CN112805219B - 包括悬架构件的涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沿着轴线(X)延伸的涡轮机(1)，所述涡轮机包括：高压主体，所述高压主体具有旋转地联接到高压涡轮(6)的高压压缩机(4)，以及低压主体，所述低压主体包含旋转地联接到低压涡轮(7)的低压压缩机(3)；上游壳体(14)，所述上游壳***于所述高压压缩机(4)的上游；以及所述涡轮机(1)的悬架构件(12、13)，其预期用于将所述涡轮机(1)附接到飞机吊架(11)。

Description

包括悬架构件的涡轮机

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮机，具体来说，用于双流涡轮喷气发动机的悬架***。

背景技术

双流涡轮喷气发动机常规上包括主流或主脉的流脉，所述流脉在涡轮机内的气体流动的方向上从上游到下游具有低压压缩机、高压压缩机、燃烧室、高压涡轮和低压涡轮。涡轮喷气发动机还包括径向位于主脉外部的次级流或次级脉的流脉。术语“径向”、“轴向”和“周向”是相对于涡轮机的轴线定义的。术语“上游”和“下游”是相对于通过涡轮机的气流定义的。

涡轮喷气发动机通常附接到飞机的吊架或桅杆，吊架本身附接到飞机结构，例如机翼。吊架允许将由涡轮喷气发动机产生的力传输到飞机结构，并且还允许在涡轮喷气发动机与飞机之间布设燃料、空气、电气和液压***。

代表申请人的专利申请EN 2 867 155公开了一种借助于悬架***附接到吊架的涡轮机，所述悬架***包括上游悬架***和下游悬架***。上游悬架***附接到与风扇壳体成一体的中间壳体，下游悬架***附接到排气壳。两个壳体都是涡轮机的结构元件。

悬架***的功能是确保在涡轮机与吊架之间传输机械力。具体来说，这些力是沿着标注为X的涡轮机的轴线定向的由涡轮机产生的推力、沿着标注为Y的轴线定向的横向空气动力负载，以及沿着标注为Z的轴线竖直地定向的涡轮机的重量。悬架***的功能还用于吸收称为Mx的发动机扭矩，所述发动机扭矩在围绕X轴的周向方向上施加在涡轮机上。X、Y和Z轴成对正交。

在以下描述中，将特别注意上游悬架***。

称为“核心”类型悬架***的已知上游悬架***常规上包括：横梁，所述横梁预期附接到飞机吊架；圆柱形部分，所述圆柱形部分与横梁成一体并且铰接在球形接头壳体上，所述球形接头壳体包括主体和铰接在主体上的球形接头螺母，所述圆柱形部分安装成围绕其轴线在球形接头螺母中枢转。球形接头壳体的主体附接到例如双体双流涡轮喷气发动机中的涡轮喷气发动机的固定部分、中间壳体，或位于低压压缩机与高压压缩机之间的压缩机间壳体。

目前需要增加涡轮喷气发动机的稀释比。请记住，稀释比是次级流速与主流速之比。为了增加稀释率，因此有必要增加次级脉中的空气通道的截面。为此，目标是减小位于主脉与次级脉之间的脉间隔室所占据的径向空间，也称为“核心区”。出于此目的，减小上游悬架***的尺寸可能有用，特别是在上游悬架***附接到涡轮机区域中的对应壳体的区域中。

