуточного корпуса радиальными спицами.

На фиг. 1 изображена схема, показывающая этот тип установки. Можно видеть фюзеляж 10 самолета, несущий турбореактивный двигатель 11. Турбореактивный двигатель содержит вентилятор 12 с наружной обечайкой 13 промежуточного корпуса, корпус основной конструкции 15, переднюю подвеску 17 и заднюю подвеску 19.

Задняя подвеска 19 прикреплена к жесткому заднему обтекателю вентилятора, известного как наружный канал 21 вентилятора, который направляет вторичный поток и который проходит до наружной обечайки 13 промежуточного корпуса, к которой он прикреплен. Кроме того, задняя часть наружного канала вентилятора прикреплена к задней части основной конструкции 15 соединениями 25, которые проходят радиально через наружный канал вентилятора.

На фиг. 2 стрелки F1-F4 представляют различные силы, которые создаются под действием осевой тяги двигателя. В частности, можно видеть, что существует плечо рычага между осью, вдоль которой приложена тяга (F1) турбореактивного двигателя, и точками закрепления передней подвески 17. Эта конфигурация вызывает явление деформации, когда турбореактивный двигатель в целом принимает форму «банана», как показано схематически. Напряжения теплового происхождения обычно усугубляют это явление. Изогнутая стрелка F5 символизирует изгибающий момент, создаваемый в турбореактивном двигателе, который приводит к его деформации в банановидную форму. Это обычно устраняется усилением жесткости наружного канала вентилятора, таким образом позволяя получать хорошие характеристики утечки на концах лопаток ротора. Однако наличие наружного канала вентилятора, который слишком жесткий, приводит к получению более тяжелой конструкции и прежде всего приводит к нагрузкам, которые являются очень большими в случае потери лопатки.

Изобретение направлено на устранение всех этих проблем.

Изобретение, во-первых, обеспечивает получение двухконтурного турбореактивного двигателя для крепления сбоку фюзеляжа самолета при помощи двух разнесенных в продольном направлении подвесок, содержащих переднюю подвеску и заднюю подвеску, причем каждый турбореактивный двигатель относится к типу, содержащему наружную обечайку промежуточного корпуса, прикрепленную к упомянутой передней подвеске, и тяговую основную конструкцию, прикрепленную к упомянутой задней подвеске, причем упомянутая наружная обечайка промежуточного корпуса и упомянутая основная конструкция удерживаются соосным набором спиц, причем каждая спица имеет поперечное сечение, которое является полым, и прикреплена своими концами к упомянутой обечайке и упомянутой основной конструкции, причем турбореактивный двигатель отличается тем, что, по меньшей мере, некоторые из спиц сформированы и/или расположены с возможностью деформации в ответ на тягу турбореактивного двигателя посредством создания деформирующего момента между упомянутой обечайкой и упомянутой основной конструкцией, при этом деформирующий момент имеет направление, противоположное напряжению, которое создается под действием той же тяги турбореактивного двигателя плечом рычага между осью тяги и упомянутой передней подвеской.

Основная конструкция прикреплена к задней подвеске или непосредственно, или иначе через наружный канал вентилятора.

В некоторых вариантах осуществления изобретения такая спица выполнена с возможностью обеспечения связи между сдвигом и кручением таким образом, что центр скручивания поперечного сечения упомянутой спицы расположен вне срединной плоскости спицы на стороне, противоположной упомянутой передней подвеске относительно упомянутой срединной плоскости. Упомянутый "центр скручивания" определен ниже.

Более точно, такая спица может быть открытой или она может включать в себя паз, проходящий сбоку от обечайки до основной конструкции.

В другом варианте осуществления изобретения такая спица имеет поперечное сечение, которое асимметрично. Например, упомянутое сечение может быть приблизительно трапецеидальным. При таких обстоятельствах предпочтительно, чтобы упомянутая спица была соединена с обтекателем для улучшения его обтекаемости.

