专利名称：用于叶栅推力反向器结构的短型框架的制作方法
用于叶栅推力反向器结构的短型框架本发明涉及ー种用于飞机机舱的叶栅推力反向器结构的短型框架(stub frame)。本发明还涉及包括这种短型框架的叶栅推力反向器结构和机舱。飞机由多个涡轮喷气发动机驱动，这些涡轮喷气发动机都容纳在发动机机舱内，发动机机舱还容纳ー组相连接的驱动装置，所述驱动装置在涡轮喷气发动机操作或停止时与其操作相关并执行多种功能。这些连接的驱动装置特别包括机械推力反向器系统。更特别地，机舱通常具有管状结构，包括涡轮喷气发动机上游的空气入口 ；用来围绕涡轮喷气发动机的风扇的中间部分；以及下游部分，其容纳推力反向器装置并设计成围绕涡轮喷气发动机的燃烧室，且通常终止于排放喷嘴，排放喷嘴的出口位于涡轮喷气发 动机的下游。现代机舱用来容纳双流涡轮喷气发动机，双流涡轮喷气发动机能够通过转动风扇叶片产生来自于涡轮喷气发动机的燃烧室的热气流(也称为主气流)，并产生冷气流(次气流)，冷空气流经环形通道(也称为槽道)在涡轮喷气发动机外侧循环，环形通道形成于涡轮喷气发动机的整流罩和发动机舱的内壁之间。两种流体通过机舱后部喷射出涡轮喷气发动机外。推力反向器的作用是，在飞机着陆过程中，通过将涡轮喷气发动机产生的至少ー部分推力向前再定向以提高飞机的制动能力。在此阶段，反向器阻塞冷气流的环形槽道，并且将该气流朝着机舱前部定向，由此产生反向推力，该反向推力会作为飞机轮胎制动カ的补充。用来执行冷气流的这种再定向的装置根据反向器类型而变化。然而，在所有情况下，反向器的结构包括可活动整流罩，所述可活动整流罩可在展开位置和收回位置之间移动，一方面，在展开位置，所述整流罩在发动机机舱中打开ー个用于被偏转的流体的通道，另ー方面，在收回位置，整流罩关闭该通道。这些整流罩可以执行叶栅功能，或者简单地驱动其他叶栅装置。在叶栅推力反向器(也称为叶栅反向器)的情况下，气流的再定向通过与反向器叶片相关的叶栅叶片完成，整流罩简单地用来滑动，以露出或覆盖叶栅叶片。反向器叶片形成阻挡门，并通过整流罩的滑动来驱动，通常使得叶片下游的环形通道关闭，以优化冷气流的再定向。通常，叶栅叶片I使用短型框架3 (见图I)连接至涡轮喷气发动机的壳体和机舱的中间部分。典型的短型框架3包括多个部件，一些部件由合成材料制成，另ー些部件由金属材料制成。更具体地，典型的短型框架3包括ー个前部面板5，用来将机舱的中间部分固定到属于短型框架3的结构元件7 (称为“锥形売”)上。所述结构元件7能够防火。短型框架3还包括叶栅边缘元件9,以确保气动线。前部环形面板5和结构元件7被紧固在一起。内环11使得可以紧固结构元件7的一端和叶栅边缘元件9的一端。所述内环11还使得可以通过附接部件15将短型框架3紧固到涡轮喷气发动机的壳体。外环17使得可以紧固结构元件7、叶栅叶片I和叶栅边缘元件9。
短型框架3还包括加强件(未示出)。通常，加强件、内环11和外环17由金属材料制成。短型框架5、结构元件7和叶栅边缘元件9由合成材料制成。形成短型框架所需的部件数量以及不同类型材料的使用，使得所述短型框架的制造和安装复杂化。因此需要提供一种用于机舱的短型框架，使得可以减小重量、生产成本和压头损失(head lossノ。因此本发明的ー个目的在于提供一种制造简单并具有较小质量的用于叶栅叶片推力反向器结构的短型框架。为此，根据第一方面，本发明涉及一种用于飞机机舱的叶栅叶片推力反向器结构的短型框架，所述短型框架用来连接ー个或更多个叶栅叶片，并包括-整体主结构，其具有大致C形纵截面；-次结构，作为叶栅边缘并在一端附接到所述主结构；以及-横向加强件，连接至主结构两端。因此，根据本发明的短型框架相对于现有技术具有减小的部件数量。此外，部件数量减小使其可以减小质量、生产成本和压头损失，并集成短型框架的所有功能。根据本发明的短型框架因此比现有技术的短型框架更容易制造和安装。