DE3879581T2

DE3879581T2 - Haltevorrichtung fuer turbinentriebwerke.

Info

Publication number: DE3879581T2
Application number: DE88307229T
Authority: DE
Inventors: Paul T Herbst
Original assignee: Lord Corp
Current assignee: Lord Corp
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1988-08-05
Publication date: 1993-11-04
Anticipated expiration: 2008-08-06
Also published as: JPH01131355A; US4805851A; EP0303405A3; EP0303405A2; EP0303405B1; DE3879581D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für Flugzeugtriebwerke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Triebwerkshaltevorrichtung, mit der ein Turbinentriebwerk unterhalb des Flügels eines Flugzeugs gehaltert werden kann.
Bei manchen Flugzeugtypen werden Turbinentriebwerke an Tragrohren befestigt, die von den Flugzeugflügeln abstehen. Das Triebwerk wird am Tragrohr im allgemeinen durch vordere und hintere Haltevorrichtungen und Hilfsstrukturen derart befestigt, daß eine Vielzahl von Anforderungen für die Befestigung eines Triebwerks, beispielsweise Schub- und Drehmomentaufnahme, sowie eine Vielzahl von statischen und dynamischen Belastungsbedingungen erfüllt werden. Zusätzlich zu diesen Anforderungen müssen die Haltevorrichtungen strenge Betriebsbedingungen erfüllen, beispielsweise hohe Temperatur- und Schwingungsbeständigkeit.
Vorrichtungen zur Befestigung von Turbinentriebwerken an Flugzeugflügeln sind beispielsweise aus den US-PS 3 288 404, 3 727 862, 3 831 888, 4 013 246, 4 022 018, 4 437 627, 4 603 821 und 4 603 822 bekannt.
Aus der US-PS 4 603 822 ist eine hintere Triebwerks-Halte-Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 7 und 11 bekannt, mit der ein Turbinentriebwerk unterhalb des Flügels eines Flugzeugs befestigt werden kann. Diese bekannte Haltevorrichtung arbeitet im Rahmen der vorgesehenen Einsatzzwecke zufriedenstellend. Es besteht jedoch die Notwendigkeit, eine hintere Triebwerkshaltevorrichtung zu schaffen, mit der die vom Triebwerk erzeugten Geräusche von der Flugzeugkabine abgeschirmt werden können. Eine derartige hintere Haltevorrichtung für ein Turbinentriebwerk, die sowohl dieses Ziel als auch die vorstehend beschriebenen Befestigungsanforderungen und strengen Betriebsbedingungen erfüllt, ist jedoch bisher nicht verfügbar.
Aus der US-PS 3 288 404 ist ein Befestigungssystem für ein Turbinentriebwerk bekannt, welches insbesondere bei Helikoptern angewendet wird. Das System enthält eine vordere Haltevorrichtung, die eine Drehmomentwelle mit Armen an gegenüberliegenden Seiten aufweist, die mit einem Getriebekasten verbunden sind, und ein in Schichten aufgebautes, elastomeres Lager, das die Drehmomentwelle mit dem Flugzeugrumpf mittels Zusatzanschlüssen elastisch verbindet. Obwohl dieses System zufriedenstellend arbeitet, wenn ein Turbinentriebwerk an einem Helikopterrumpf befestigt werden soll, ist es nicht geeignet, das vorstehend erwähnte Geräuschproblem zu lösen, das bei manchen Flugzeugtypen auftritt, die von an den Flügeln befestigten Turbinentriebwerken angetrieben werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Haltevorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Anspruche 1, 7 und 11 zu schaffen, mit der die Geräuschübertragung von den Triebwerken auf die Flugzeugkabine einfach und wirkungsvoll verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird eine Haltevorrichtung zum Isolieren von Schwingungen an einem ein Turbinentriebwerk aufweisenden Flugzeug mit einer zur Befestigung am Flugzeug zum Tragen des Triebwerks ausgebildeten Haltebasis geschaffen. Weiterhin ist eine zwischen der Haltebasis und dem Triebwerk angeordnete Triebwerks-Befestigungsanschlußvorrichtung mit zwei Lastösen zur Aufnahme von daran mittels Bolzen befestigter Verbindungsansätze vorgesehen, wobei die Ansätze am Triebwerk festgelegt sind. Die Lastösen sind an den äußeren Enden zweier Arme ausgebildet, wobei sich die Arme parallel nahe der Haltebasis erstrecken. Weiterhin weist die Haltevorrichtung eine Verdrehwelleneinrichtung auf, die sich seitlich zu den parallelen Armen, diese an ihren von den Lastösen entfernten Enden verbindend, erstreckt. Eine laminierte elastomere Lagereinrichtung verbindet die Verdrehwelleneinrichtung mit der Haltebasis nach Art eines Auslegers derart, daß die Verdrehwelleneinrichtung um eine Schwenkachse, die ihre Längsachse ist, infolge einer Verlagerung der Arme schwenkbar ist. Ferner ist eine von der Haltebasis getragene Widerlagereinrichtung zur Begrenzung wenigstens der Schwenkbewegung der Arme um die Schwenkachse vorgesehen. Die laminierte elastomere Lagereinrichtung weist eine von der Verdrehwelleneinrichtung und der Basis getragene Oberflächeneinrichtung zum Zusammendrücken der laminierten elastomeren Lagereinrichtung an diametral gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse auf, wenn die Arme um die Schwenkachse schwenken, während andere nachgiebige Verlagerungen der Verdrehwelle in Bezug auf die Schwenkachse auftreten. Hierdurch dämpft die Haltevorrichtung zur Flugzeugkabine übertragene Triebwerksgeräusche.
