CN108116684A - 包括“拉进式开放旋翼”型发动机和将其附接到附接挂架的刚性结构上的装置的飞行器组件 - Google Patents

包括“拉进式开放旋翼”型发动机和将其附接到附接挂架的刚性结构上的装置的飞行器组件 Download PDF

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Abstract

为了使“拉进式开放旋翼”型发动机附接到附接挂架的刚性结构(18)上，附接装置(31)包括：第一附接装置(50)，所述第一附接装置相对于所述发动机的重心向前偏移并且通过角锥体(28)连接到刚性结构(18)；第二附接装置(52)，所述第二附接装置布置在相对于所述第一附接装置(50)的后方并且在所述刚性结构的第一桁条(32)的平面(P1)中延伸；以及第三附接装置(54)，所述第三附接装置布置在相对于所述第二附接装置(52)的后方。所述第二附接装置(52)包括两个发动机附接件(90)，所述两个发动机附接件用于抵消沿着发动机的轴线的力矩，所述发动机附接件被布置成在所述发动机的水平对称平面的各侧上。

Description

包括“拉进式开放旋翼”型发动机和将其附接到附接挂架的刚 性结构上的装置的飞行器组件
技术领域
本发明涉及飞行器领域，并且更具体地涉及发动机与飞行器机架的一部分(诸如飞行器机身尾段)的附接，所述发动机是“拉进式开放旋翼”型的，即包括气体发生器和具有位于所述气体发生器前方的一对对转无涵道旋翼的接收器。
背景技术
有一些已知的方法用于支持安装在机翼下方或机身尾段处的传统飞行器发动机。还已经开发了用于支持“推进式开放旋翼”型发动机的技术，即，所述发动机包括气体发生器和具有位于所述气体发生器后方的一对对转无涵道旋翼的接收器。
然而，在其中这对无涵道对转旋翼位于气体发生器前方的“拉进式开放旋翼”型发动机的情况下，这些适用于传统发动机或“推进式开放旋翼”型发动机的技术就不再适合。
具体而言，“拉进式开放旋翼”型发动机在连接发动机和飞行器机架的挂架前方具有其一对旋翼。因此，需要在旋翼与挂架的前缘之间提供相对较大的距离以避免由旋翼推动的空气与挂架之间的有害的空气动力学相互作用。这个距离典型地至少具有1米的量级。
这种限制决定了这种发动机的重心相对于挂架向前偏移很长的距离，从而由此就挂架如何对发动机的力产生反作用而言要求新颖的方法。
发明内容
本发明的具体目的是为这个问题提供一种简单、经济和有效的解决方案。
为此，本发明提出了一种用于飞行器的组件，包括：
-飞行器机架的一部分，
-包括气体发生器和接收器的发动机，所述接收器具有位于所述气体发生器前方且沿着发动机轴线定心的一对对转无涵道旋翼，
-包括呈箱形截面形式的刚性结构的附接挂架，所述刚性结构具有连接到所述飞行器机架的所述部分的近端和与所述近端侧向分离的远端，
-用于将所述发动机附接到所述附接挂架的附接装置，
其中：
-所述刚性结构包括后封闭桁条和设置在所述后封闭桁条前方的第一桁条，
-所述发动机具有相对于所述刚性结构向前偏移的重心，
-所述附接装置包括相对于所述重心向前偏移的第一附接装置、布置在相对于所述第一附接装置的后方并且在所述第一桁条的平面中延伸的第二附接装置、以及布置在相对于所述第二附接装置的后方的第三附接装置，
-所述附接挂架包括将所述第一附接装置连接到所述刚性结构的角锥体，
-所述第二附接装置包括两个发动机附接件，所述两个发动机附接件用于对绕所述发动机轴线的力矩产生反作用，所述两个发动机附接件被定位成在所述发动机的水平对称平面每一侧上一个。
所述附接装置的整体构型，具体地，第一附接装置、第二附接装置和第三附接装置的相应位置允许将发动机的力有效地传递至附接挂架的刚性结构，同时允许发动机的重心大幅偏移到这个刚性结构的前方。
对绕发动机轴线的力矩产生反作用的发动机附接件的位置尤其允许将此力矩直接传递到所述刚性结构，并且因而可以限制所述角锥体必须支承的载荷。
在本发明的一个优选实施例中，所述第一附接装置包括用于对推力产生反作用的两个发动机附接件，所述第一附接装置的所述两个发动机附接件被布置成关于发动机轴线在直径方向上彼此相反并且相对于所述发动机的水平对称平面对称。
此外，所述第一附接装置有利地包括两个第一发动机附接件，所述两个第一发动机附接件用于对所述发动机的竖直方向和横向方向上的力产生反作用，所述两个第一发动机附接件被安排成在所述发动机的水平对称平面每一侧上一个。
