專利名稱：航空發(fā)動機短艙的改進入口部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空發(fā)動機短艙，更具體地涉及具有入口整流罩的改進的渦輪風(fēng)扇發(fā) 動機短艙，其被設(shè)置成有助于在葉片受損事件之后實現(xiàn)穩(wěn)定返航的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
渦輪發(fā)動機短艙必須滿足幾個基本的設(shè)計標準。例如，發(fā)動機短艙應(yīng)該將氣流引 導(dǎo)到發(fā)動機的進氣口，同時保護氣流不受例如陣風(fēng)等的干擾。此外，發(fā)動機短艙的外表面輪 廓應(yīng)該使由發(fā)動機及其相關(guān)組件造成的氣動阻力最小。如圖IA和圖IB所示，新式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機組件10典型地包括發(fā)動機短艙22和 風(fēng)扇箱16。包括發(fā)動機短艙22和風(fēng)扇箱16的發(fā)動機組件可以通過吊架12從飛機機翼懸 掛下來。在圖IA中，為了便于說明，拆下了發(fā)動機短艙結(jié)構(gòu)22的一側(cè)。風(fēng)扇箱16包圍發(fā) 動機風(fēng)扇18。風(fēng)扇18包括多個連接到發(fā)動機轉(zhuǎn)子上的風(fēng)扇葉片19。如圖IA所示，典型的 發(fā)動機短艙結(jié)構(gòu)22包括前入口部24和后短艙部25。入口部24典型地通過多個周向間隔 布置的螺栓等緊固件連接到風(fēng)扇箱16上的前凸緣14上。如圖IA和IB所示，入口部24典 型地包括外筒32、圓形前端緣部(nose lip section) 28、內(nèi)筒30，和一個或者多個置于外筒 32與內(nèi)筒部30之間且間隔開的艙壁34、36。外筒部32和前端緣部28可以由鋁等薄金屬 材料制成，也可以由復(fù)合材料制成。內(nèi)筒30典型地由復(fù)合材料制成，包括被配置成至少降 低一部分發(fā)動機噪聲的吸聲處理。這種經(jīng)吸聲處理的內(nèi)筒30典型地包括位于穿孔的復(fù)合 內(nèi)層33和無孔的復(fù)合外層35之間的蜂窩芯子31。復(fù)合內(nèi)筒30可以由通過緊固件連結(jié)在 一起的兩個或者多個周向段制成，也可以是不分段的單件復(fù)合結(jié)構(gòu)。單件內(nèi)筒30優(yōu)于分段 內(nèi)筒30的一些好處在于包括更少的部件和緊固件，無縫的空氣動力內(nèi)表面，和更低的生產(chǎn) 成本等。外筒32的前邊緣39可以通過多個周向間隔布置的例如鉚釘?shù)鹊谝痪o固件47連 接到前端緣部28上。類似地，內(nèi)筒30的前邊緣可以通過多個周向間隔的例如鉚釘、螺栓等 第二緊固件37連接到前端緣部28上。緊固件37、47將入口部24的組件固定在一起，將在 緊固的組件之間傳遞載荷。在圖IB所示的實施方式中，前艙壁38在前端緣部28的內(nèi)、外 壁之間延伸，中間艙壁34和后艙壁36連接外筒32與內(nèi)筒30的一部分。艙壁34、36有助 于增大入口部24的剛性和強度。此外，中間艙壁34和后艙壁36在內(nèi)筒30與外筒32之間 傳遞載荷。如圖IB所示，內(nèi)筒30上的后凸緣41可以將入口部24連接到風(fēng)扇箱16的前凸 緣14上。因此，復(fù)合內(nèi)筒30直接支撐外筒32和前端緣部28。入口部24的重量和由入口 部24承擔(dān)的外部載荷必然通過內(nèi)筒30傳遞給風(fēng)扇箱16。因此，典型發(fā)動機短艙入口 24的 復(fù)合內(nèi)筒30基本上能夠有助于發(fā)動機短艙22的入口部24的整體剛度、強度和穩(wěn)定性。圖IB所示的艙壁34、36、38典型地例如由鋁等薄金屬材料制成。艙壁34、36、38可 被焊接到金屬外筒32和前端緣部28上，也可以通過例如鉚釘?shù)葯C械緊固件連接到外筒32 和/或前端緣部28上。后艙壁36和中間艙壁34可以通過例如鉚釘、螺栓等機械緊固件緊 固到復(fù)合內(nèi)筒30上。