Weiterhin wird durch die Erfindung eine Auslegervorrichtung zur Befestigung eines Hinterendes eines Turbinentriebwerks an einem Tragrohr an einem Flugzeugflügel sowie zur Begrenzung von in den Rumpfabschnitt übertragenen Geräuschen geschaffen. Eine Sicherungseinrichtung erstreckt sich nach unten zur Aufnahme einer sich von dem Triebwerk nach oben erstreckenden Verbindungsansatzeinrichtung, wobei die Ansatzeinrichtung an der Sicherungseinrichtung mittels Bolzen festgelegt ist. Die Auslegervorrichtung weist eine sich in Längsrichtung erstreckende Haltearm-Einrichtung auf. Die Sicherungseinrichtung ist an einem äußeren Ende der Armeinrichtung ausgebildet. Eine Verdrehwelleneinrichtung erstreckt sich seitlich der Haltearmeinrichtung zwischen eiinem Endabschnitt, der von der Sicherungseinrichtung entfernt ist. Die Verdrehwelleneinrichtung weist eine mit ihrer Längsachse übereinstimmende Schwenkachse auf. Weiterhin ist an der Auslegervorrichtung eine laminierte elastomere Lagereinrichtung zur Verbindung der Verdrehwelleneinrichtung mit dem Flügeltragrohr in der Art eines Auslegers vorgesehen, so daß eine nachgiebige schwenkende Bewegung der Armeinrichtung um die Schwenkachse der Verdrehwelleneinrichtung möglich ist, die zum Rumpfabschnitt schräg verlaufend angeordnet ist. Die elastomere Lagereinrichtung weist Schichtungen an elastischen und unelastischen, sich entlang der Verdrehwelleneinrichtung an diametral gegenüberliegenden Seiten davon exzentrisch zur Schwenkachse erstreckenden Schichten auf. Hierdurch ist eine nachgiebig hindernde Schwenkverlagerung der Einrichtung um die Schwenkachse durch eine Kompressionsbeaufschlagung der elastischen Schichten möglich, während sich die elastischen Schichten anderen Bewegungen der Verdrehwelleneinrichtung relativ zu deren Schwenkachse anpassen können. Das Triebwerk ist hierdurch an dem Flügel derart angeordnet, daß die Übertragung von Triebwerksgeräuschen an den Flugzeugrumpf minimiert wird.
Durch die Erfindung wird weiterhin eine Auslegervorrichtung zur Befestigung eines Triebwerks an einem Tragrohr eines sich von einem Rumpf erstreckenden Flugzeugflügels geschaffen, wobei das Triebwerk sich nach oben gerichtet erstreckende Verbindungsansätze zur Befestigung an der Auslegerhaltevorrichtung mittels einer Befestigungseinrichtung aufweist. Diese Befestigungseinrichtung steht mit zwei an der Auslegervorrichtung ausgebildeten Lastösen in Eingriff. Diese Lastösen sind an ersten Endabschnitten zweier Arme ausgebildet. Weiterhin ist eine Verdrehwelleneinrichtung mit einer schräg zum Flugzeugrumpf verlaufenden Längsachse zur starren Verbindung der Arme an zweiten Endabschnitten davon vorgesehen. Eine laminierte elastomere Lagervorrichtung erstreckt sich längs der Verdrehwelleneinrichtung zur Verbindung der Haltearme mit dem Flügeltragrohr in der Art eines Auslegers. Sie weist eine vorbestimmte Federrate infolge einer schwenkenden Ablenkung der Arme um die Verdrehwellenachse auf. Die elastomere Lagereinrichtung weist Schichtungen aus alternierenden elastischen und unelastischen Schichten auf, die sich entlang der Verdrehwelleneinrichtung an diametral gegenüberliegenden Seiten davon exzentrisch dazu erstrecken, sowie komplementär ausgebildete, mit den Schichtungen zusammenarbeitende Oberflächeneinrichtungen, um die elastischen Schichten an diametral gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse einer elastischen Kompression infolge einer Schwenkbewegung der Verdrehwelleneinrichtung um ihre Schwenkachse zu unterziehen, während sie sich anderen Versetzungen der Verdrehwelleneinrichtung anpassen. Ferner ist eine von dem Flügeltragrohr getragene Einrichtung vorgesehen, um sowohl die Schwenkbewegung der Arme um die Schwenkachse als auch die Schwenkbewegung der Verdrehwelle relativ zu ihrer Schwenkachse zu begrenzen. Hierdurch ist das Triebwerk an dem Flügeltragrohr derart angeordnet, daß die Übertragung von Triebwerksgeräuschen an den Flugzeugrumpf minimiert wird. Durch die Erfindung wird weiterhin eine verbesserte Haltevorrichtung geschaffen, die es ermöglicht, eine Vielzahl von statischen und dynamischen Turbinentriebwerksbewegungen und -lasten aufzunehmen, während die Flugzeugkabine gleichzeitig von den Triebwerksgeräuschen getrennt ist.
Ferner wird durch die Erfindung eine Haltevorrichtung geschaffen, die es ermöglicht, das hintere Ende eines Turbinentriebwerks an einem Flügeltragrohr entweder original oder im Rahmen einer Nachrüstung zu verbinden, um das vom Triebwerk erzeugte und auf die Flugzeugkabine übertragene Geräusch zu minimieren.
Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ist, wenn sie zwischen dem hinteren Ende eines Turbinentriebwerks und einem Flügeltragrohr befestigt ist, für zahlreiche statische und dynamische Triebwerks-Befestigungsanforderungen geschaffen, wobei die Triebwerksgeräusche bedeutend gedämpft werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, in der mit ausgezogenen Linien ein Turbinentriebwerk dargestellt ist, das unterhalb und vor dem Flügel eines Flugzeugs (in gestrichelten Linien dargestellt) durch eine hintere Haltevorrichtung gemäß der Erfindung gehaltert ist;