优选地，所述第一附接装置包括第一框架，所述第一框架由所述角锥体支承并且支承所述第一附接装置的各个发动机附接件。
此外，所述第二附接装置有利地包括第二框架，所述第二框架由所述刚性结构的远端支承并且支承所述第二附接装置的对绕发动机轴线的力矩产生反作用的所述两个发动机附接件。
在本发明的优选实施例中，所述附接装置包括两个第一条棒，所述两个第一条棒分别将所述第一框架的两个第一区域连接到所述第二框架的两个第二区域，所述第一附接装置的用于对推力产生反作用的所述两个发动机附接件分别连接至所述两个第一区域。
优选地，所述附接装置包括两个第二条棒，所述两个第二条棒分别将所述两个第一区域连接到所述第二框架的两个第三区域，所述两个第三区域被安排在所述两个第二区域之间、在第一桁条的延续部中。
另外，所述附接装置有利地包括两个第三条棒，所述两个第三条棒分别将所述第二框架的两个第二区域连接到所述第三附接装置。
在本发明的优选实施例中，所述刚性结构包括安排在所述后封闭桁条与所述第一桁条之间的中间桁条，并且所述附接装置包括两个第四条棒，所述两个第四条棒分别将所述第二框架的两个第二区域连接到所述刚性结构的远端的区域，所述区域安排在所述中间桁条的延续部中。
此外，所述第三附接装置有利地包括两个第二发动机附接件，所述两个第二发动机附接件用于对所述发动机的竖直方向和横向方向上的力产生反作用，所述两个第二发动机附接件被安排成在所述发动机的水平对称平面每一侧上一个。
附图说明
通过阅读以非限制性实例的方式并且参照附图给出的以下描述，本发明将被更好地理解，并且本发明的其他细节、优点和特征将变得显而易见，在附图中：
-图1是包括根据本发明的一个优选实施例的用于飞行器的组件的飞行器的示意性透视图；
-图2是图1的用于飞行器的组件的俯视局部示意示图；
-图3是图1的用于飞行器的组件的示意性局部透视图；
-图4是图1的用于飞行器的组件的示意性局部分解透视图；
-图5至图9是图1的用于飞行器的组件的更大比例的示意性局部透视图；
-图10和图11是图1的用于飞行器的组件的俯视示意性局部示图，对应地示出了此组件的挂架如何对侧向和纵向载荷产生反作用；
-图12是图1的用于飞行器的组件的示意性局部透视图，展示了此组件的挂架如何对侧向载荷产生反作用。
在所有这些附图中，相同的附图标记可以指明相同或相似的元件。
具体实施方式
图1展示了飞行器10，其机架包括部分12，例如机身尾段部分，两个发动机14经由从机架部分12侧向延伸的对应的附接挂架16连接到所述部分。
在本发明的术语中，飞行器机架部分12、发动机14以及将发动机14连接到机架部分12的装置构成了用于飞行器的组件17。
在本说明书中，按照惯例，方向X对应于每个发动机14的纵向方向。此方向X平行于每个发动机14的纵向轴线A1并且平行于飞行器10的纵向轴线A2，并因此形成根据本发明的用于飞行器的组件17的纵向方向。此外，方向Y对应于相对于飞行器10横向地或侧向地取向的方向，并且也可以被比作用于飞行器的组件17和每个发动机14的横向方向，而Z方向对应于竖直方向或高度方向。这三个方向X、Y和Z相互正交，并且形成一个直角四面体。
此外，术语“前”和“后”是相对于发动机14所施加的推力使得飞行器(10)向前行进的方向而考虑的，此方向由箭头F示意性地指明。
发动机14是“拉进式开放旋翼”型的，即包括气体发生器14A和接收器14B，该接收器具有位于气体发生器14A前方且沿着发动机轴线A1定心的一对对转无涵道旋翼。
图2和图3以较大比例示出了这些发动机14之一和对应的附接挂架16。
以本身已知的方式，附接挂架16包括呈箱形截面形式的刚性结构18，即由桁条和基本与所述桁条相正交的加劲肋的组件构成的刚性结构。此刚性结构18允许一端连接到飞行器机架部分12，贯穿本说明书被称为“近端18A”，并且另一端因此横向地远离近端，并且被称为“远端18B”。
另外，附接挂架16包括分别形成附接挂架的前缘24和后缘26的空气动力学整流罩20、22。
附接挂架16还包括角锥体28，所述角锥体在刚性结构18的远端部分29的延续部中向前延伸。
附接挂架16最后还包括通常称为“发动机桁条”的部件30，该部件基本上在纵向方向X上延伸并且形成刚性结构18的远端18B和角锥体28的远侧面。发动机桁条30因此形成接口，所述接口用于连接至使发动机14附接到附接挂架16上的附接装置31，如将在下文中更清楚地看到的。