如圖IB所示，可以沿著外筒32的內(nèi)表面焊接或者以其他方式連接一個或者多個周向延伸的加強肋21，以加強薄金屬層并保持空氣動力形狀。如下文所述，可以對如圖IA和圖IB所示以及上文所述的典型發(fā)動機短艙結(jié)構(gòu)進 行改進。美國聯(lián)邦航空局(FAA)對飛機提出了幾項設(shè)計目標。例如，飛機發(fā)動機短艙的結(jié)構(gòu) 整體性應(yīng)該足夠允許相關(guān)飛機在葉片受損事件之后能夠安全地飛行和著陸。更具體地，短 艙22應(yīng)該保持穩(wěn)定的空氣動力結(jié)構(gòu)，在葉片受損事件之后不會影響飛機的返航能力。在現(xiàn) 有技術(shù)中已知，發(fā)生“葉片受損事件”是指葉片意外地從渦輪轉(zhuǎn)子上脫落，例如第一級風(fēng)扇 葉片19意外地從高旁通渦輪風(fēng)扇發(fā)動機10上脫落。風(fēng)扇葉片19在飛行過程中突然脫落 時，會以相當(dāng)大的外力撞擊周圍的風(fēng)扇箱16，造成風(fēng)扇箱16上的載荷傳遞到周圍結(jié)構(gòu)上， 例如傳遞到周圍短艙22的入口部24。這些載荷可能會對短艙入口 24造成相當(dāng)大的損壞， 包括對相結(jié)合的內(nèi)筒30造成損壞。此外，或者在其他情況下，脫落的風(fēng)扇葉片19可以直接 撞擊相鄰內(nèi)筒30的一部分，因而對內(nèi)筒30會造成直接的損害。因為內(nèi)筒30直接支撐風(fēng)扇 箱16上包括外筒32和前端緣部28的入口部24，因此對內(nèi)筒30的損壞可能會損害短艙入 口 24的結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性，并且會對飛機的返航能力造成不良影響。葉片受損事件還會造成發(fā)動機風(fēng)扇失去旋轉(zhuǎn)平衡。在葉片受損事件之后損壞的發(fā) 動機10停止工作之后，撞擊在不平衡風(fēng)扇18上的氣流可能會造成風(fēng)扇18快速自旋或者 “像風(fēng)車一樣旋轉(zhuǎn)”。不平衡風(fēng)扇18像風(fēng)車一樣旋轉(zhuǎn)可將相當(dāng)大的振動載荷施加到發(fā)動機 10和風(fēng)扇箱16上，至少一部分載荷可傳遞給連接到短艙22的入口部24和內(nèi)筒30上。此 外，在葉片受損事件之后，因旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇18所產(chǎn)生的空氣動力和吸力可能會對短艙22的受損 入口部24產(chǎn)生相當(dāng)大的載荷。這些載荷可能會對受損的入口部24產(chǎn)生相當(dāng)大的變形，并 且可能會產(chǎn)生有害的氣動阻力。這種載荷還可能會使受損復(fù)合內(nèi)筒30的裂縫或者裂口擴 散，進一步損害短艙22的受損入口部24的結(jié)合完整性和穩(wěn)定性。在內(nèi)筒30的結(jié)合周向段 之間沒有防止裂縫的縱向接頭或者加強凸緣的情況下，這種裂縫在單件內(nèi)筒上比分段內(nèi)筒 上的擴散更加嚴重。如上所述，典型短艙入口 24的內(nèi)筒30基本上提供短艙入口結(jié)構(gòu)的整體強度和剛 度。因此，當(dāng)短艙入口部24的內(nèi)筒30在葉片受損事件之后而基本被損壞時，短艙入口部24 的結(jié)構(gòu)完整性和剛度可能不能夠完全承受這種吸力和/或空氣動力載荷，或者保持短艙24 的穩(wěn)定和足以支撐飛機返航能力的空氣動力結(jié)構(gòu)。因此，需要一種渦輪風(fēng)扇航空發(fā)動機短艙結(jié)構(gòu)，在葉片受損事件之后能夠保持基 本穩(wěn)定和空氣動力結(jié)構(gòu)，因而在這種事故之后支撐飛機返航能力。特別地，需要一種即使在 復(fù)合內(nèi)筒已經(jīng)因葉片受損事件而基本上被損壞時，仍能保持其結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定的空氣動 力結(jié)構(gòu)的高旁通渦輪風(fēng)扇航空發(fā)動機短艙入口結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，這種改進的短艙會包括最少 量的組件，以減小重量和生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施方式包括發(fā)動機短艙入口，用于具有帶前邊緣的發(fā)動機風(fēng)扇箱 類型的航空發(fā)動機。