根据本发明的其他特征，本发明的短型框架包括単独考虑或根据所有可能的组合的一个或更多个下述任选特征-主结构、次结构和加强件由合成材料制成；-合成材料选自具有碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维的基材的材料或者这些材料与环氧树脂或双马来酰亚胺(BMI)的混合物；-主结构和次结构制成单件；-主结构包括突出部,所述突出部具有大致平坦的表面,所述大致平坦的表面被构造成与叶栅叶片的大致平坦的端部接触；-突出部与主结构形成单件；-附加元件附接到主结构，并形成使得短型框架与至少ー个叶栅叶片紧固在一起，所述附加元件包括开ロ，其中属于主结构的突出部可以插入所述开ロ中；-横向加强件和主结构形成包括密实材料的空间，使得可以在形成支承的同时有助于加强件和主结构的组装；-横向加强件是单件的，并且是大致I形、T形或颠倒的L形的形状；-次结构的自由端被构造成直接容纳涡轮喷气发动机壳体，这使得可以省略将涡轮喷气发动机壳体连接至根据本发明的短型框架的中间部件。根据另一方面，本发明涉及一种用于飞机机舱的叶栅叶片推力反向器结构，所述结构包括至少ー个叶栅叶片和至少ー个根据本发明的短型框架，框架用来连接到一个或更 多个叶栅叶片。优选地，叶栅叶片包括用来与短型框架紧固在一起的端部，所述端部具有被构造成接触短型框架的主结构的弯曲形状，从而经由接触表面进行紧固。根据另一方面，本发明涉及ー种包括根据本发明的推力反向器结构的机舱。
參考附图，阅读以下非限定描述，将更好地理解本发明。图I是连接到叶栅叶片的现有技术的短型框架的纵截面；图2是根据本发明的机舱的第一实施例的纵截面示意图；图3是根据本发明的短型框架的纵截面示意图；图4是连接到叶栅叶片的本发明的短型框架的纵截面示意图；图5-7是图4的实施方式的变型的纵截面示意图；图8和9是根据本发明的短型框架的一种实施例的立体图；
图10是与凸肋和缸支承组件相关的本发明的短型框架的一种实施例的立体图。 机舱用来构成用于具有高旁通比率的双流涡轮喷气发动机的管状壳体，并用来引导所产生的气流经过风扇的叶片，即经过涡轮喷气发动机的燃烧室的热气流和在涡轮喷气发动机外侧循环的冷气流。更具体地，根据图2所示的实施例，机舱101包括上游空气入口结构102、围绕喷气涡轮发动机105的中间结构103和下游部分。机舱I具有带纵向轴线106的管状形状。“纵向”这里指的是大致与机舱的纵向轴线共线的方向。“横向”指的是大致垂直于机舱的纵向轴线的方向。下游结构以公知的方式包括一个称为OFS的外部结构107和称为IFS的内部结构109，该外部结构107容纳推力反向器装置108。机舱101使用任何适当的手段(特别是连接杆)在下游紧固到悬架(未示出)，用来在飞机机翼的下方附接至机舱101。内部结构109用来覆盖在风扇下游延伸的涡轮喷气发动机105的下游部分，以便限定用于热气流经过的环形通道。外部结构106和内部结构109还限定用于冷却空气流的另ー环形流动通道110。更具体地，下游区段的推力反向器装置108包括覆盖叶栅叶片113的至少ー个可动整流罩111。叶栅叶片113通过根据本发明的短型框架121连接到涡轮喷气发动机的中间区段2和壳体114。特别是，如图3所示，本发明的短型框架121包括整体主结构141，其具有大致C形纵截面，次结构143，用作叶栅边缘并在一端处连接到所述主结构141以便限定内部空间；以及横向加强件145，连接主结构的两个端部142和144。因此，根据本发明的短型框架121相对于现有技术具有减小数量的元件。构成根据本发明的短型框架121的元件数量的减小使得可以减轻质量，使得制造成本减小至少30%，并减小压头损失，并且集成了短型框架中存在的功能。特别是，组装构成根据本发明的短型框架121的不同元件的成本减小。本发明的短型框架121因此在制造上比现有技术的短型框架容易至少15%_30%。此外，在疲劳应力面上，根据本发明的短型框架121的机械强度増加。此外，在根据本发明的短型框架的叶栅边缘处不再需要紧固件，结果是压头损失降低。主结构141、次结构143和加强件145优选地由合成材料制成，使其可以进ー步扩大本发明的短型框架121的质量。使用合成材料使得可以考虑整合例如圆柱形轭的ー些功倉^:。根据另ー变型，主结构141、次结构143和加强件145可以由金属材料制成。合成材料通常选自具有碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酸胺纤维(或芳族纤維)的基材的材料或者这些材料与环氧树脂或双马来酰亚胺(BMI)的混合物，这使其可以确保减轻根据本发明的短型框架121的质量，并且确保足够的机械强度。