更具体地说，箱形截面刚性结构18包括基本上与纵向方向X相正交的三根桁条，即在本发明的术语中也被称为“第一桁条”的前封闭桁条32、中间桁条34和后封闭桁条36。此刚性结构18还包括加劲肋38，其中一个38A是加强肋，有时被称为“角锥体肋”。
如图2中可以看到的，角锥体28在其后端40处具有略大于90度的角度A，使得角锥体的前端42比角锥体的其余部分更靠近发动机的轴线A1。发动机桁条30具有对应的反角。因此，发动机桁条30的后部30A基本正交于刚性结构18的桁条32、34、36而延伸，而发动机桁条30的前部30B稍微倾斜以跟随角锥体28的整体形状。
如图4中更清楚地示出的，该图是示出刚性结构18、角锥体28、发动机桁条30和附接装置31的分解示图，角锥体28例如具有U形横截面，使得U形的两个分支44A、44B具有压靠发动机桁条30的相应的边缘，而U形的底部46具有连接到刚性结构18的面向加强肋38A的后缘48。
图2还提供了发动机14的重心CG的概略，该发动机的重心相对于刚性结构18明显地向前偏移，这是因为关于发动机14的这对对转旋翼49与附接挂架的前缘24之间的间距D的要求。此间距D需要大于1米，并且例如等于大约1.3米。
附接装置31(图3和4)被构造成允许发动机14以静不定的方式安装在附接挂架16上，并且总体上包括：第一附接装置50，该第一附接装置相对于重心CG向前偏移；第二附接装置52，该第二附接装置设置在第一附接装置50的后方并在前封闭桁条32(图2和3)的平面P1中延伸；第三附接装置54，该第三附接装置安排在第二附接装置52的后方；以及一组条棒，这组条棒用于加强附接装置31并且因此有助于将发动机载荷传递到刚性结构18。
现在将参考示出所有这些附接装置的图2至图4并且参考示出其细节的图5至图9来更详细地描述这些附接装置31。
首先，第一附接装置50包括用于对推力产生反作用的两个发动机附接件60，所述两个发动机附接件被设计成对由发动机14施加的推力产生反作用。这两个发动机附接件相对于发动机14的轴线A1在直径上彼此相反安排，并且相对于发动机的水平对称面P对称安排，所述对称面是平行于方向X和Y的平面。
第一附接装置50还包括两个第一发动机附接件62，其用于对在发动机14的竖直方向Z和横向方向Y上的力产生反作用。这些第一发动机附接件62被安排成发动机的水平对称平面P每一侧上一个。
第一附接装置50最终包括大致C形的第一框架64，其中凹侧面向发动机14，以便能够包绕发动机14的一部分。
此第一框架64包括连接到角锥体28的前端42并连接至发动机桁条30的中部区域66。第一框架64因此由角锥体28支撑。另外，用于对竖直方向Z和横向方向Y上的力产生反作用的两个第一发动机附接件62连接到此中部区域66。
第一框架64还包括两个端部区域68和两个中间区域70，所述两个端部区域分别固定了用于对推力产生反作用的两个发动机附接件60，并且所述两个中间区域各自安排在中部区域66与对应的端部区域68之间
更具体地说，对推力产生反作用的两个发动机附接件60各自包括作为第一框架64的前表面74上的下游突出部而形成的轭72(图5)和形成在发动机14的骨架77上的轭76，以及连接杆78，所述连接杆将轭72连接到轭76、同时相对于纵向方向X取向成相对较小的角度，从而允许对推力产生有效的反作用。
对竖直方向Z和横向方向Y上的力产生反作用的两个第一发动机附接件62各自包括作为从第一框架64的凹面82的突出部而形成的轭80和连接杆84，所述连接杆旨在将轭80连接至形成在发动机14的骨架77上的对应的轭(在附图中不可见)。这两个连接杆84相对于发动机的水平对称平面P倾斜，典型地倾斜40度至70度之间的角度，以允许对竖直力和横向力产生有效的反作用。
关于第二附接装置52，这些装置包括两个发动机附接件90，其用于对绕发动机的轴线A1的力矩产生反作用。这两个发动机附接件90被安排成发动机的水平对称平面P每一侧上一个，优选地相对于此平面P对称。
此外，第二附接装置52包括基本上C形的第二框架92，其中凹侧面向发动机14，以便能够包绕发动机14的一部分。
此第二框架92包括中部区域94，该中部区域连接到发动机桁条30，同时被安排成面对前封闭桁条32的端部。第二框架92因此由刚性结构18的远端18B支承。