发明内容

本发明旨在以简单、可靠且便宜的方式补救这些各种各样的限制。

出于此目的，本发明涉及一种沿着轴线延伸的涡轮机，所述涡轮机具有：高压主体，所述高压主体包含可旋转地联接到高压涡轮的高压压缩机，以及低压主体，所述低压主体包含可旋转地联接到低压涡轮的低压压缩机；上游壳体，所述上游壳***于高压压缩机的上游；以及用于悬挂所述涡轮机的构件，其预期用于将涡轮机附接到飞机吊架，所述悬架构件包括：上游悬架***，其具有预期附接到吊架的横梁；至少两个连杆，其彼此周向间隔开并且每一连杆在第一端铰接到横梁且在第二端铰接到上游壳体；方向舵连杆，其在所述方向舵连杆的周向中心区域处铰接到横梁；至少两个力回收杆，其彼此周向间隔开并且每一力回收杆在第一端铰接到方向舵连杆且在第二端铰接到涡轮机的固定部分，所述至少两个力回收杆位于由两个连杆限定的径向悬架平面的上游，所述悬架构件进一步包括能够将吊架连接到涡轮机的固定下游壳体的下游悬架***。

应记住，术语“上游”和“下游”是相对于涡轮机内的气流方向定义的，而术语“轴向”、“径向”和“周向”是相对于涡轮机的轴线定义的。

此结构可以减小悬架构件，具体而言上游悬架***的尺寸，从而能够增加次级脉的截面且因此增加涡轮机的稀释率。

涡轮机可以是涡轮喷气发动机，具体而言双流涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机可以是例如所谓的“开式转子”类型的非管道发动机。

上游壳体可以是轴向地位于高压压缩机与低压压缩机之间的压缩机间壳体。

或者，进气壳可以是径向地位于涡轮机的径向内部主流脉与径向外部次级流脉之间的中间壳体。

所述连杆中的第一连杆和第二连杆可以在涡轮机的径向平面中延伸，第一和第二连杆中的每一个的第一端和第二端围绕平行于涡轮机轴线的铰接轴铰接。

第一和第二连杆因此能够吸收径向力。

连杆中的一个可以具有大体L形，并且可以被配置成吸收围绕涡轮机轴线的扭矩。

悬架构件的上游悬架***可以包括第三连杆，所述第三连杆在第一端处铰接到横梁并且在第二端处铰接到上游壳体，功能间隙设置在第三连杆与横梁和/或上游壳体的至少一个铰接上，其方式为使得在正常操作中不请求第三连杆并且在第一和第二连杆中的一个断裂的情况下请求第三连杆。