該短艙入口包括吸聲內(nèi)筒，具有前邊緣和后邊緣；和外殼套，包括具 有后內(nèi)邊緣的前端緣部和具有后部的后外筒部。短艙入口還可以包括后連接凸緣，被配置 成將入口連接到發(fā)動機風(fēng)扇箱的前凸緣上；和后艙壁，具有后端并將外殼套的外筒部連接 到后連接凸緣。吸聲內(nèi)筒的前邊緣可以被連接到前端緣部的后內(nèi)邊緣，內(nèi)筒的后部可被連接到后連接凸緣。本發(fā)明的另一個實施方式包括一種用于具有風(fēng)扇箱類型的航空發(fā)動機的短艙。短 艙可以包括入口部，其具有吸聲內(nèi)筒；外殼套，包括前端緣部和外筒部；和用于將入口部 安裝到風(fēng)扇箱上的安裝裝置。安裝裝置可以提供從外殼套的后部到風(fēng)扇箱通過安裝裝置的 負載路徑，使得負載路徑?jīng)]有實質(zhì)部分穿過經(jīng)吸聲處理的內(nèi)筒。在又一個實施方式中，航空發(fā)動機短艙可以包括具有前端緣部和外筒部的外殼套 的入口部。該入口部還可以包括內(nèi)筒、后艙壁，和后安裝凸緣。外筒可以通過第一連接件連 接到后艙壁，后艙壁可以通過第二連接件連接到后安裝凸緣，內(nèi)筒可以通過第三連接件連 接到安裝凸緣上。第二連接件可以與第三連接件分離。通過閱讀后面的詳細說明以及附圖，本發(fā)明的這些和其它方面會變得更加顯而易 見。


圖IA是具有帶有典型現(xiàn)有技術(shù)入口部的短艙的渦輪風(fēng)扇航空發(fā)動機的立體圖
圖IB是圖IA所示的現(xiàn)有技術(shù)短艙入口部的橫截面圖2是根據(jù)本發(fā)明短艙入口部的一個實施方式的橫截面圖3是根據(jù)本發(fā)明短艙入口部的另一個實施方式的橫截面圖4是根據(jù)本發(fā)明短艙入口部的又一個實施方式的橫截面圖5A是用于產(chǎn)生短艙入口外殼套的形成工具的橫截面圖5B是圖5A所示工具一部分的橫截面圖5C是用于產(chǎn)生短艙入口外殼套的另一種形成工具的橫截面圖6是分段內(nèi)筒的縱向橫截面圖7是分段內(nèi)筒的立體圖8是內(nèi)筒段與段之間的縱向接頭的縱向橫截面圖9是分段內(nèi)筒另一個實施方式的立體圖10是內(nèi)筒段與段之間的另一個縱向接頭的縱向橫截面圖。
具體實施例方式
圖2中示出根據(jù)本發(fā)明所述短艙入口部200 —個實施方式的橫截面。在此實施方 式中，入口部200包括具有圓形前端緣部223、外筒部225和后艙壁部227的外殼套204。 在圖2中，圓形前端緣部223從“A”點的內(nèi)后緣221延伸到“B”點，外筒部225延伸在“B” 點與“C”點之間，后艙壁部227在“C”點與“D”點的后緣229之間延伸。在圖2所示的實 施方式中，外殼套204可以由延伸在“A”點和“D”點之間的連續(xù)材料制成。外殼套204優(yōu) 選地具有便于層流氣流并減少氣動阻力的外輪廓形狀。外殼套204可以由圍繞短艙入口部 200完全360度周向延伸的單件材料制成，外殼套204也可以由沿著縱向接頭(圖中未示 出)連接在一起的兩個或者多個周向部件形成。在一個實施方式中，外殼套204由石墨復(fù) 合材料制成。這種石墨復(fù)合材料的形成可以是，通過將浸漬石墨纖維的樹脂片鋪設(shè)在外輪 廓成型工具上，然后利用現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的方式在壓熱器中對分層纖維和工具進行封裝和 固化?？蛇x地，外殼套204可以由鋁等金屬板通過拉伸成形、旋壓成形等工藝制成。