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Befestigungsbereichs der hinteren Haltevorrichtung in einer teilweise weggebrochenen und abgeschnittenen Ansicht, um Konstruktionsdetails zu zeigen;
Fig. 3 einen stark vergrößerten Teilschnitt der mit der Triebwerks-Tragstruktur verbundenen hinteren Haltevorrichtung gemäß der Erfindung mit Blickrichtung von hinten bzw. rechts in Fig. 1;
Fig. 4 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung mit Blickrichtung nach unten in Fig. 2, wobei Bereiche weggebrochen und abgeschnitten dargestellt sind, um Konstruktionsdetails zu zeigen;
Fig. 5 eine teilweise weggebrochene und abgeschnittene Seitenansicht einer Unterbaugruppe der erfindungsgemaßen Befestigungsvorrichtung und
Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6 - 6 von Fig. 2.
Aus Fig. 1 ist in gestrichelten Linien ein Flugzeugflügel ersichtlich, der sich zusammen mit einer Tragrohrstruktur P vom nicht dargestellten Flugzeugrumpf aus zur Seite hin erstreckt. Die Tragrohrstruktur P hängt am Flugel, erstreckt sich nach vorne und hält ein Turbinentriebwerk E. Das Triebwerk E ist durch vordere und hintere Triebwerksbefestigungsvorrichtungen am Flügeltragrohr P befestigt. Die Erfindung betrifft die hintere Triebwerksbefestigung A.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, enthält eine übliche hintere Triebwerksbefestigungsvorrichtung eine Platte 10, die am Tragrohr P vorgesehen ist, und eine Befestigungsvorrichtung 11, die das Turbinentriebwerk E im wesentlichen umgibt. Die Befestigungsvorrichtung 11 weist nach oben stehende Verbindungsansätze 11a, 11b auf, die an der Tragrohrplatte 10 mittels Bolzen befestigt sind, die horizontal durch Lastösen hindurchtreten. Eine derartige Anordnung geht bereits aus der US-PS 4603822 hervor.
Diese bekannte Triebwerksbefestigungsstruktur arbeitet zufriedenstellend im Rahmen des vorgegebenen Einsatzbereiches. Beispielsweise paßt sie sich Längenänderungen des Triebwerks aufgrund thermischer Expansion oder Kontraktion an, nimmt das Triebwerksdrehmoment auf und trägt die vertikalen statischen und dynamischen Lasten. Es besteht jedoch ein Bedarf an einer Triebwerksbefestigungsvorrichtung, die nicht nur diese Anforderungen erfüllt, sondern auch die Übertragung des Triebwerksgeräusches an die Flugzeugkabine begrenzt. Um das Geräuschproblem bei bestehenden Flugzeugen lösen zu können, ist es erforderlich, daß die Befestigungsvorrichtung ohne weiteres zwischen der Tragrohrplatte des Flügels und dem Triebwerk nachgerüstet werden kann, ohne daß irgendwelche Veränderungen am Flugzeug oder an der Triebwerkstruktur vorgenommen werden müssen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die erfindungsgemäße Triebwerkshaltevorrichtung 12 zwischen dem Flügeltragrohr P und dem Triebwerk E befestigt. Die Haltevorrichtung 12 weist eine Haltebasis 13 auf, die an der Tragrohrplatte 10 des Flügels befestigt werden kann, und eine Befestigungsanschlußvorrichtung F (Fig. 5), die mit dem Triebwerk E verbunden werden kann. Wie nachstehend beschrieben wird, ist die Befestigungsanschlußvorrichtung F federnd an der Haltebasis 13 in der Art eines Auslegers befestigt.
Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich, weist die Haltebasis 13 eine Basisplatte 13a auf, die an der Unterseite der Tragrohrplatte 10 des Flügels mittels einer Reihe von hochfesten Befestigungsbolzen 14, 15, 18 und 19 befestigt ist. Diese Bolzen erstrecken sich durch die Basisplatte 13a nach oben und werden in Löchern der Tragrohrplatte 10 des Flügels aufgenommen, wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist die Basisplatte 13a in der Draufsicht im wesentlichen rechtwinkelig und weist eine ebene obere Seite auf. Auf diese Weise erstreckt sich die Basis 13 bündig gegen die Tragrohrplatte 10 des Flügels und im wesentlichen horizontal zwischen dieser und dem Triebwerk E, wenn die Befestigungsbolzen 14, 15, 18 und 19 angezogen sind. Scherbolzen 16, 17 erstrecken sich von der Basisplatte 13a nach oben und treten in beabstandete vertikale Bohrungen der Tragrohrplatte 10 des Flügels ein, um Scherlasten aufzunehmen, die von der Triebwerksverbindung 11 auf das Flügeltragrohr P ausgeübt werden, wenn sie dem Triebwerksdrehmoment entgegenwirkt. Die Befestigungsbolzen 14, 15, 18 und 19 nehmen weitere, beispielsweise vertikale, Lasten auf.
Zur Verbindung der Verbindungsansätze 11a, 11b des Triebwerks mit der Haltebasis 13 weist die Befestigungsanschlußvorrichtung F ein Paar paralleler Arme 20, 21 (Fig. 4) auf, die sich horizontal, beabstandet und parallel nach vorne und nach hinten bezüglich des Flugzeugs erstrecken.