第二框架92还包括两个端部区域96和两个中间区域98，每个中间区域安排在中部区域94与对应的端部区域96之间。用于对绕发动机的轴线的力矩产生反作用的两个发动机附接件90分别固定到这两个中间区域98。
对绕发动机的轴线的力矩产生反作用的这两个发动机附接件90各自包括作为从第二框架92的凹面102的突出部而形成的轭100(图6)、和连接杆104，所述连接杆旨在将轭100连接至形成在发动机14的骨架77上的对应的轭(在附图中不可见)。这两个连接杆104基本上平行于发动机的水平对称平面P延伸，以允许对由发动机14施加的关于其轴线A1的转矩产生有效的反作用。
此外，第三附接装置54包括两个第二发动机附接件110，它们用于对发动机的竖直方向Z和横向方向Y上的转矩产生反作用。这两个第二发动机附接件110被安排成发动机的水平对称平面P每一侧上一个。这两个第二发动机附接件110例如包括共用的安装板或端部装配件112(图7)和两个相应的连接杆114，所述连接杆旨在将安装板112对应地连接至形成在发动机14的骨架77上的两个对应的轭(图中未示出)。这两个连接杆114相对于发动机的水平对称平面P倾斜，典型地倾斜40度至70度之间的角度，以允许对竖直力和横向力产生有效的反作用。
附接装置31还包括前述一组条棒，这组条棒相对于发动机的水平对称平面P具有对称的构型。
这组条棒包括两个第一条棒120(图4)，这两个第一条棒分别将第一框架64的两个第一区域(即第一框架64的两个端部区域68)连接到第二框架92的两个第二区域(即第二框架92的两个端部区域96)。
这些条棒的集合还包括两个第二条棒122，分别将第一框架64的两个第一区域或端部区域68连接到在前封闭桁条32的延续中(图4和图6)的第二框架92的两个第三区域124，这两个第三区域安排在此第二框架92的两个第二区域96之间。上述两个第二区域96形成在第二框架92的中部区域94的周向端部处。
该组条棒还包括两个第三条棒126，分别将第二框架92的两个第二区域96连接至第三附接装置54，在此例中，连接至由两个第二发动机附接件110共用的安装板112(图4)。
该组条棒最后还包括两个第四条棒128，分别将第二框架92的两个第二区域96连接到发动机桁条30(并且因此连接到刚性结构18的远端18B)的区域130，该区域基本上定位在中间桁条34的延续部中(图3)。
图8展示了通过总体截面为三角形的两个相应的端部装配件132将两个第四条棒128连接至发动机桁条30的区域130。
图9展示了通过固定到第二框架92的对应的第二区域96的端部装配件134将第一条棒120中的一个条棒连接至对应的第三条棒126和对应的第四条棒128。
在操作期间，上文描述的附接装置31允许静态和动态力从发动机14有效地传递至附接挂架16。
特别地，两个发动机附接件90对绕发动机的轴线A1的力矩有效地产生反作用，这主要是因为这些发动机附接件连接到附接挂架16的刚性结构18的较厚的部分，在此例中是在前封闭桁条32的延续部中。由于这个原因，所述前封闭桁条在本发明的术语中被称为“第一桁条”。
作为替代方案，对绕发动机的轴线A1的力矩产生反作用的两个发动机附接件90可安排成面向刚性结构18的另一桁条，例如面向中间桁条34。因此，作为替代方案，所述中间桁条可以构成本发明含义内的“第一桁条”。
将两个发动机附接件90安排成面向刚性结构18尤其可以限制施加在角锥体28上的转矩，并且因而使该角锥体的结构减轻。
图10和11分别具体展示了在第一框架64的平面中施加侧向力FY1(即定向在横向方向Y上的力)的情况下以及在施加沿纵向方向X定向的推力FX的情况下附接装置31内的力F1和F2的路径。
图12展示了在施加100000牛顿的侧向力FY2到发动机的重心CG的情况下，传递到附接挂架16的力F2A、F2B、F2C。这些传递的力在刚性结构18的前部分成非常主要的分量F2B(大约99400N)、和两个小分量F2A、F2C(各自大约32000N)，所述两个小分量分别施加到角锥体28的前端和刚性结构18的后部，并且在相反的相应方向上。这两个小分量F2A、F2C是由发动机的重心CG的向前偏移位置引起的竖直方向上的转矩的结果。这些力因此在刚性结构18中相对直接地传递。

Claims (10)

1.一种用于飞行器的组件(17)，包括：
-飞行器机架的一部分(12)，
-包括气体发生器(14A)和接收器(14B)的发动机(14)，所述接收器具有位于所述气体发生器前方且沿着发动机轴线(A1)定心的一对对转无涵道旋翼，