如圖2所示，短艙入口部200可以包括經(jīng)吸聲處理的復(fù)合內(nèi)筒202。內(nèi)筒202既可 以是360度的整個結(jié)構(gòu)，也可以是包括多個連接的周向部件。內(nèi)筒202可以包括夾在帶孔 復(fù)合內(nèi)層殼板212和無孔的復(fù)合外層殼板214之間的蜂窩芯子210。制造這種經(jīng)吸聲處理 的復(fù)合內(nèi)筒202對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。如圖2所示，內(nèi)筒202可以包括前凸 緣216，用于將內(nèi)筒202連接到外殼套204的前端緣部223的內(nèi)后緣221上。內(nèi)筒202的前 凸緣216可以通過多個周向間隔布置的緊固件230，例如鉚釘?shù)?，附著到外殼?04的內(nèi)后 緣221上。如圖2所示，內(nèi)筒202的前凸緣216和外殼套204的前端緣部223的后緣221 可以被配置成沿著“A”點處的接合點提供基本連續(xù)的空氣動力面。為了加強外筒部225并保持其空氣動力形狀，可以沿著外筒部225的內(nèi)表面連接 一個或者多個周向加固件285。周向加固件285可通過粘合劑和/或例如鉚釘?shù)染o固件附 著在外筒部225上。可選地，當(dāng)外殼套204為金屬材料時，加固件285可以通過焊接固定。 如圖2所示，短艙入口 200可以包括前艙壁260，延伸在“A”點處的前端緣部223的內(nèi)后緣 221與“B”點處的前端緣部223和外筒部225之間的交界處。前艙壁260可以由鋁、鈦，或 者其它適宜的金屬制成。前艙壁260與前端緣部223結(jié)合構(gòu)成D形通道270。可以以已知 方式使加熱氣體強制通過D形通道270，以防止或者減小在前端緣部223的外表面上結(jié)冰。如圖2所示，外殼套204的后艙壁部227可以從外筒部225的后邊緣(“C”點) 徑向向內(nèi)且向后延伸，可包括向后延伸的后緣229。后艙壁部227的后緣229被配置成以便 連接內(nèi)筒202的后部218并且連接安裝凸緣250。在所示實施方式中，后艙壁部227的后 緣229可以具有大致圓柱形狀。安裝凸緣250可以被配置成以便將發(fā)動機短艙入口 200緊 固到風(fēng)扇箱(未示出)的前凸緣上，并且可以包括與風(fēng)扇箱中的螺栓孔的匹配圈相對應(yīng)的 螺栓孔圈(圖2中未示出)。在圖2所示的實施方式中，安裝凸緣250、后艙壁部227的后 緣229和內(nèi)筒202的外層殼板214的后部218彼此重疊或者部分重疊，并由多個周向間隔 布置的例如鉚釘、螺栓等緊固件252固定在一起。仍然如圖2所示，也可以通過另外的多個 周向布置的例如鉚釘、螺栓等緊固件254將凸緣250直接緊固到后艙壁部227上。與現(xiàn)有發(fā)動機短艙設(shè)計不同，安裝凸緣250可以直接連接到外殼套204的后艙壁 部227上，而不僅僅是連接到內(nèi)筒202上，因而在安裝凸緣250被螺栓連接到風(fēng)扇箱上時 外殼套204直接由相關(guān)的風(fēng)扇箱支撐。因此，提供了從外殼套204到支撐風(fēng)扇箱的直接載 荷路徑，由此外殼套204上的載荷可以不必通過內(nèi)筒202而傳遞給風(fēng)扇箱。該直接載荷路 徑可以確保即使在內(nèi)筒202的結(jié)構(gòu)完整性受到損害的情況下，也能夠保持發(fā)動機短艙入口 200的結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性。換言之，通過在外殼套204和支撐風(fēng)扇箱之間提供與內(nèi)筒202 和風(fēng)扇箱之間的連接無關(guān)的直接連接，使發(fā)動機短艙入口 200的強度、剛性和穩(wěn)定性不完 全依賴于內(nèi)筒202的結(jié)構(gòu)完整性。因此，即便因葉片受損事件(blade-out)事故給內(nèi)筒202 帶來很大損害，發(fā)動機短艙入口 200也可以支撐飛機返航能力。此外，通過提供從外殼套 204至支撐風(fēng)扇箱的直接載荷路徑，可以將發(fā)動機短艙入口 200上的載荷傳遞給風(fēng)扇箱，同 時內(nèi)筒202不會承受很大應(yīng)力，因而可以減小對內(nèi)筒202帶來損害的可能性。而且，與如圖IB中所示及上述討論的利用鉚釘47將前端緣28固定在外筒32的 現(xiàn)有短艙入口 24不同，單件的發(fā)動機短艙入口 200的外殼套204可以不使用這些緊固件。 前端緣部223和外筒部225的外表面上沒有緊固件可以加強外殼套204上的層流氣流并減 小發(fā)動機短艙入口 200上的氣動阻力。