合成材料可以通过覆盖预浸溃纤维或使用所谓的LCM (液体合成模制)方法来获得，在LCM方法中环氧树脂与干燥碳纤维或织造或编制预成形件混合(如何适用的话)。“大致C形纵截面”这里指的是可以与圆弧配合的形状。以此方式，主结构141可具有圆形的纵截面，或者相反，具有带角的纵截面。 主结构的底部147 (換言之C形的底部147)是大致平坦的，以有助于主结构141和叶栅叶片113的紧固。主结构的端部142和144被构造成在紧固在一起之前与加强件145接触。为此，加强件145的端部151和152可具有不同于每个加强件145的主体的方向(特别是垂直于所述主体)。端部142可以是大致锥形的，并且端部144可以是大致圆柱形的。中间件153可安装到加强件145的一端151和主结构的一端144，从而可以与涡轮喷气发动机的壳体114紧固在一起。件153可以是环形或半环形的。件153可以具有大致J形的纵截面。次结构143通常是大致的圆弧形状，从而与主结构141具有内部空间161。次结构143和与主结构的中间部件153接合的端144形成内部空间161。因此，所述次结构143可具有与主结构141的一部分接触的部分162，该部分162在次结构143的端部与主结构141紧固结合。根据ー种未示出的变型，次结构143的自由端可以被构造成直接容纳壳体114。为此，所述自由端可具有与紧固在次结构143上的壳体114的端部的形状互补的形状。以此方式，有利地，消除了如上所述的例如部件153的任何连接附加部件。如图3所示，主结构141和次结构143可在所述结构141和143的形成过程中(特别是在后者由合成材料制成吋)相关联。以此方式，主结构141和次结构143之间的结合部可以在RTM (树脂转移模制)制造方法的情况下在树脂注入的过程中通过树脂粘接来形成。也可以通过将碳纤维插入预成形件的厚度来加强主结构141和次结构143两者之间的结合部。根据图4-6所示的ー种变型，主结构141和次结构143可以制成单件，这进ー步简化了根据本发明的短型框架131的制造。如图3所示，横向加强件145和主结构141被配置成形成空间165。所述空间165可包括密实和轻型材料，所述材料可以具有结构作用，也可以不具有结构作用，但是使得可以有助于加强件145和主结构141的组装，同时形成支承。因此，可行的多孔材料可包括例如Rohacell 10WF 泡沫体的泡沫体或蜂窝式结构。为了形成空间165，横向加强件145可以相对于根据本发明的短型框架121大致垂直，或者相反，相对于根据本发明的短型框架121傾斜。横向加强件145可以是单件的，并且是大致I形、T形或颠倒L形的形状。如图4所示，根据本发明的短型框架121包括突出部171，突出部171具有被构造成接触叶栅叶片11的大致平坦的端部173的大致锥形表面。換言之，突出部171可以与第ー框架141制成单件。为此，突出部171可以是形成短型框架121的壁的板层的形式，或者可以采取夹紧例如多孔或多孔芯体的密实芯体结构的珠钳形式。突出部171可以由单一合成材料制成。因此，有利地，不需要调整通常使用的叶栅叶片。根据图5所示的ー种变型，叶栅叶片181包括用来与根据本发明的短型框架121紧固在一起的端部183,所述端部183形成弯曲部,该弯曲部被构造成在王结构141上接触以便经由接触表面进行紧固。这种紧固可以接着通过例如一个或更多个铆钉来实现。根据又ー变型，可以使用典型的叶栅叶片113和根据本发明的短型框架121，其中连接元件，特别是大致弯曲件191或T形形状193的连接元件(分别參考图6和7)确保主结构141和所述叶栅叶片113之间的紧固。 根据图8和9所示的实施例，附接元件191和193可以具有一个开ロ 195，属于叶栅叶片113的突出部和/或属于主结构141的突出部197插入穿过此开ロ 195，以确保叶栅叶片113和本发明的短型框架121的紧固和维护。因此，叶栅叶片113和本发明的短型框架121的紧固和维护不再通过例如铆钉的附接外部元件或通过施加的粘合剂来确保。组装时间因此得以减小。如图10所示，次结构143的自由端和次结构的端部144之间形成的空间161可以包括凸肋和圆柱形支承组件201，该主结构与中间部件153接合。所述组件可通过元件203附接在次结构143的自由端上。在根据本发明的短型框架121由合成材料制成时，所述材料可例如采用囊体或刚性假箱模具(odd side mold)使用“树脂转移模制”(RTM)来获得。根据另ー变型，如同RTM方法的情况，构成短型框架121的元件可以通过将树脂灌注到纤维的厚度而不是纤维方向来获得。还可以使用覆盖方法，其中包括将浸溃树脂的板层覆盖在模具上，并在100°C以上的温度下固化。
