涡轮发动机的连接吊架的制作方法

文档序号:4145561阅读:253来源:国知局
涡轮发动机的连接吊架的制作方法
【专利摘要】涡轮发动机连接吊架,构造为将涡轮发动机连接到航空器的结构构件,所述吊架(30)具有由两个相对侧面所限定以及在前缘(31)和后缘(33)之间纵向地限定的空气动力学轮廓。吊架(30)包括在其侧面(36)的每个侧面上横向地互相间隔的一系列的导流板(40),并且在它们之间限定两个会聚弯曲的通道(60),构造该通道以当航空器起飞时或飞行期间,加速通道(60)内流动的空气流和将所述空气流转向涡轮发动机的喷射流。
【专利说明】涡轮发动机的连接吊架
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于涡轮发动机的连接吊架(或桅杆),并且涉及包括这种吊架的航
空器装置。
[0002]更特别地,这种吊架可以用于将涡轮喷气发动机连接到飞机机翼。
【背景技术】
[0003]过去四十年朝向降低来源于飞机,并且更特别地来源于旁路涡轮喷气发动机的发动机噪音的总趋势是增加这种涡轮喷气发动机的旁路比率(BPR),即,增加离开涡轮喷气发动机的旁路流与主流的比率。目前的方案提出带有范围在9到12的高BPR的发动机,而在20世纪70年代,BPR在5到6的范围。具体地,对于恒定推力而言,增加旁路流的流量用于降低喷射速度和由此降低由于喷射气体混合所引起的噪音。然而,增加BPR,就飞机上的一体发动机而言,导致了主要缺陷,因为增加旁路流的流量,必然涉及增加发动机的直径。不幸地,现在,看来几乎已经做到了将涡轮喷气发动机与飞机机翼下面的涵道风扇整合为一体的合理限制的尺寸,并且看来在这个方向上继续是困难的。
[0004]特别是在起飞时,用于降低来源于涡轮喷气发动机的喷射流噪音的另一个已知方案在于在涡轮喷气发动机的主喷嘴的边缘上提供V形件,例如,如专利文献EP1580419A1中所述。尽管该方案在声学方面非常有效,然后它对巡航情况下涡轮喷气发动机的性能具有不利的影响。而且,已经证明的改进依然是适度的。
[0005]因此,存在对至少部分地可以降低飞机发动机噪音和避免上述缺陷的方案的需要。

【发明内容】

[0006]本说明书涉及用于连接涡轮发动机的吊架,该吊架被构造为连接发动机到航空器的结构构件,该吊架具有由两个相对侧面所限定以及在前缘和后缘之间纵向地限定的流线型轮廓。
[0007]该吊架是这样的,以致于它还包括在其侧面的每个侧面上横向地互相间隔的一系列导流板。在它们之间和/或与发动机的外侧壁一起,这些导流板限定通道,航空器起飞或飞行期间,空气流在该通道内流动。这些通道会聚和弯曲,以加速所述空气流和导向空气流朝向发动机的喷射流。
[0008]通道所使用的术语“会聚”指通道具有从上游到下游逐渐地减少的流动截面,以加速空气流沿着通道通过。
[0009]导流板的存在用于加速和转向一部分通过吊架周围的空气流,目的是降低发动机的喷射流噪音。而且,与使用V形件的现有技术的方案比较,导流板具有不构成对离开发动机的喷射流的障碍的优点。
[0010]在本说明书中,形容词“纵向(的)”和“横向(的)”(和副词“纵向地”和“横向地”)参考吊架的纵向和横向的方向使用。吊架的纵向方向是当发动机固定于吊架时,平行于发动机的驱动轴线(即,涡轮发动机转子的旋转轴线)的方向。该纵向方向因此对应于在正常使用情况下通过吊架周围的空气流的通常方向。横向方向是垂直于通过发动机的纵向方向的方向。
[0011]在用于固定到发动机的远端和用于固定到航空器的结构构件的近端之间横向地限定吊架。形容词“近端”和“远端”参考吊架与航空器的结构构件的连接而使用。
[0012]最后,相对于起飞或飞行期间空气的正常流动方向限定“上游”和“下游”。
[0013]本说明书也涉及用于航空器的装置,该装置包括涡轮发动机和上述特定类型的吊架,因此发动机可以连接航空器的结构构件。