圖3中示出根據(jù)本發(fā)明所述短艙入口 300的第二實施方式的橫截面圖。在此實施 方式中，短艙入口 300包括經(jīng)吸聲處理的內(nèi)筒302、外殼套304和后艙壁390。外殼套304 可以包括前端緣部323和外筒部325。前端緣部323可以包括后緣306，連接到內(nèi)筒302上 的前凸緣316上。后艙壁390將外殼套304的后部連接到安裝凸緣350上。在一個實施方 式中，后艙壁390與安裝凸緣350之間的連接包括多個周向間隔布置的鉚釘397等。如圖 3所示，后艙壁390可以通過可具有大致T形截面的連接環(huán)380連接到外殼套304的外筒 部325的后邊緣上。后艙壁390和外筒部325可以通過多個周向間隔布置的例如鉚釘、螺 栓等緊固件連接到連接環(huán)380上?？梢允褂勉T釘399、螺栓或者其它緊固裝置將安裝凸緣350固定在內(nèi)筒302的后 部318上。經(jīng)吸聲處理的內(nèi)筒302可以與上述的復(fù)合內(nèi)筒202大致相同。如圖3所示，經(jīng) 吸聲處理的內(nèi)筒302的至少一部分320可以延伸到安裝凸緣350的后面，以便為匹配風(fēng)扇 箱(圖3中未示出)的前部提供吸聲處理。外殼套304可以由復(fù)合材料通過已知方法制成，也可以由鋁等金屬板通過旋壓或 者拉伸形成。外殼套304可以整體形成，也可以由兩個或者多個周向部件形成。如圖3所 示，后艙壁390可以沿著前后方向傾斜或者設(shè)有傾角，以使后艙壁390具有大致截錐形狀。 截錐形的后艙壁390，由于其具有三維形狀和曲度，而具有比圖IB所示的大致平面后艙壁 36更大的固有剛性。由于具有較大剛性，截錐形后艙壁390在負載的情況下比更具柔性的 平面艙壁36更加不易彎曲，而且能夠更好抵抗載荷并且在安裝凸緣350與外筒部325之間 直接傳遞載荷。此外，后艙壁390的前傾允許后艙壁390在拉伸或者壓縮狀態(tài)下(而不是主 要在剪切和彎曲狀態(tài)下)在安裝凸緣350與外筒部325之間至少部分地傳遞載荷。因此， 在因風(fēng)扇葉片受損事件而給內(nèi)筒302造成結(jié)構(gòu)損傷的情況下，該結(jié)構(gòu)的未受損部分可以傳 遞載荷，并保持足夠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性來保持令人滿意的入口結(jié)構(gòu)，并減小損傷擴散，因而使飛 機可以安全返航。圖4中示出根據(jù)本發(fā)明所述的短艙入口 400第三實施方式的橫截面圖。短艙入口 400可以包括與上述外殼套304和后艙壁390基本相似的外殼套404和后艙壁490。然而 在此實施方式中，安裝凸緣491 一體形成為內(nèi)筒700的復(fù)合外殼710的一部分。后艙壁490 可以通過托架492和多個鉚釘、螺栓等緊固件497連接到一體的安裝凸緣491上。如圖4 所示，內(nèi)筒700的前邊緣可通過大致的Z形托架427和多個鉚釘?shù)染o固件402連接到外殼 套404的內(nèi)后緣421上。在圖4所示的實施方式中，內(nèi)筒700例如可以由沿著縱向延伸凸 緣750連結(jié)起來的多個段部構(gòu)成。可選地，內(nèi)筒700也可以由單件、不分段的筒構(gòu)成。圖5A和圖5B示出用于形成前文所述并且如圖2中所示的具有一體后艙壁部227 的復(fù)合外殼套204的工具。圖5A中示出360度扭轉(zhuǎn)工具900的橫截面圖。工具900可以 包括前工具部904、后艙壁工具部920，和分離環(huán)工具部940。前工具部904可以包括前凸緣 906、圓形前端緣部910、外筒部912，和后連接凸緣914。前凸緣906可以位于前工具部904 的自由前端905。前端緣部910可以從前連接凸緣906向前(沿F方向)延伸到前工具部 904的最前點907，然后向后延伸到外筒部912。外筒部912可以從前端緣部910向后延伸 到前工具部904的后端911。后凸緣914從外筒部912向外延伸。因而，前工具的前端緣部 910和外筒部912分別與前文所述以及圖2所示的外筒204的前端緣部223和外筒部225 類似成形。