Die Arme 20, 21 weisen an ihren vorderen Enden Lastösen 20a bzw. 21a auf, um Befestigungsbolzen 23a, 23b (Fig. 3) aufzunehmen, die durch die Verbindungsansätze 11a, 11b hindurchtreten. Die Arme 20, 21 sind miteinander an ihren hinteren, von den Lastösen 20a, 21a entfernten Enden mittels einem integralen Verdrehrohr oder einer Welle 22 verbunden, das bzw. die sich horizontal zwischen den Armen quer zum Flugzeugrumpf erstreckt. Die Arme 20, 21 und das Verdrehrohr 22 stellen eine Unterbaugruppe mit einer in der Draufsicht U-förmigen Gestalt dar. Die Arme 20, 21 und das Verdrehrohr 22 werden vorzugsweise aus einem Stück und aus einer hochfesten Metallegierung gefertigt, beispielsweise aus einem 15-5 nichtrostenden Stahl. Das Verdrehrohr 22 ist mit Durchgangslöchern versehen, um eine leichte, aber dennoch drehsteife Verbindung zwischen den Armen zu schaffen. Aufgrund dieser Verbindung können die Arme 20, 21 einheitlich um die zentrale Achse A des Verdrehrohrs schwenken, wobei eine gegenseitige Winkelverschiebung um die Achse A minimiert wird, die bei der Aufnahme des Triebwerksdrehmoments auftreten kann. Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, weist jeder Arm 20, 21 eine vertikale, quergerichtete Durchgangsbohrung 20' bzw. 21' auf, die einen Zugang zu den hinteren Befestigungsbolzen 15 bzw. 14 schafft, so daß die Triebwerkshaltevorrichtung 12 mit der Tragrohrplatte 10 des Flügels verbunden und von dieser getrennt werden kann.
Um die gewünschte federnde, auskragende Halterung der Arme 20, 21 an der Haltebasis 13 zu ermöglichen, weist die Befestigungsanschlußvorrichtung eine laminierte, elastomere Lagereinrichtung 26 auf, die das Verdrehrohr 22 mit der Haltebasis 13 verbindet. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist das elastomere Lager 26 in horizontaler Richtung länglich ausgebildet und erstreckt sich entlang dem Verdrehrohr 22 im wesentlichen über den gesamten Abstand zwischen den Armen 20, 21 im Bereich der hinteren Enden. Das elastomere Lager 26 weist eine obere Lagerkomponente 26a und eine untere Lagerkomponente 26b auf, wobei diese Komponenten auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Längsachse A des Verdrehrohrs 22 angeordnet sind.
Jede elastomere Lagerkomponente, beispielsweise die obere Lagerkomponente 26a, ist laminar aufgebaut und weist eine Reihe von Schichten 27, 29, 31 aus elastischem Material auf. Diese Schichten wechseln mit Formschichten aus unelastischem Material ab, beispielsweise mit abgewinkelten Unterlegplatten 28, 30 aus Metall, und sind mit diesen verbunden. Die innerste elastische Schicht 31 ist mit dem Verdrehrohr 22 verbunden, während die äußerste elastische Schicht 27 mit einem starren, länglichen Rückhalteelement 40 verbunden ist, das über dem Verdrehrohr 22 angeordnet ist und sich beabstandet und parallel hierzu erstreckt. Die untere Lagerkomponente 26b der elastischen Lagerung 26 ist ähnlich wie die obere Lagerkomponente aufgebaut und weist eine Reihe von elastomeren Schichten 32, 34, 36 auf, die durch unelastische, aus metallischen Formscheiben 33 und 35 bestehende Schichten getrennt und mit diesen verbunden sind. Die oberste Schicht 36 ist mit dem Verdrehrohr 22 verbunden, während die unterste Schicht 32 mit einem starren Rückhalteelement 41 verbunden ist, die ähnlich wie das Rückhalteelement 40 aufgebaut ist und sich längs der Unterseite des Verdrehrohrs 22 beabstandet und parallel hierzu erstreckt.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, weist sowohl das obere als auch das untere Rückhalteelement 40, 41 abgewinkelte, konvergierende Oberflächen 40a, 40b bzw. 41a, 41b auf, die Flächenwinkel α&sub1; bzw. α&sub2; bestimmen, welche sich nach außen in entgegengesetzte Richtungen bezüglich der Schwenkachse A des Verdrehrohres 22 öffnen. Die relativ unelastischen Metallscheiben, wie beispielsweise die Metallscheiben 33 und 35 der unteren Lagerkomponente 26b, weisen einen flachen, V-förmigen Querschnitt auf und sind im wesentlichen parallel zueinander und zu den Oberflächen 36 und 41a des Verdrehrohrs 22 und des unteren Rückhalteelements 41 angeordnet. Vorzugsweise konvergieren die Metallscheiben 33 und 35 in den Bereichen zwischen der höchsten Erhebung der gewinkelten Oberflächen 41a, 41b und dem Boden des Verdrehrohres 22 leicht gegeneinander. Während die Metallscheiben 33 und 35 sich gänzlich entlang der gewinkelten Oberflächen 41a, 41b erstrecken können, enden sie vorzugsweise leicht hinter der höchsten Erhebung des Winkels α&sub2;. Die elastomere Lagerkomponente 26b weist hierdurch einen größeren, steifen Abschnitt auf, der vor der Schwenkachse A des Verdrehrohres gelegen ist, und einen kleineren, dahinter liegenden Abschnitt, der einen weniger steifen Bereich 38 bildet und im wesentlichen vollständig aus elastomerem Material besteht. Da die festen elastomeren Bereiche 38 und 39 des elastomeren Lagers 26 nicht gleich hohen Druckbelastungen wie die laminierten Bereiche ausgesetzt sind, besteht eine geringere Notwendigkeit, die Metallscheiben an diesen Stellen vorzusehen.