В другом возможном варианте осуществления изобретения некоторые спицы такого турбореактивного двигателя проходят радиально в линию с точками крепления упомянутой передней подвески, в то время как другие спицы проходят параллельно соответствующему радиальному направлению на других сторонах этого радиального направления относительно упомянутых точек крепления.

Изобретение также обеспечивает получение подузла, составляющего промежуточный корпус турбореактивного двигателя, включающий в себя, в частности, упомянутую выше наружную обечайку и спицы для соединения с упомянутой основной конструкцией, имеющие упомянутые выше характеристики.

Изобретение может быть лучше понято и другие его преимущества будут более ясными в свете следующего описания нескольких вариантов осуществления изобретения согласно его принципам, данным исключительно для примера и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 и 2 - схематические изображения, как описано выше, показывающие известный уровень техники и его проблемы;

фиг. 3 - установка между наружной обечайкой промежуточного корпуса и неподвижными элементами основной конструкции турбореактивного двигателя согласно изобретению;

фиг. 4 - схема, показывающая крепление между наружной обечайкой и фюзеляжем самолета;

фиг. 5 - поперечное сечение спицы, показанной на фиг. 3;

фиг. 6 - поперечное сечение, аналогичное показанному на фиг. 5, показывающее вариант выполнения спицы; и

фиг. 7 - вид, аналогичный показанному на фиг. 4, показывающий другой вариант.

Со ссылкой, более конкретно, на фиг. 3-5 можно видеть неподвижную конструктивную часть 30 турбореактивного двигателя, которая прикреплена к фюзеляжу 10 и которая расположена вблизи задней части промежуточного корпуса. Эта конструктивная часть имеет ось X. Тяга турбореактивного двигателя действует вдоль оси X. Более конкретно, можно видеть прикрепление наружной обечайки промежуточного корпуса 13 к фюзеляжу через переднюю подвеску 17. Наружная обечайка промежуточного корпуса снабжена радиальными спицами 35a-35f (шесть спиц, которые расположены с равными интервалами вдоль окружности в этом примере), которые проходят, главным образом, в пределах тракта 38 для холодного вторичного потока и которые также проходят в межтрактовое пространство 40, образованное между межтрактовым корпусом 42 и втулкой 43, действующей как основание для передней части турбореактивного двигателя. Узел, содержащий межтрактовый корпус 42 и втулку 43, формирует часть "основной" конструкции 15 турбореактивного двигателя. Наружная обечайка промежуточного корпуса 13 имеет две соединительные пластины 46 и 47 для соединения с передней подвеской для прикрепления вдоль фюзеляжа самолета. Эти две пластины находятся на концах двух смежных спиц 35а, 35b.

С механической точки зрения спицы 35a-35f можно рассматривать как "балки", заделанные в обечайку 13. Каждая спица имеет миндалевидное поперечное сечение, которое полое и симметрично вокруг его срединной плоскости Р, содержащей ось X.

В соответствии с изобретением, по меньшей мере, некоторые из спиц сформированы и/или расположены с возможностью деформации, в частности, в ответ на тягу турбореактивного двигателя посредством создания деформирующего момента между упомянутой наружной обечайкой 13 и упомянутой основной конструкцией 15, причем деформирующий момент - в направлении, противостоящем напряжению, которое создается под действием этой тяги турбореактивного двигателя плечом рычага между осью двигателя и упомянутой передней подвеской, как представлено изогнутой стрелкой F5 на фиг. 2.

В описанном примере центр О скручивания в поперечном сечении любой из спиц 35а-35f определен как являющийся точкой, где момент не создается, когда сила применяется вдоль направления оси двигателя X. Эта сила создается тягой самого турбореактивного двигателя.

Обычно симметричное поперечное сечение такой спицы замкнуто так, что центр скручивания находится в центре замкнутого поперечного сечения.