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如圖5A所示，前工具部904可以由可拆卸地固定在一起的多個周向段903a、903b 構(gòu)成。盡管可以使用更多或者更少段，然而在此實施方式中有三個120度的周向段(圖中 僅僅示出兩段903a、903b)。因而，前凸緣906和后凸緣914可以分別由多個前端凸緣段913 和后凸緣段917構(gòu)成。第一、第二軸向延伸凸緣919、921可以延伸在前端凸緣段913和后 凸緣段917之間，并且可以設(shè)置在每個工具部段903a、903b的相反側(cè)邊緣上。在一個工具 部段903a上的第一軸向延伸凸緣919能夠可拆卸地固定在相鄰工具段903b的第二軸向延 伸連接凸緣921，從而形成軸向延伸凸緣接頭999。相鄰的第一和第二軸向延伸凸緣919、 921可以通過螺栓或者其它適宜緊固件固定在一起。圖5A中示出的后艙壁工具部920包括前連接凸緣922、從前連接凸緣922向后延 伸的傾斜部924，和從傾斜部924延伸的后端凸緣926。前工具的后連接凸緣914例如可以 通過螺栓或者緊固件可拆卸地固定在后艙壁工具的前連接凸緣922上。后艙壁工具部920 的傾斜部924與外殼套204的后艙壁部227類似成形(參見圖2)，并且可以用于形成外殼 套的后艙壁部227。盡管以單一的整體形式示出，然而后艙壁工具部920也可以由多個周向 段構(gòu)成。同樣如圖5A和圖5B所示，工具組件900還可以包括分離工具部或者環(huán)940，用于 形成圖2所示的外殼套204的內(nèi)后緣221。如果在接合的外殼套204的前連接腿內(nèi)后緣221 中設(shè)有足夠大的負斜角或者退回部件，使得可以將接合的外殼套204從前工具部904上去 除，則工具部940可以是整體環(huán)(圖5A中未示出)。否則，分離工具部940可以是如圖5A 所示分段環(huán)，并且可以包括分離的環(huán)段931，使段931可以在將接合的外殼套204從前工具 部904上去除之前單獨去除。分離工具部940可以通過緊固件(未示出)可拆卸地固定在 前連接凸緣906上。如圖5B所示，分離工具部940可以從前連接凸緣906徑向偏置，形成 內(nèi)后緣221。根據(jù)一個實施方式，可以在工具900中形成復(fù)合接頭(lay-up)，以形成例如如圖 2所示那樣的連續(xù)復(fù)合外殼套204?？蛇x地，周向殼套段可以單獨地布置在分離工具部和/ 或工具段，并組裝以形成完整的外殼套204。根據(jù)另一個實施方式，外殼套段也可以局部布 置在分離工具部和/或工具段，然后將工具部/工具段組裝在一起，并提供搭縫以將外殼套 段結(jié)合起來以形成完整的外殼套204。一旦外殼套204已經(jīng)固化在工具組件900中，則前工 具904、后艙壁工具920、分離環(huán)工具940，以及像前工具段905和分離環(huán)工具段931等其它 工具段，可以被分離以便將固化的外殼套204從工具904、920和940上去除。本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員應(yīng)該知道如何在公開的接合工具900中形成外殼套。在某些實施方式中，外殼套前端緣部的后內(nèi)部可以比圖2-4中所示的前端緣部 223、323和423向后延伸得更遠。在此情況下，可以使用如圖5C所示那樣的接合工具1000。 工具1000可以與圖5A所示的工具900大致類似，圖5A和圖5C中相同的組件具有相同的 附圖標記。然而，與上述工具900不同，工具1000不包括后艙壁工具920或者分離工具部 940。如圖5C所示，工具1000可以包括用于形成延伸前端緣部的前端緣部延伸工具部960。 前端緣部延伸工具部960可以包括前連接凸緣962，從前連接凸緣962向后延伸的軸向延伸 部964，和從軸向延伸部964橫向延伸的后端凸緣966。前工具904的前連接凸緣906例如 可以通過緊固件968可拆卸地固定在前端緣延伸工具部960的前連接凸緣963上。前端緣 延伸工具部960可以用上述工具900中的分離工具部940代替，以形成既具有后艙壁部又