Die oberen Metallscheiben 28 und 30 sind in gleicher Weise wie die unteren Scheiben aufgebaut, jedoch unterschiedlich bezüglich der Schwenkachse A des Verdrehrohres angeordnet. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind die größeren Abschnitte der Metallscheiben 33 und 35 der unteren Komponenten 26b des elastomeren Lagers 26 diametral gegenüber den größeren Bereichen der Metallscheiben 28 und 30 der oberen Komponente 26a des elastomeren Lagers 26 angeordnet. Die größeren Abschnitte der diametral gegenüberliegenden Scheiben erstrecken sich im wesentlichen parallel zueinander und sind bezüglich der Längsachse B der Arme 20, 21 diagonal angeordnet. Die Metallscheiben und die hierzu in jeder Lagerkomponente benachbart angeordneten Oberflächen, beispielsweise die Oberfläche 22a auf der Unterseite des Verdrehrohrs 22 und die Oberfläche 41a des Rückhalteelements 41, welche den Scheiben 33 und 35 gegenüberliegen, sind in einer nicht konzentrischen, d.h. exzentrischen Lage bezüglich der Schwenkachse A des Verdrehrohrs 22 angeordnet. Die obere Oberfläche 22c des Verdrehrohrs 22 iist in gleicher Weise bezüglich seiner komplementären, benachbaren Oberfläche 40a des oberen Rückhalteelements 40 angeordnet. Als Folge dieser etwas exzentrischen Lage der Oberflächen und Scheiben auf diagonalen, diametral gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse A des Verdrehrohres führt eine Schwenkbewegung der Arme 20, 21 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Schwenkachse A des Verdrehrohrs 22 dazu, daß die elastomeren Schichten 32, 34 und 36 der unteren Lagerkomponente 26b und die elastomeren Schichten 27, 29 und 31 der oberen Lagerkomponente 26a zusammengedrückt werden und die aufgebrachten Kräfte in einer Art und Weise aufnehmen, wie es bei laminierten, elastomeren Lagern bekannt ist.
Um der vorstehend beschriebenen Armbewegung und dem resultierenden Zusammendrücken der elastomeren Schichten entgegenzuwirken, andererseits jedoch gewisse andere Bewegungen zwischen den Armen 20, 21 und der Basis B zu ermöglichen, ist das elastomere Lager 26 an der Basis mittels einer Scherschwenkverbindung befestigt. Hierzu weisen die Rückhalteelemente 40 und 41 des Lagers jeweils kurze zylindrische Stummel 44 bzw. 45 auf, die sich diametral nach außen bezüglich der Schwenkachse A des Verdrehrohres erstrecken. Der obere Stummel 44 ist in einer zylindrischen Bohrung 46 aufgenommen, die im Plattenabschnitt 13a der Basis 13 (Fig. 2) vorgesehen ist, während der untere Stummel 45 in einer zylindrischen Bohrung 47 aufgenommen ist, die in einer Uförmigen Kappe 48 aufgenommen ist, die sich längs der Unterseite des Verdrehrohres 22 erstreckt. Die Kappe 48 ist an der Basis 13 mittels einer Reihe von Bolzen 49, 50 lösbar befestigt (Fig. 2), die nach unten durch die Basisplatte 13a hindurchtreten und mittels eines Gewindes in der Kappe 48 beabstandet längs vorderer und hinterer Seiten des Verdrehrohres 22 aufgenommen sind. Auf diese Weise nehmen die Stummel 44, 45 der Rückhalteelemente 40, 41 der oberen und unteren Komponenten 26a, 26b des elastomeren Lagers 26 die oben erwähnten Druckbelastungen innerhalb der verschiedenen elastomeren Schichten auf, die durch die nach abwärts gerichtete Schwenkbewegung der Arme 20, 21 bezüglich der Schwenkachse A des Verdrehrohres 22 verursacht werden. Zusätzlich nehmen die Stummel 44, 45 Scherbelastungen auf, die in die elastischen Schichten durch andere Bewegungen des Verdrehrohrs 22, beispielsweise durch eine Axialbewegung entlang der Achse A, eingeleitet werden. Die zentrale Anordnung der Stummel 44, 45 bezüglich des Verdrehrohres 22 ermöglicht es, daß sie geringfügig um eine Vertikalachse C unter gewissen Bedingungen schwenken können, beispielsweise wenn die Arme 22, 21 winkelmäßig gegeneinander verschoben werden, wenn sie das Triebwerksdrehmoment aufnehmen.
Weiterhin sind Einrichtungen vorhanden, um eine zu starke Verschiebung der Arme 20, 21 relativ zur Schwenkachse A des Verdrehrohres zu begrenzen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird eine nach oben oder im Uhrzeigersinn gerichtete Armbewegung mittels des Plattenabschnittes 13a der Haltebasis 13 begrenzt, welche oberhalb der Arme 20, 21 angeordnet ist und in Eingriff mit den Lastösenabschnitten 20a, 21a gelangt, um eine derartige Verschiebung zu begrenzen. Eine nach unten, d.h. im Gegenuhrzeigersinn gerichtete Bewegung der Arme 20, 21 um die Schwenkachse A wird durch ein Paar Flansche 13b, 13c (Fig. 6) begrenzt, welche sich von den Seiten der Basisplatte 13a und in Längsrichtung sowie parallel entlang entgegengesetzter äußerer Seiten der Arme 20 bzw. 21 und entlang der gegenüberliegenden Enden des Verdrehrohrs 22 erstrecken (Fig. 4). Die unteren Abschnitte der Flansche 13b, 13c sind mit eingedrehten Schultern 13d bzw. 13e versehen, die normalerweise unterhalb der Lastösen 20a, 21a an den vorderen Enden der Arme 20, 21 liegen und beabstandet sind, jedoch in Eingriff mit den Lastösen gelangen, um zu starke, nach unten gerichtete Auslenkungen der Arme 20, 21 zu begrenzen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist zwischen der Basis 13 und den Armen 20, 21 sowie dem Verdrehrohr 22 ein genügend großer Zwischenraum vorhanden, um eine geringfügige Verschiebung ohne Metallkontakt zu ermöglichen, wobei jedoch andererseits zu starke Auslenkungen der Arme 20, 21 über diese geringfügigen Verschiebungen hinaus mittels der vorstehend beschriebenen Basisstruktur verhindert werden, wobei ein direkter Metallkontakt auftritt.