第三连杆可以被配置成实施故障保护功能。

第三连杆可以在轴向平面中延伸并且围绕垂直于涡轮机轴线的铰接轴铰接在其第一端和第二端处。

第三连杆可以周向地位于第一和第二连杆之间。

连杆的第二端可以铰接在附接到上游壳体的安装板上。

涡轮机的固定部分可以是中间壳体，并且每个力回收杆的第二端可以铰接在中间壳体的凸缘上，所述凸缘径向地位于涡轮机的主流脉与次级流脉之间。

此涡轮机是例如双流涡轮喷气发动机。

力回收杆可以在与径向平面成角度的平面中延伸。

力回收杆可以定向成使得它们在上游周向方向上远离彼此移动。

力回收杆的第一端可以铰接到方向舵连杆的周向端。

可以借助于在所述杆上或在所述杆铰接的元件上形成的U形夹进行杆的铰接。

连杆中的一个可以具有适合于吸收扭力Mx的L形，所述扭力在围绕X轴的周向方向上作用于涡轮机。

涡轮机可以包括在低压主体的轴杆与位于中间壳体上游的风扇之间的传动减速器，其特征在于力回收杆在中间壳体上的铰接位于由减速器的下游部分穿过的径向平面中。

连杆可以铰接在横梁和中间壳体中的或附接到中间壳体的板中的U形夹中。

力回收杆的端部可以具有U形夹，所述U形夹接合在涡轮机的固定部分的附加部分(例如中间壳体)中，并且接合在方向舵连杆的附加部分上。

悬架构件的下游部分可以包括两个连杆，所述连杆周向间隔开并且能够吸收在径向平面中引导的力。

下游部分的连杆可以在径向平面中延伸，所述连杆的铰接轴平行于涡轮机的轴线。

下游部分的每个连杆可以在第一端铰接在附接到吊架的下游悬架横梁上，并且在第二端铰接在涡轮机的排气壳上。

当阅读以下参考附图的非限制性示例给出的描述时，将更好地理解本发明，并且将呈现本发明的其它细节、特征和优点。

附图说明

-图1是根据本发明的一个实施例的双流涡轮喷气发动机的部分的轴向截面图；

-图2是涡轮机的径向区段的示意图，其说明悬架构件的上游悬架***；

-图3到5是悬架构件的上游悬架***的侧视图、正视图和透视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的实施例的双流涡轮喷气发动机1。这沿着X轴延伸。在以下描述中，术语“轴向”和“径向”是相对于X轴定义的。涡轮喷气发动机1包括主流或主脉2的流脉，所述流脉在涡轮机内的气体流动的方向上从上游到下游具有低压压缩机3、高压压缩机4、燃烧室5、高压涡轮6和低压涡轮7。涡轮喷气发动机1还包括径向位于主脉2外部的次级流或次级脉8的流脉。中间壳体(9)包括：至少一个结构外壳，其径向地位于主脉与次级脉之间；以及多个流动偏转叶片(40)，其布置在次级脉中并且与结构外壳成一体。风扇10位于中间壳体的上游。

术语“上游”和“下游”是相对于涡轮喷气发动机1内的气流定义的。

涡轮喷气发动机1附接到飞机的吊架(或桅杆)11，进而附接到飞机的结构，例如机翼。吊架用于将由涡轮喷气发动机1产生的力传输到飞机结构，并且还允许在涡轮喷气发动机1与飞机之间布设燃料、空气、电气和液压***。

具体来说，涡轮喷气发动机1经由上游悬架***12和下游悬架***附接到吊架。

上游悬架***12附接到压缩机间壳体14。压缩机间壳体14轴向地位于高压压缩机2与低压压缩机3之间。压缩机间壳体的存在在配备有减速器的涡轮喷气发动机中是特别有利的，所述减速器允许风扇速度相对于低压壳体的速度减小。实际上，压缩机间壳体可以用于支撑涡轮机中的减速器，例如以为减速器提供下游支撑，而减速器的上游支撑由中间壳体提供。在图1中所示的实施例中，减速器30径向布置在中间壳体9的内壳内部，所述内壳定界内部的主脉。下游悬架***13附接到排气壳15。

涡轮喷气发动机1的稀释比相对较高，例如在10与20之间。次级脉8的截面因此较高，并且可用于将上游悬架***12附接到涡轮机1的空间径向受到限制。

本发明可以确保在具有减小的径向尺寸的区域中附接上游悬架***12。

出于此目的，如可以在图2到5中更好地看到，所述上游悬架***12具有例如通过旋拧或螺栓连接附接到飞机吊架11的上游横梁16。

横梁16具有周向延伸的下游部分16a，所述下游部分具有三个径向面向内的U形夹17、18，具体来说，彼此周向间隔开并且相对于穿过涡轮机轴线的中心轴向平面P对称地布置的两个侧U形夹17，以及位于中心轴向平面P处的中心U形夹18。U形夹17、18可以与横梁16一体形成，或者所述U形夹可以由附接到横梁16的一个或多个独立部分形成。

侧U形夹17定向成使得允许沿着平行于涡轮机的X轴的轴线进行铰接。中心U形夹18定向成使得允许沿着垂直于涡轮机的X轴的轴线进行铰接。

横梁16还具有用于铰接方向舵连杆18的上游部分16b。方向舵连杆18周向地延伸，并且具有中心区域和两个周向端。中心区域围绕位于上述中心轴向平面P中的铰接轴铰接在横梁16的上游部分16a上，并且以30°与60°之间的角度，例如大约45°倾斜到径向平面。