9具有延伸的前端緣部的外殼套。利用接合工具1000來形成復(fù)合外殼套的接合步驟可以與 圖5A和圖5B中所示的上述工具900大致類似。圖6示出可以與上文所述以及圖4所示那樣的短艙入口 400結(jié)合使用類型的周向 分段吸聲內(nèi)筒700的一個實施方式的橫截面圖。如圖6所示，周向分段的吸聲內(nèi)筒700可以 包括三個周向段704、706和708?？蛇x地，周向分段吸聲內(nèi)筒可以包括不同數(shù)量的周向段， 例如兩段、四段或者更多。周向段704、706、和708的每個周向端設(shè)有一對徑向向外伸出的 凸緣750、751，大致沿著整個吸聲內(nèi)筒700長度的縱向方向延伸。相鄰的周向段沿著縱向接 頭780配合，其徑向向外伸出的凸緣750、751彼此相對。如圖7所示，吸聲內(nèi)筒700的每個周向段可以包括位于其后端的直立連接凸緣 790。直立連接凸緣790可以由多個周向直立連接凸緣段791、793和795構(gòu)成，并且可以被 加工成具有一個或者多個周向間隔的螺栓孔，來連接發(fā)動機風(fēng)扇箱(未示出)的前凸緣。相 鄰周向段的周向相向凸緣751、753可以大致沿著吸聲內(nèi)筒700的長度延伸，并且可以通過 多個間隔的緊固件792固定到配合凸緣上。圖8中示出可以用于將例如段704和706等兩個相鄰內(nèi)筒段的縱邊緣接合起來 的縱向拼合接頭780 —個實施方式的橫截面圖的細節(jié)圖。在一個實施方式中，每個周向段 704,706包括內(nèi)層707、吸聲芯709和外層710。如圖8所示，外層710可以包括在兩個周向 段704和706與拼合接頭780會合處的加厚部712。如圖8所示，相鄰段704和706的相 向內(nèi)層部714和715可以圍繞在芯部709邊緣的周圍，以使其延伸到拼合接頭780中?？?以在外殼套710每一段704、706的周向邊緣上設(shè)置附加層的預(yù)先固定(pr印eg)的纖維，以 形成加厚區(qū)域712和相向凸緣750和751。然后可以利用已知方法使段704和706在壓熱 器中固化。當(dāng)組裝后以形成完整的內(nèi)筒700時，在相對的內(nèi)層部714、715之間的有效縫隙 730(即在聲學(xué)上的不連續(xù)性)可以具有在聲學(xué)上可忽略的寬度，指定為P1。在一個實施方 式中，間隙寬度Pl小于或者等于大約0. 2英寸，或者大約5毫米。提供這種微小的吸聲接 頭可以有效地獲得連續(xù)360度的單件吸聲內(nèi)筒的吸聲方面的優(yōu)勢，同時具有防止周向分段 的內(nèi)筒的損傷擴散的特性?？蛇x地，可以通過將內(nèi)層707、多孔芯709和外層710粘結(jié)在一 起來裝配內(nèi)筒700，從而形成沒有縱向接頭的整體單元。圖9示出分段內(nèi)筒另一個實施方式700’的立體圖。內(nèi)筒700’包括多個周向段 704，、706，和708，，與上文所述的內(nèi)筒700類似，除了內(nèi)筒700，包括從周向段704，、706，、 708，的后端791、793和799形成的縮小直徑的后端部794。后端部794容納360度的發(fā)動 機連接環(huán)796，其有助于將后端791、793、799固定在一起。發(fā)動機連接環(huán)796可以利用例如 粘合劑或者機械緊固件等已知技術(shù)被容納并固定在內(nèi)筒700’的縮小直徑部794上。如上所述并參考圖4，短艙入口 400可以包括外層404和由多個周向段704、706和 708構(gòu)成的吸聲內(nèi)筒700?？蛇x地，短艙入口可以包括外層404和由多個周向段704，、706，、 708'構(gòu)成的吸聲內(nèi)筒700’。在發(fā)生風(fēng)扇葉片受損事件的情況下，多個周向段704、706、708 或者704’、706’、708’中只有一個易于在最初被損壞，由于段與段之間在縱向上不連續(xù)，因 而這種損壞通常不會擴散到相鄰的周向段。由于未損壞的周向段被固定在其它的未損壞結(jié) 構(gòu)上，因而可以增大發(fā)動機短艙入口 400的穩(wěn)定性和返航能力。圖10中示出分段內(nèi)筒800可選結(jié)構(gòu)的橫截面，在兩個相鄰段804、805之間具有在 聲學(xué)上可忽略的間隙P2。每個周向段804、805可以包括帶孔的內(nèi)層806、吸聲芯808，無孔的外層810。如圖所示，外層810在兩個周向段804、805會合處可以包括加厚區(qū)812。相向 的內(nèi)層部814、815可以如圖所示徑向向外卷。