Wenn die Haltevorrichtung 12 zwischen der Tragrohrplatte 10 des Flügels und der Triebwerksverbindung 11 in der in Fig. 3 gezeigten Weise befestigt ist, zieht unter statischen Betriebsbedingungen das Gewicht des hinteren Endes des Triebwerks E an den Lastösen 20a, 21a nach unten, was zu einem Schwenken der Arme 20, 21 und des daran befestigten Verdrehrohres 22 um die Querachse A des Verdrehrohres führt. Beim Schwenken des Verdrehrohres 22 wirken die exzentrischen, diagonalen Oberflächen 22a, 22c mit den komplementär benachbarten Oberflächen 41a, 40a der Rückhalteelemente 41 bzw. 40 des Lagers zusammen, wodurch die elastischen Schichten 32, 34, 36 und 27, 29, 31 zusammengedrückt werden. Hierdurch wird das Gewicht des hinteren Endes des Triebwerks im wesentlichen durch Druckbelastungen innerhalb der verschiedenen elastomeren Schichten aufgenommen. Ein Teil des Gewichtes wird auch durch Zusammendrücken anderer Bereiche der unteren elastomeren Lagerkomponente 26b aufgenommen. Unter gewissen dynamischen Betriebsbedingungen werden verschiedene Bewegungen der Arme 20, 21 und des Verdrehrohrs 22 relativ zur Basis 13 durch Verringerungen der Druckbelastungen zwischen den elastomeren Schichten aufgenommen, die durch eine Aufwärtsbewegung der Arme 20, 21 eingeleitet werden, wenn sich das Triebwerk E relativ zum Flügeltragrohr P plötzlich nach oben bewegt. Andere, auf das Verdrehrohr einwirkende Armbewegungen, beispielsweise axiale und transversale Bewegungen, werden über Scherspannungen in den verschiedenen elastomeren Schichten aufgenommen. Infolgedessen sind die Arme 20, 21 mit Ausnahme der Begrenzung, die für sie und für das Verdrehrohr 22 an ihren Auslenkungsgrenzen durch den direkten Metallkontakt mit der Basis 13 zur Hubbegrenzung vorhanden ist, vom Flügeltragrohr P durch einige Schichten aus elastomerem Material getrennt. Auf diese Weise werden die Triebwerksgeräusche bedeutend gedämpft, die anderweitig auf die Flugzeugkabine über die Verbindung 11 und das Tragrohr P übertragen werden würden.
Die statische Federrate der Anordnung kann vorzugsweise wenigstens ca. 4,38 x 10&sup6; nt/m (25.000 pounds per inch) in vertikaler Richtung (senkrecht zur Achse A) und 6,48 x 10&sup6; nt/m (37.000 pounds per inch) in der seitlichen Richtung (längs der Achse A) betragen. Um die gewünschte Federrate zu erhalten, besteht das elastomere Material einer jeden elastischen Schicht vorzugsweise aus einem synthetischen Gummimaterial, das im ausgehärteten Zustand einen effektiven Druckmodul von etwa 6,897 MPa bis ca. 68,97 MPa (ca. 1000 bis ca. 10.000 psi), und einen Schermodul von ca. 3,488 MPa bis ca. 6,897 MPa (ca. 500 bis ca. 1000 psi) aufweist. Da die Temperatur der Halteanordnung aufgrund der nahen Lage zum Triebwerk 216ºC überschreiten kann, ist es auch erforderlich, daß das elastomere Material keinem thermischen Qualitätsverlust unterliegt. Die elastomeren Schichten sind mit den ihnen zugeordneten Metalloberflächen mittels bekannter Techniken zur Herstellung elastomerer Lager verbunden. Derartige Techniken sind beispielsweise aus dem Handbuch "High Capacity Laminate Design Guide", veröffentlicht von Lord Corporation, Erie, Pennsylvania, bekannt.
Zur Verdeutlichung der Dimensionen der Haltevorrichtung eignet sich als Referenzpunkt der horizontale Mittelpunktsabstand zwischen der Schwenkachse A des Verdrehrohres 22 und den Mittelpunkten der Arm-Lastösen 20a, 21a. Dieser Abstand beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel 12,7 cm (5 inches). Gemäß der Zeichnung sind die verschiedenen Metallscheiben und die zusammenwirkenden abgewinkelten Oberflächen derart angeordnet, daß ihre Raumwinkel voneinander weggerichtet sind, d.h. sie sind von der Schwenkachse A des Verdrehrohrs 22 nach außen gerichtet. Obwohl eine derartige Anordnung bevorzugt ist, ist es ebenfalls möglich, daß diese Oberflächen mit ihren Flächenwinkeln α¹, α² von den entgegengesetzten Seiten der Schwenkachse A des Verdrehrohres aus gegeneinander gerichtet sind. Je nach Anwendungsfall kann es auch wünschenswert sein, daß die oberen und unteren Komponenten des elastomeren Lagers 26 mehr oder weniger Metallscheiben aufweisen, die sich ggf. über den gesamten Abstand der abgewinkelten Oberflächen der Rückhalteelemente 40, 41 erstrecken.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Triebwerkshaltevorrichtung geschaffen, die sich insbesondere zur Befestigung eines Turbinentriebwerks an einem Flügeltragrohr eignet, das außerhalb des Flugzeugrumpfes angeordnet ist. Die Halteanordnung kann nicht nur bei neuen Flugzeugen eingebaut, sondern auch schnell und einfach bei vorhandenen Flugzeugen nachgerüstet werden, bei denen eine weitere Verringerung des Kabinengeräusches angestrebt wird. Im Vergleich mit einer üblichen hinteren Haltevorrichtung können mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung die Kabinengeräusche um ein bedeutendes Ausmaß verringert werden.