[0014]所述发动机可以是航空学的涡轮发动机,诸如航空涡轮发动机,并且更特别地涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。而且,所述结构可以是形成机翼的部件的构件或是航空器的机身。航空器可以是飞机。自然地,本发明不限于这些实施例。
[0015]在一些实施方式中,发动机是航空发动机,特别地涡轮喷气发动机,并且结构构件是飞机机翼。
[0016]当飞机正在移动时(例如,起飞时或飞行时),空气流(称为“外侧空气”)在发动机和机翼之间流动。将这两个构件连接在一起的吊架构成了对该流动的障碍,并且产生了大团的湍流动能,后者吸入朝向机翼的喷射流。这导致由于下面相互作用所引起的两个产生噪音的现象:
[0017].吊架的尾流和发动机的喷射流之间的相互作用;和
[0018].机翼和吸入朝向机翼的喷射流之间的相互作用。
[0019]通过所建议的方案,可以控制一部分外侧空气的流动,以使其用于降低喷射流的噪音。特别地,加速外侧空气和同时通过叶片导向它朝向喷射流的事实用于降低喷射流和外侧空气之间混合层中的速度梯度。而且,已经发现转向一部分外侧空气朝向吊架下端的事实用于减弱吊架下游湍流动能团的产生。
[0020]因此,通过所提出的方案,可以减少产生噪音的现象,包括吊架的尾流和喷射流之间的相互作用,以及喷射流和机翼之间的相互作用。
[0021]因为可以减少造成该相互作用的湍流动能团,所以可以减少吊架的尾流和喷射流之间的相互作用。
[0022]因为,通过增加发动机周围的流速可以减少湍流动能团,所以可以减少喷射流和机翼之间的相互作用。并且,通过控制外侧空气,可以影响喷射流,以减少朝向机翼的其径向膨胀。
[0023]而且,可以降低混合的噪音。特别地,该噪音是来源于发动机的空气流(通常旁路流)和外侧空气流之间剪切力的结果,这两股气流以不同的速度行进。加速外侧空气,由此获得这两股流之间更小的差异,因此有助于减小剪切力和由此产生的噪音成分。也可以降低震动噪音。特别地,震动噪音来源于旁路流中存在的震动小室和混合层中湍流之间复杂的相互作用。更小的剪切力意味着更小的湍流和由此更低水平的产生震动噪音的两个构件之间的相互作用。
[0024]在一些实施方式中,导流板系列只位于吊架的远端部分,S卩,靠近发动机的部分中。这可以避免在靠近机翼的吊架的近端部分中导流板的存在,并且由此最小化导流板对机翼升力的影响。[0025]在一些实施方式中,每个导流板从吊架前缘纵向地延伸。这可以避免在导流板所产生的通道上游发展的外侧边界层,在此处,这种边界层将阻碍流的良好沟流。
[0026]在一些实施方式中,每个导流板朝向喷射流纵向地延伸,每个导流板的下游端靠近喷射流,而在它的外侧。这可以使空气流尽可能地靠近喷射流,而没有构成对喷射流障碍的叶片。
[0027]在一些实施方式中,每个导流板具有在吊架厚度方向上,在发动机直径的5%到50%范围的高度。这可以控制在发动机附近的流动,而避免影响超过该目的区域的流动。
[0028]在一些实施方式中,扭曲每个导流板,以导向空气流朝向发动机的喷射流和导向空气流到吊架的尾流中。换而言之,导流板在平行于发动机机翼方向的它们的纵向截面平面中和在它们的横向截面平面中具有曲率。
[0029]在一些实施方式中,每个系列的导流板包括一个到四个导流板。当“系列”只有一个导流板时,在该导流板和发动机的外侧壁之间限定所述会聚和弯曲通道。
[0030]在一些实施方式中,每个系列的导流板具有至少两个导流板,并且优选地至少三个导流板。这可以减小阶段中速度梯度,并且由此在流之间具有多个剪切力层,该流以相互相当地接近的速度流动。
[0031]通过阅读所建议的连接吊架和装置的实施方式的详细说明可见上述特征和优点以及其它。详细的说明参考了附图。
【专利附图】

【附图说明】
[0032]附图是示意性的,并且不是按比例的。它们首先寻求示例本发明的原理。
[0033]在附图中,从一个图到另一个图,相同的构件(或者构件的部分)附注了相同的附图标记。此外,属于不同的,但是具有类似功能的实施方式的构件(或构件的部分)在图中附注了以100、200等间隔的数字标记。