上游组合件12还包括两个力回收杆19，所述力回收杆彼此周向间隔开并且对称地位于轴向中心平面P的任一侧上。

每个力回收杆19包括：径向外部且下游的第一端，其包括铰接在方向舵连杆18的周向端上的U形夹19a；以及径向内部且上游的第二端，其包括铰接在涡轮机的固定部分上的U形夹19b。铰接有力回收杆19的涡轮机的固定部分可以是中间壳体9。

力回收杆19的第一端19a围绕与横梁16上的方向舵连杆18的铰接轴平行的轴线铰接在方向舵连杆18上。

在图1中所示的实施例中，力回收杆19的第二端19b铰接到中间壳体9，且更具体来说，铰接到位于脉间隔室中的中间壳体的刚性凸缘9'。在中间壳体9上的力回收杆19的铰链轴向地位于其中定位有减速器30的下游部分的中间壳体的区域中。更精确地说，这些铰接位于由减速器30的下游部分穿过的径向平面中。

每个连杆19沿着相对于中心轴向平面P倾斜的轴线延伸。力回收杆19在上游方向上彼此间隔开地周向延伸。

另外，上游组合件12具有在角度区段上方周向延伸的安装板20，所述安装板附接到压缩机间壳体14。安装板20具有对称地位于中心轴向平面P的任一侧上的两个侧U形夹21，以及位于中心轴向平面P处的中心U形夹22。

侧U形夹21定向成允许沿着平行于涡轮机1的X轴的轴线进行铰接。中心U形夹22定向成允许沿着垂直于涡轮机1的X轴的轴线进行铰接。

第一连杆23和第二连杆23'将横梁16的对应侧U形夹17、21和安装板20连接。另外，为了促进次级流速，减小在涡轮机的下游悬架***13处的吊架宽度可能是有用的。为此，有利的事，通过不包括用于吸收在围绕X轴的圆周方向施加在涡轮机上的扭力Mx的***，将下游悬架设计为相对较窄。随后可以在上游悬架***12处实施扭矩吸收。通过本身已知的方式，在图2中示意性地示出的连杆23、23'中的一个(例如，第二连杆23')可以具有L形，也称为“回飞镖”。第二连杆23'随后具有用于连接到横梁的两个引脚，使得可以吸收扭矩。

第三连杆24连接横梁16的中心U形夹18和安装板20的中心U形夹22。

第一和第二连杆23在径向平面中延伸，并且每一连杆包括：第一径向外端，其围绕与涡轮机1的轴线X平行的铰接轴铰接在横梁16的对应侧U形夹17上；以及第二径向内端，其围绕与涡轮机1的轴线X平行的铰接轴铰接在固定板20的对应侧U形夹21上。

第一和第二连杆23远离彼此周向地径向向内移动。

连杆23中的一个可以具有大体L形，其中两个部分彼此成角度，如图2中所示。

第三连杆24沿着倾斜到径向平面R的轴线在轴向中心平面P中延伸。

第三连杆24包括：第一端，其围绕与涡轮机1的轴线X垂直的铰接轴铰接在横梁16的中心U形夹18上；以及第二端，其围绕与涡轮机1的轴线X垂直的铰接轴铰接在安装板20的中心U形夹22上。首先，径向外端位于第三连杆24的所述第二径向内端的下游。

第一和第二连杆23能够吸收围绕涡轮机1的X轴的径向力和扭矩，在连杆23中的一个不能够吸收对应力或扭矩的情况下，第三连杆24充当故障保护力回收功能。

下游悬架***13包括两个连杆25(图1)，所述连杆周向间隔开并且能够吸收径向力。

下游组合件13的连杆25在径向平面中延伸，所述连杆25的铰接轴平行于涡轮机1的X轴。

下游组合件的每个连杆25可以在第一端铰接在附接到吊架11的下游悬架横梁26上，并且在第二端铰接在涡轮机的排气壳15上。

Claims (10)