Claims

1. Haltevorrichtung (12) zum Isolieren von Schwingungen an einem ein Turbinentriebwerk (E) aufweisenden Flugzeug mit

einer zur Befestigung am Flugzeug zum Tragen des Triebwerks ausgebildeten Haltebasis (13);

einer zwischen der Haltebasis und dem Triebwerk angeordneten Triebwerks-Befestigungsanschlußvorrichtung (11) mit zwei Lastösen (20a, 21a) zur Aufnahme von daran mittels Bolzen (23a, 23b) befestigter Verbindungsansätze (11a, 11b), wobei die Ansätze (11a, 11b) am Triebwerk (E) festgelegt sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Lastösen (20a, 21a) an den äußeren Enden zweier Arme (20, 21) ausgebildet sind, wobei sich die Arme (20, 21) parallel nahe der Haltebasis (13) erstrecken, daß sich eine Verdrehwelleneinrichtung (22) seitlich zu den und die parallelen Arme an ihren von den Lastösen (20a, 21a) entfernten Enden verbindend erstreckt;

daß eine laminierte elastomere Lagereinrichtung (26) die Verdrehwelleneinrichtung (22) mit der Haltebasis (13) nach Art eines Auslegers verbindet derart, daß die Verdrehwelleneinrichtung (22) um eine Schwenkachse (A), die ihre Längsachse ist, schwenkbar ist, infolge einer Verlagerung der Arme (20, 21);

daß eine von der Haltebasis (13) getragene Widerlagereinrichtung (13a, 13b, 13c) zur Begrenzung wenigstens der Schwenkbewegung der Arme um die Schwenkachse (A) vorgesehen ist; und

daß an der laminierten elastomeren Lagereinrichtung (26) eine von der Verdrehwelleneinrichtung (22) und der Basis (13) getragene Oberflächeneinrichtung (22a - d, 40a, 40b, 41a, 41b) vorgesehen ist zum Zusammendrücken der laminierten elastomeren Lagereinrichtung (26) an diametral gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse (A), wenn sich die Arme um die Schwenkachse schwenken, während andere nachgiebige Verlagerungen der Verdrehwelle in bezug auf die Schwenkachse auftreten;

wodurch die Haltevorrichtung zur Flugzeugkabine übertragene Triebwerksgeräusche dämpft.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächeneinrichtung (22a - d, 40a, 40b, 41a, 41b) Paare von nebeneinanderliegenden Flächen (22a, 41a; 22b, 41b; 22c, 40a; 22d, 40b) aufweist, wobei sich jedes Paar entlang diametral gegenüberliegender Seiten der Verdrehwellenschwenkachse erstreckt und die laminierte elastomere Lagereinrichtung eine Vielzahl von Schichtungen an elastischen (27, 29, 31) und unelastischen (28, 30) Schichten aufweist, die zwischen jedern Paar der Flächen im Eingriff angeordnet sind.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Arme (20, 21) starr mit der Verdrehwelleneinrichtung (22) verbunden sind und sich getrennt sowie parallel davon erstrecken und daß sich die Flächen und Schichtungen zwischen den Armen entlang den diametral gegenüberliegenden Seiten der Verdrehwelleneinrichtung (22) in nicht konzentrischem Verhältnis bezüglich der Schwenkachse (A) erstrecken.

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtungen und Flächen bezüglich der Verdrehwellen- (22) Schwenkachse (A) diagonal gegenüberliegend sowie oberhalb und unterhalb der Arme (20, 21) angeordnet sind.

5. Haltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine von jeder des Paars der Flächen (22a - d) an der Verdrehwelleneinrichtung vorgesehen ist und die andere von jeder des Paars der Flächen (40a, 40b, 41a, 41b) von der Basis (13) getragen ist.

6. Haltevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagereinrichtung zwei von der Haltebasis (13) herabhängende und sich getrennt entlang gegenüberliegender Seiten der Befestigungsanschlußvorrichtung (11) erstreckende Flansche (13b, 13c) und an den Flanschen inwärts gedrehte Schultern (13d, 13e) aufweist, die mit den Armen (20, 21) in Eingriff bringbar sind, um deren abwärts gerichtete Verlagerung von der Haltebasis (13) weg zu begrenzen.

7. Auslegervorrichtung (12) zur Anordnung eines Hinterendes eines Turbinentriebwerks (E) an ein Tragrohr (P) an einem Flugzeugflügel sowie zur Begrenzung von in den Rumpfabschnitt übertragenen Geräuschen mit einer sich nach unten gerichtet erstreckenden Sicherungseinrichtung (20a, 21b) zur Aufnahme einer sich von dem Triebwerk (E) nach oben erstreckenden Verbindungsansatzeinrichtung (11a, 11b), wobei die Ansatzeinrichtung an der Sicherungseinrichtung (20a, 21a) mittels Bolzen (23a, 23b) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Auslegervorrichtung eine sich in Längsrichtung erstreckende Haltearmeinrichtung (20, 21) vorgesehen ist, daß die Sicherungseinrichtung (20a, 21a) an einem äußeren Ende der Armeinrichtung ausgebildet ist, daß sich eine Verdrehwelleneinrichtung (22) seitlich der Haltearmeinrichtung zwischen einem Endabschnitt von der Sicherungseinrichtung entfernt erstreckt, daß die Verdrehwelleneinrichtung eine mit ihrer Längsachse übereinstimmende Schwenkachse (A) aufweist; und