权利要求
1.一种用于飞机发动机舱(101)的叶栅叶片推力反向器结构的短型框架(121)，所述短型框架用来附接到一个或更多个叶栅叶片(113; 181)，并包括 -具有大致C形纵截面的整体主结构(141); -用作叶栅边缘并在一端处附接到所述主结构(141)的次结构(143);以及 -横向加强件(145)，其连接所述主结构(141)的两端(142，144)的。
2.如权利要求I所述的框架(121)，其中，所述主结构(141)、次结构(143)和加强件(145)由合成材料制成。
3.如权利要求2所述的框架(121)，其中，所述合成材料选自具有碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维的基材的材料或者这些材料与环氧树脂或双马来酰亚胺(BMI)的混合物。
4.如权利要求1-3中任一项所述的框架(121)，其中，所述主结构(141)和次结构(143)制成单件。
5.如权利要求1-4中任一项所述的框架(121)，其中，所述主结构(141)包括突出部(171)，所述突出部(171)具有大致平坦的表面，所述大致平坦的表面被构造成与叶栅叶片(113)的大致平坦的端部(173)接触。
6.如权利要求5所述的框架(121)，其中，所述突出部(171)与主结构(141)形成单件。
7.如权利要求1-4中任一项所述的框架(121)，其中，附加元件(191)附接到所述主结构(141 )，并被构造成允许所述短型框架(121)与至少ー个叶栅叶片(113)紧固在一起，所述附加元件(191)包括开ロ( 195)，其中属于所述主结构(141)的突出部(197)能够插入在所述开口中。
8.如权利要求1-7中任一项所述的框架(121)，其中，所述横向加强件(145)和主结构(141)形成包括密实材料(165)的空间(167)。
9.如权利要求1-8中任一项所述的框架(121)，其中，所述横向加强件(145)是单件的，并且是大致I形、T形或颠倒的L形的形状。
10.如权利要求1-9中任一项所述的框架(121)，其中，所述次结构(143)的自由端被构造成直接容纳涡轮喷气发动机壳体(114)。
11.一种用于飞机发动机舱(101)的叶栅叶片推力反向器结构，所述结构包括至少ー个叶栅叶片(113; 181)和至少ー个根据权利要求1-10中任一项所述的短型框架(121)，所述短型框架(121)用来连接到一个或更多个叶栅叶片(113; 181 )。
12.如权利要求1-11中任一项所述的结构，其中，所述叶栅叶片(181)包括端部(183)，用来与所述短型框架(121)紧固在一起，所述端部(183)具有弯曲形状，被构造成与所述短型框架(121)的主结构(141)相接触，从而允许经由接触的表面进行紧固。
13.ー种发动机舱(101)，包括根据权利要求11或12所述的推力反向器结构。
全文摘要
本发明涉及一种用于飞机发动机舱(101)的叶栅叶片推力反向器结构的短型框架(121)，所述短型框架(121)用来紧固到一个或更多个叶栅叶片(113; 181)，并包括一个整体主结构(141)，具有大致C形纵截面；次结构(143)，用作叶栅边缘并在一端连接到所述主结构(141)；横向加强件(145)，连接主结构(141)的两个端部(142)和(144)。本发明还涉及一种包括这种短型框架的叶栅推力反向器结构和机舱。
文档编号F02K1/72GK102656357SQ201080056890
公开日2012年9月5日 申请日期2010年11月29日 优先权日2009年12月18日
发明者亚历山大·贝朗格, 弗洛朗·布荣, 斯特凡·巴迪恩, 洛朗·杜布瓦 申请人:埃尔塞乐公司