[0034]图1是连接涡轮喷气发动机到飞机机翼的连接吊架的实施例的立体图。
[0035]图2是图1吊架的侧视图。
[0036]图3是沿着箭头III看到的图2吊架的前视图。
[0037]图4是沿着箭头IV看到的图2吊架的后视图。
[0038]图5是与图3视图类似的前视图,表示吊架的另一个实施例。
[0039]图6是后视图,与图4的后视图类似,表示图5吊架。
【具体实施方式】
[0040]下面参考附图详细描述实施方式。这些实施方式表示本发明的特征和优点。然而,应该想到本发明不限于这些实施方式。特别地,尽管下面在本发明应用于飞机机翼下面所固定的(具有两个分开流的旁路类型)涡轮喷气发动机的上下文中描述了本发明,但是本发明不限于这种应用。
[0041]图1到图4表示通过连接吊架30在飞机机翼20下面所固定的涡轮喷气发动机
10。在图中以点划线画出涡轮喷气发动机10的驱动轴线A。
[0042]吊架30具有由两个相对的面36和38所限定的流线型轮廓,并且它在前缘31和后缘33之间纵向地延伸(即,平行于驱动轴线A)。在固定到涡轮喷气发动机10的远端35和固定到飞机机翼20的近端之间横向地限定吊架30。
[0043]在图中纵向和横向方向分别地附注为X和Y。在图2中附注的方向Z是吊架30的厚度方向。术语“纵向平面”用于指平行于方向X和Y的平面。纵向平面附注为XY。术语“横向平面”指平行于方向Y和Z的平面。横向平面附注为TL。
[0044]此外,在其侧面36和38的每个侧面上,吊架30具有由板条所形成的一系列三个导流板40,所述导流板40通过它们的基部40B连接到吊架30的本体(参见图3)。在横向平面YZ中,导流板40从它们的基部40B到它们的自由端40E,相对于面36和38基本上垂直地延伸。举例说明,通过铆接或通过焊接,导流板40固定于吊架的本体。吊架30的导流板40相互之间横向地(B卩,在方向Y上)间隔,并且在它们之间,它们限定通道60。在起飞或飞行时,各个空气流F沿着这些通道60流动。这些通道60在它们流动截面从上游到下游逐渐地减小的意义上会聚。特别地,在所示的实施方式中,叶片40(沿着轴线Z所测量的)的高度沿着通道60基本上恒定,同时叶片40从上游到下游互相开始更靠近(参考图2)。这导致通道60的流动截面的减小,因此引起在这些通道60中流动的空气流F加速。
[0045]叶片40在它们的纵向平面XY中是弯曲的,如图2中所示,因此用于转向空气流F朝向离开涡轮喷气发动机的喷射流J。在图2中,喷射流J由虚线表示。应该观察到导流板40不形成对喷射流J的障碍。特别地,每个导流板40的下游端位于靠近喷射流J,而保持在它的外侧(参见图2)。因此,没有导流板40纵向地延伸远至吊架的下游边缘33。这种构造可以将空气流F带到尽可能地靠近喷射流J,然而不会形成对喷射流的障碍。
[0046]系列导流板40位于吊架30的远端部分中,靠近涡轮喷气发动机10。靠近机翼20的吊架30的近端部分没有导流板40,因此用于最小化导流板40对机翼20升力的影响。
[0047]每个导流板40从吊架的前缘31纵向地延伸(参见图2和图3)。这用于避免发展通道60上游的外侧边界层,而在此处,这种边界层将阻碍通道60中流F的良好沟流。
[0048]在吊架30的厚度方向上,即,在方向Z上,每个导流板40具有在涡轮喷气发动机10的直径的5%到50%范围的高度。在所示的实施例中,该高度等于直径的约20%。这可以控制发动机附近的流动,而不影响超出该目的区域的流动。
[0049]在一些实施方式中,每个导流板40被扭曲,以导向空气流F朝向来自于涡轮喷气发动机10的喷射流和朝向吊架30的尾流。换而言之,导流板在它们的纵向截面平面XY和在它们的横向截面平面YZ中具有曲率。
[0050]在图5和图6中示出了吊架130的另一个实施例,仅仅由于下列事实,该吊架130不同于图1至图4的吊架:导流板140在它们的横向平面YZ中是弯曲的,而不是像导流板
40 —样是直的。