daß an der Auslegervorrichtung eine laminierte elastomere Lagereinrichtung (26) zur Verbindung der Verdrehwelleneinrichtung (22) mit dem Flügeltragrohr in der Art eines Auslegers vorgesehen ist derart, daß eine nachgiebige schwenkende Bewegung der Armeinrichtung um die Schwenkachse (A) der Verdrehwelleneinrichtung möglich ist, die zum Rumpfabschnitt schräg verlaufend angeordnet ist, daß die elastomere Lagereinrichtung (26) Schichtungen an elastischen (27, 29, 31) und unelastischen (28, 30) sich entlang der Verdrehwelleneinrichtung (22) an diametral gegenüberliegenden Seiten davon exzentrisch zur Schwenkachse (A) erstreckende Schichten aufweist zur nachgiebig hindernden schwenkenden Verlagerung der Einrichtung um die Schwenkachse durch komprimierendes Unterspannungversetzen der elastischen Schichten, während sich die elastischen Schichten anderen Bewegungen der Verdrehwelleneinrichtung relativ zu deren Schwenkachse anpassen;

wodurch das Triebwerk an dem Flügel in einer Art angeordnet ist, welche die Übertragung von Triebswerksgeräuschen an den Flugzeugrumpf minimiert.

8. Auslegervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schichtungen (27 - 31) entlang der Schwenkachse (A) der Verdrehwelleneinrichtung (22) an diametral gegenüberliegenden Seiten davon diagonal bezüglich der Arme (20, 21) erstrecken, um die zusammendrückende Spannungsbeaufschlagung während der Schwenkbewegung der Armeinrichtung zu bewirken.

9. Auslegervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Armeinrichtung (2) sich getrennt parallel von der Verdrehwelleneinrichtung (22) erstreckende Arme (20, 21) aufweist, wobei sich die elastomere Lagereinrichtung (26) zwischen den Armen (20, 21) erstreckt.

10. Auslegervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Arme (20, 21) weitgehend horizontal erstrecken und daß sich die Verdrehwellenschwenkachse (A) schrägverlaufend zum Flugzeugrumpf erstreckt.

11. Auslegervorrichtung (12) zur Anordnung eines Triebwerks (E) an einem Tragrohr (P) eines sich von einem Rumpf erstreckenden Flugzeugflügels, wobei das Triebwerk sich nach oben gerichtet erstreckende Verbindungsansätze (11a, 11b) zur Befestigung an der Auslegerhaltevorrichtung mittels einer Befestigungseinrichtung (23a, 23b) aufweist, die mit zwei an der Auslegervorrichtung ausgebildeten Lastösen (20a, 21a) in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastösen (20a, 21a) an ersten Endabschnitten zweier Arme (20, 21) ausgebildet sind;

daß eine Verdrehwelleneinrichtung (22) mit einer schräg zum Flugzeugrumpf verlaufenden Längsachse (A) zur starren Verbindung der Arme an zweiten Endabschnitten davon vorgesehen ist;

daß sich eine laminierte elastomere Lagervorrichtung (26) längs der Verdrehwelleneinrichtung (22) zur Verbindung der Haltearme (20, 21) mit dem Flügeltragrohr (P) in der Art eines Auslegers erstreckt, die eine vorbestimmte Federrate infolge einer schwenkenden Ablenkung der Arme um die Verdrehwellenachse aufweist, wobei die elastomere Lagereinrichtung Schichtungen aufweist, die versehen sind mit alternierenden elastischen (27, 29, 31) und unelastischen (28, 30) Schichten, die sich entlang der Verdrehwelleneinrichtung an diametral gegenüberliegenden Seiten davon exzentrisch dazu erstrecken und mit komplementär ausgebildeten, mit den Schichtungen zusammenarbeitenden Oberflächeneinrichtungen (22a -d, 40a, 40b, 41a, 41b) derart, daß die elastischen Schichten an diametral gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse einer elastischen Kompression unterliegen infolge einer Schwenkbewegung der Verdrehwelleneinrichtung um ihre Schwenkachse, während sie sich anderen Versetzungen der Verdrehwelleneinrichtung anpassen; und

daß eine von dem Flügeltragrohr getragene Einrichtung (13a, 13b, 13c) vorgesehen ist, um sowohl die Schwenkbewegung der Arme um die Schwenkachse als auch die Bewegung der Verdrehwelle relativ zu ihrer Schwenkachse zu begrenzen;

wodurch das Triebwerk an dem Flügeltragrohr angeordnet ist in einer Art, welche die Übertragung von Triebwerksgeräuschen an den Flugzeugrumpf minimiert.

12. Auslegervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die unelastischen Schichtungen und die komplementär ausgebildeten Oberflächen diagonal entlang der Schwenkachse bezüglich der Arme erstrecken.

13. Auslegervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächeneinrichtungen (22c, 40a; 22b, 41b; 22a, 41a) voneinander an jeder Seite der Verdrehwellenschwenkachse (A) divergieren und daß die unelastischen Schichtungen dazwischen ähnlich angeordnet sind.

14. Auslegervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die unelastischen Schichten (28, 30) mit metallischen Unterlegplatten und daß die elastischen Schichten (27, 29, 31) mit einem an die metallischen Unterlegplatten und die komplementär ausgebildete Oberflächeneinrichtung gebundenem elastomeren Werkstoff versehen sind.

15. Auslegervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine vertikale Federrate von wenigstens etwa 4.38 x 10&sup6; nt/m (25.000 Pfund/inch) und eine seitliche Federrate von wenigstens etwa 6.48 x 10&sup6; nt/m (37.000 Pfund/inch) aufweist.

16. Auslegervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der elastomere Werkstoff einen synthetischen Gummi aufweist, der im ausgehärteten Zustand ein effektives Elastizitätsmodul aus Druck im Bereich von etwa 6.897 MPa (1.000 psi) bis etwa 68.97 MPa (10.000 psi) und ein Schermodul im Bereich von etwa 3.448 MPa (500 psi) bis etwa 6.897 MPa (1.000 psi) aufweist.