1.一种沿着轴线(X)延伸的涡轮机(1)，其包括：高压主体，所述高压主体具有旋转地联接到高压涡轮(6)的高压压缩机(4)，以及低压主体，所述低压主体包含旋转地联接到低压涡轮(7)的低压压缩机(3)；上游壳体(14)，所述上游壳***于所述高压压缩机(4)的上游；以及所述涡轮机(1)的悬架构件(12、13)，其预期用于将所述涡轮机(1)附接到飞机吊架(11)，所述悬架构件(12、13)包括：上游悬架***(12)，其具有预期附接到所述飞机吊架(11)的横梁(16)；至少两个连杆(23、23'、24)，其彼此周向间隔开并且每一连杆在第一端铰接在所述横梁(16)处且在第二端铰接在所述上游壳体(14)处；方向舵连杆(18)，其在所述方向舵连杆(18)的周向中心区域的层级处铰接在所述横梁(16)上；用于吸收涡轮机的推力的至少两个力回收杆(19)，其彼此周向间隔开并且每一力回收杆在第一端(19a)铰接在所述方向舵连杆(18)上且在第二端(19b)铰接在所述涡轮机(1)的固定部分(9)上，所述至少两个力回收杆(19)位于由所述两个连杆(23、23')限定的径向悬架平面的上游，所述悬架构件(12、13)还包括能够将所述飞机吊架(11)连接到所述涡轮机(1)的固定下游壳体(15)的下游悬架***(13)。

2.根据权利要求1所述的涡轮机(1)，其特征在于，所述上游壳体是轴向地位于所述高压压缩机(4)与所述低压压缩机(3)之间的压缩机间壳体(14)。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮机(1)，其特征在于，所述连杆的第一连杆(23)和第二连杆(23')在所述涡轮机(1)的径向平面(R)中延伸，所述第一和第二连杆(23、23')中的每一个的第一端和第二端围绕平行于所述涡轮机(1)的轴线(X)的铰接轴进行铰接。

4.根据权利要求3所述的涡轮机(1)，其特征在于，所述悬架构件(12、13)的所述上游悬架***(12)包括第三连杆(24)，所述第三连杆在第一端铰接到所述横梁(16)并且在第二端铰接到所述上游壳体(14)，功能间隙设置在所述第三连杆(24)与所述横梁(16)和/或所述上游壳体(14)的至少一个铰接上，其方式为使得在正常操作期间不请求所述第三连杆(24)并且在所述第一和第二连杆(23、23')中的一个断裂的情况下请求所述第三连杆(24)。

5.根据权利要求4所述的涡轮机(1)，其特征在于，所述第三连杆(24)在轴向平面(P)中延伸，并且在其第一端和第二端围绕垂直于所述涡轮机(1)的轴线(X)的铰接轴进行铰接。

6.根据权利要求1所述的涡轮机(1)，其特征在于，所述连杆(23、23'、24)的所述第二端铰接在附接到所述上游壳体(14)的安装板(20)上。

7.根据权利要求1所述的涡轮机(1)，其特征在于，所述涡轮机(1)的所述固定部分(9)是中间壳体(9)，并且每个力回收杆(19)的所述第二端铰接在所述中间壳体(9)的凸缘上，所述凸缘径向地位于所述涡轮机(1)的主流脉(2)与次级流脉(8)之间。

8.根据权利要求3所述的涡轮机(1)，其特征在于，所述力回收杆(19)在与所述径向平面(R)形成角度的平面中延伸。

9.根据权利要求1所述的涡轮机(1)，其特征在于，所述连杆中的一个(23')具有L形，其适合于吸收在围绕所述轴线(X)的周向方向上作用于所述涡轮机的扭力。

10.根据权利要求7所述的涡轮机(1)，其具有用于在所述低压主体的轴杆与位于所述中间壳体(9)上游的风扇(10)之间传动的减速器(30)，其特征在于，所述力回收杆(19)在所述中间壳体(9)上的所述铰接位于所述减速器的下游部分穿过的径向平面中。