-包括呈箱形截面形式的刚性结构(18)的附接挂架(16)，所述刚性结构具有连接到所述飞行器机架的所述部分(12)的近端(18A)和与所述近端侧向分离的远端(18B)，
-用于将所述发动机(14)附接到所述附接挂架(16)的附接装置(31)，
其中：
-所述刚性结构(18)包括后封闭桁条(36)和设置在所述后封闭桁条前方的第一桁条(32)，
-所述发动机(14)具有相对于所述刚性结构(18)向前偏移的重心(CG)，
-所述附接装置(31)包括相对于所述重心(CG)向前偏移的第一附接装置(50)、布置在相对于所述第一附接装置(50)的后方并且在所述第一桁条(32)的平面(P1)中延伸的第二附接装置(52)、以及布置在相对于所述第二附接装置(52)的后方的第三附接装置(54)，
-所述附接挂架(16)包括将所述第一附接装置(50)连接到所述刚性结构(18)的角锥体(28)，
-所述第二附接装置(52)包括两个发动机附接件(90)，所述两个发动机附接件用于对绕所述发动机轴线的力矩产生反作用，所述两个发动机附接件被定位成在所述发动机的水平对称平面(P)每一侧上一个。
2.根据权利要求1所述的用于飞行器的组件，其中，所述第一附接装置(50)包括用于对推力产生反作用的两个发动机附接件(60)，所述第一附接装置的所述两个发动机附接件被布置成关于所述发动机轴线(A1)在直径方向上彼此相反并且相对于所述发动机的水平对称平面(P)对称。
3.根据权利要求1或2所述的用于飞行器的组件，其中，所述第一附接装置(50)包括两个第一发动机附接件(62)，所述两个第一发动机附接件用于对所述发动机的竖直方向和横向方向上的力产生反作用，所述两个第一发动机附接件被安排成在所述发动机的水平对称平面(P)每一侧上一个。
4.根据权利要求2或3所述的用于飞行器的组件，其中，所述第一附接装置(50)包括第一框架(64)，所述第一框架由所述角锥体(28)支承并且支承所述第一附接装置(50)的各个发动机附接件(60，62)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于飞行器的组件，其中，所述第二附接装置(52)包括第二框架(92)，所述第二框架由所述刚性结构(18)的远端(18B)支承并且支承所述第二附接装置的对绕发动机轴线的力矩产生反作用的所述两个发动机附接件(90)。
6.根据权利要求4和5的组合的用于飞行器的组件，其中，所述附接装置(31)包括两个第一条棒(120)，所述两个第一条棒分别将第一框架(64)的两个第一区域(68)连接到第二框架(92)的两个第二区域(96)，所述第一附接装置的用于对推力产生反作用的两个发动机附接件(60)分别连接至所述两个第一区域。
7.根据权利要求6所述的用于飞行器的组件，其中，所述附接装置(31)包括两个第二条棒(122)，所述两个第二条棒分别将所述两个第一区域(68)连接到所述第二框架(92)的两个第三区域(124)，所述两个第三区域被安排在所述两个第二区域(96)之间、在第一桁条(32)的延续部中。
8.根据权利要求6或7所述的用于飞行器的组件，其中，所述附接装置(31)包括两个第三条棒(126)，所述两个第三条棒分别将所述第二框架(92)的两个第二区域(96)连接到所述第三附接装置(54)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的用于飞行器的组件，其中，所述刚性结构(18)包括安排在所述后封闭桁条(36)与所述第一桁条(32)之间的中间桁条(34)，并且
其中所述附接装置(31)包括两个第四条棒(128)，所述两个第四条棒分别将所述第二框架(92)的两个第二区域(96)连接到所述刚性结构(18)的远端(18B)的区域(130)，所述区域安排在所述中间桁条(34)的延续部中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于飞行器的组件，其中，所述第三附接装置(54)包括两个第二发动机附接件(110)，所述两个第二发动机附接件用于对所述发动机的竖直方向和横向方向上的力产生反作用，所述两个第二发动机附接件被安排成在所述发动机的水平对称平面(P)每一侧上一个。
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