В упомянутом выше примере изобретение также может отличаться тем, что такая спица 35a-35f выполнена с возможностью обеспечения связи между сдвигом и кручением таким образом, чтобы центр О скручивания поперечного сечения спицы находился вне срединной плоскости Р упомянутой спицы на стороне, удаленной от упомянутой передней подвески относительно передней подвески 17 относительно этой же срединной плоскости, содержащей радиальную ось Y, проходящую через середину спицы.

Для смещения центра О скручивания наружу в желательном направлении, как показано на фиг. 3, и без необходимости изменения формы сечения для такой спицы достаточно, чтобы она имела паз 39a-39f в одной из ее поверхностей, проходящий от обечайки до основной конструкции. Другими словами, спица имеет С-образное поперечное сечение, которое открыто в большей или меньшей степени для образования упомянутого паза.

Представляет интерес наблюдение, что для получения деформирующего напряжения, которое способно лучше противостоять силе, имеющей тенденцию создавать "банановидную" форму деформации турбореактивного двигателя в целом между его точками 17 и 19 крепления, используются такие же причины, которые создают такую деформацию, а именно тягу турбореактивного двигателя и тепловые напряжения.

Боковой паз 39 (предпочтительно, для любой из спиц) сформирован в поверхности 49 спицы в плоскости, которая является касательной к поверхности и которая по существу параллельна радиальной плоскости Р спицы, содержащей ось X турбореактивного двигателя, и таким образом, что эта открытая поверхность, которая содержит паз 39, обращена приблизительно к фюзеляжу, то есть, к переднему креплению.

Посредством примера можно видеть на фиг. 3, что пазы 39а и 39b спиц 35а и 35b, которые прикреплены к подвеске 17, открыты таким образом, что они обращены друг к другу, тогда как пазы в спицах 35е и 35f, которые радиально выровнены с ними, открыты в их поверхностях, противоположных их поверхностям, обращенным друг к другу в направлении вдоль окружности. Пазы 39 с и 39d спиц 35 с и 35d также открыты к креплению 17. Все силы деформации спиц способствуют компенсации сил, которые имеют тенденцию создания "банановидной формы" деформации турбореактивного двигателя.

Как показано, паз 39a-39f в каждой спице закрыт эластомерным уплотнителем 51 или подобным, который не выполняет механической функции, но который служит для предотвращения наличия паза, возмущающего поток.

Пазы также могут проходить вдоль протяженности спиц, которые расположены между межтрактовым корпусом 42 и втулкой 43.

Другой способ получения сопоставимого результата состоит в том, чтобы придать такой спице 59а-59f поперечное сечение, которое асимметрично. Например, на фиг. 6 это сечение является приблизительно трапецеидальным. При таких обстоятельствах поверхность 60, образующая короткую сторону трапеции, заменяет поверхность, имеющую паз. Другими словами и со ссылкой на фиг. 3, трапецеидальные сечения должны быть распределены аналогичным образом, то есть с узкими малыми поверхностями спиц, заменяющими прорезные поверхности.

Предпочтительно, при таких обстоятельствах такая асимметричная спица связана с обтекателем 61, 62, например, придавая ему симметричное миндалевидное сечение для улучшения его обтекаемости. Сам по себе обтекатель недостаточно жесткий, чтобы оказывать какое-либо влияние на положение центра О скручивания.

Согласно другой возможности, как показано на фиг. 7, некоторые из спиц 35с, 35d смещены относительно их обычных положений, в которых они являются строго радиальными. Например, можно видеть, что каждая из этих спиц проходит параллельно соответствующему радиальному направлению с, d (то есть положению, которое она занимает на фиг. 3) с другой стороны этого радиального направления относительно точек крепления передней подвески 17. Напротив, спицы 35а, 35b, 35е и 35f, которые проходят радиально относительно точек крепления, не смещены.

В этом варианте спицы могут иметь поперечное сечение, которое симметрично и замкнуто. Однако любое из предложенных выше решений может быть скомбинировано друг с другом, то есть спицы различных типов могут проходить между наружной обечайкой промежуточного корпуса и основной конструкции.