[0051]图5和图6的导流板140在它们具有在它们的纵向平面XY中的曲率和在它们的横向平面YZ中的曲率的意义上被扭曲。应该观察到因为导流板140遵循着吊架的面136和138,因此它们中每个都遵循着在各自平面XZ中这些面的曲率。
[0052]横向平面YZ中的曲率用于导向空气流F朝向涡轮喷气发动机10的喷射流J和导向空气流F到吊架130的尾流中。该曲率是这样的,以致于在横向平面YZ中,导流板140限定面向涡轮喷气发动机10的凹侧。
[0053]在所示的实施方式中,导流板140的曲率在接近涡轮喷气发动机10时,逐渐地更明显,如图5和图6中所示。这可以在紧邻喷射之前,加速发动机外侧的流动。[0054]通过非限制性示例给出本说明书中所描述的实施方式,并且,鉴于该说明书,本领域技术人员可以容易地修改这些实施方式或者可以设想其它实施方式,而保持在本发明范围之内。
[0055]而且,这些实施方式的各种特征可以单独地使用或互相组合使用。当它们组合时,这些特征可以如上所述进行组合,后者通过其它方式进行组合,本发明不限于本说明书所描述的特定组合。特别地,除了相反的说明,参考一个特定实施方式所描述的特征可以通过类似的方式应用于任何其它的实施方式。
【权利要求】
1.用于连接涡轮发动机的吊架,构造该吊架,以将发动机连接到航空器的结构构件,该吊架(30)具有由两个相对侧面(36、38)所限定以及在前缘(31)和后缘(33)之间纵向地限定的流线型轮廓,该吊架(30)的特征在于:它还包括在其侧面(36、38)的每个侧面上横向地互相间隔的各自系列的导流板(40),这样在它们之间和/或与发动机的外侧壁一起,它们限定通道(60),当航空器起飞或飞行时,空气流(F)在该通道内流动,这些通道(60)会聚和弯曲,以加速所述空气流(F)和导向空气流(F)朝向发动机的喷射流(J)。
2.根据权利要求1的吊架,其中吊架(30)在用于固定到发动机的远端(35)和用于固定到航空器的结构构件的近端(34)之间横向地延伸,并且其中吊架(30)的近端部分没有导流板(40)。
3.根据权利要求1或权利要求2的吊架,其中每个导流板(40)从吊架(30)的前缘(31)纵向地延伸。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求的吊架,其中每个导流板(40)纵向地延伸朝向喷射流(J),每个导流板(40)的下游端位于喷射流(J)的附近,但是保持在喷射流(J)外侧。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求的吊架,其中,每个导流板(40)具有在吊架(30)的厚度方向上,在发动机直径的5%到50%范围的高度。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求的吊架,其中,扭曲每个导流板(140),以导向空气流(F)朝向发动机的喷射流(J)和导向到吊架(130)的尾流中。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求的吊架,其中,每个系列的导流板(40)包括一个到四个导流板。
8.用于航空器的装置,包括: 涡轮发动机;和 根据任一前述权利要求的吊架(30),因此发动机可以被连接到航空器的结构构件。
9.根据权利要求8的装置,其中发动机是航空器发动机,并且其中结构构件是飞机机翼(20)。
10.根据权利要求8或权利要求9的装置,其中发动机是涡轮喷气发动机(10)。
【文档编号】B64C21/10GK103917444SQ201280054191
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年10月24日 优先权日:2011年11月3日
【发明者】纪尧姆·博达德, 西普里安·亨利, 诺曼·朱迪特, 亚历山大·阿弗莱德·加斯顿·维勒敏 申请人:斯奈克玛
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