Двухконтурный турбореактивный двигатель для крепления сбоку фюзеляжа самолета при помощи разнесенных в продольном направлении передней и задней подвесок содержит наружную обечайку промежуточного корпуса, прикрепленную к передней подвеске, и тяговую основную конструкцию, прикрепленную к задней подвеске. Наружная обечайка промежуточного корпуса и основная конструкция удерживаются соосными при помощи набора спиц, каждая из которых выполнена полой в поперечном сечении и прикреплена своими концами к обечайке и основной конструкции. Спицы сформированы и/или расположены с возможностью деформации в ответ на тягу турбореактивного двигателя посредством создания деформирующего момента между обечайкой и основной конструкцией. Деформирующий момент имеет направление, противоположное напряжению, которое создается под действием той же тяги турбореактивного двигателя плечом рычага между осью тяги и передней подвеской. Другое изобретение относится к промежуточному корпусу, выполненному для прикрепления к указанному выше двигателю и содержащему наружную обечайку и спицы, пригодные для соединения наружной обечайки с тяговой основной конструкцией. Группа изобретений позволяет снизить вес турбореактивного двигателя. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Двухконтурный турбореактивный двигатель для крепления сбоку фюзеляжа самолета при помощи двух разнесенных в продольном направлении подвесок, содержащих переднюю подвеску (17) и заднюю подвеску (19), причем упомянутый турбореактивный двигатель относится к типу, содержащему наружную обечайку (13) промежуточного корпуса, прикрепленную к упомянутой передней подвеске (17), и тяговую основную конструкцию (15), прикрепленную к упомянутой задней подвеске (19), причем упомянутая наружная обечайка промежуточного корпуса и упомянутая основная конструкция удерживаются соосным набором спиц (35а-35f), причем каждая спица имеет поперечное сечение, которое является полым, и прикреплена своими концами к упомянутой обечайке и упомянутой основной конструкции, причем турбореактивный двигатель отличается тем, что, по меньшей мере, некоторые из спиц сформированы и/или расположены с возможностью деформации в ответ на тягу турбореактивного двигателя посредством создания деформирующего момента между упомянутой обечайкой (13) и упомянутой основной конструкцией (15), при этом деформирующий момент имеет направление, противоположное напряжению, которое создается под действием той же тяги турбореактивного двигателя плечом рычага между осью тяги и упомянутой передней подвеской.

2. Турбореактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что такая спица (35a-35f) выполнена с возможностью обеспечения связи между сдвигом и кручением так, что центр (О) скручивания поперечного сечения упомянутой спицы расположен вне срединной плоскости (Р) спицы на стороне, противоположной упомянутой передней подвеске (17) относительно упомянутой срединной плоскости.

3. Турбореактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что такая спица включает в себя паз (39e-39f), проходящий от упомянутой обечайки до основной конструкции.

4. Турбореактивный двигатель по п. 3, отличающийся тем, что паз закрыт эластомерным уплотнителем (51).

5. Турбореактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что такая спица (59a-59f) имеет поперечное сечение, которое асимметрично.

6. Турбореактивный двигатель по п. 5, отличающийся тем, что упомянутое сечение является приблизительно трапецеидальным.

7. Турбореактивный двигатель по п. 5, отличающийся тем, что упомянутая спица соединена с обтекателем (61, 62) для улучшения ее обтекаемости.

8. Турбореактивный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что некоторые спицы проходят радиально в линию с точками крепления упомянутой передней подвески (17), и тем, что другие спицы (35с, 35d) проходят параллельно соответствующему радиальному направлению (с, d) на других сторонах этого радиального направления относительно упомянутых точек крепления.

9. Промежуточный корпус, содержащий наружную обечайку и спицы (35а, 35f), пригодные для соединения упомянутой наружной обечайки с тяговой основной конструкцией (15), причем корпус отличается тем, что он выполнен с возможностью прикрепления к турбореактивному двигателю по любому из предшествующих пунктов.