在內(nèi)層部814、815之間可以存在聲學(xué)上可忽 略的間隙830的寬度P2。在一個實施方式中，P2小于或者等于0. 2英寸或者大約5毫米。在圖10所示的實施方式中，吸聲內(nèi)筒800包括拼接板852形式的加強件850，通過 緊固件880固定在外殼套810上。如圖10所示，加強件850被連接到筒800上，以使拼接 板852的內(nèi)表面854被連接到內(nèi)筒800的外殼套810的外表面上。緊固件880橫向穿過拼 接板852，通過內(nèi)筒800的外殼套810，至少部分延伸到多孔芯808中。拼接板852可以通 過從后側(cè)安裝并且穿過外殼套810的加厚部812的單面緊固件，固定到外殼套810上。緊 固件880只占據(jù)多孔芯810的少量橫截面積，并且不會延伸或者阻擋內(nèi)筒800的內(nèi)殼層806 的孔眼。因而，這種拼接連接不會對筒800的吸聲性能產(chǎn)生不利影響?？梢砸耘c上述周向分段吸聲內(nèi)筒700、700’類似的方式，來使用周向分段吸聲內(nèi)筒 800。周向分段吸聲內(nèi)筒800除了對短艙入口 400提供其它改進優(yōu)點之外，還有助于為短艙 入口提供返航能力。盡管上面已經(jīng)結(jié)合多個方面和實施方式對本發(fā)明進行描述，然而應(yīng)該理解這些方 面和實施方式只是作為例子被提出，而不是試圖限制本發(fā)明。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被限制到 任何具體的實施方式或者方面，而是應(yīng)該所附的權(quán)利要求來限定其保護范圍。
1權(quán)利要求
一種短艙入口，用于具有帶前凸緣的發(fā)動機風(fēng)扇箱類型的航空發(fā)動機，所述短艙入口包括吸聲內(nèi)筒，具有前邊緣和后邊緣；外殼套，包括具有后內(nèi)邊緣的前端緣部和具有后部的外筒部；后連接凸緣，被配置成將入口連接到發(fā)動機風(fēng)扇箱的前凸緣上；和后艙壁，具有后端并將外殼套的外筒部連接到后連接凸緣；其中吸聲內(nèi)筒的前邊緣被連接到前端緣部的后內(nèi)邊緣，內(nèi)筒的后部被連接到后連接凸緣。
2.如權(quán)利要求1所述的短艙入口，其中后艙壁、前端緣部和外筒部由從前端緣部的后 內(nèi)邊緣連續(xù)延伸到后艙壁后端的單件材料制成。
3.如權(quán)利要求3所述的短艙入口，其中后連接凸緣的一部分、后艙壁的后端和內(nèi)筒的 后邊緣通過多個緊固件固定在一起。
4.如權(quán)利要求2所述的短艙入口，其中后艙壁具有大致圓錐形狀。
5.如權(quán)利要求2所述的短艙入口，其中后艙壁的后端具有大致圓柱形狀。
6.如權(quán)利要求1所述的短艙入口，還包括延伸在前端緣部的后內(nèi)邊緣與內(nèi)筒的前部之 間的前艙壁。
7.如權(quán)利要求1所述的短艙入口，其中吸聲內(nèi)筒沒有縱向接頭。
8.如權(quán)利要求1所述的短艙入口，其中吸聲內(nèi)筒包括多個可分離連接的周向段。
9.如權(quán)利要求8所述的短艙入口，其中在周向段之間的任何縱向間隙不大于約5毫米。
10.如權(quán)利要求9所述的短艙入口，其中周向段沿其縱向邊緣由相對的凸緣連接。
11.如權(quán)利要求9所述的短艙入口，其中周向段由一個或者多個拼接板連接。
12.如權(quán)利要求1所述的短艙入口，其中內(nèi)筒的后邊緣在后連接凸緣的后面延伸。
13.如權(quán)利要求1所述的短艙入口，還包括外筒部內(nèi)表面上的至少一個周向加固件。
14.一種用于帶風(fēng)扇箱類型的航空發(fā)動機的短艙，所述短艙具有入口部，該入口部包括吸聲內(nèi)筒；外殼套，包括前端緣部和外筒部；和 用于將入口部安裝到風(fēng)扇箱上的安裝裝置；其中安裝裝置提供從外殼套的后部到風(fēng)扇箱通過安裝裝置的負載路徑，其中沒有負載 路徑的實質(zhì)部分穿過吸聲內(nèi)筒。
15.如權(quán)利要求14所述的短艙，其中安裝裝置包括當(dāng)入口部安裝在風(fēng)扇箱上時置于風(fēng) 扇箱與外殼套之間的艙壁。
16.如權(quán)利要求15所述的短艙，其中艙壁與外殼套整體形成。
17.如權(quán)利要求15所述的短艙，還包括連接到艙壁上的安裝凸緣。
18.如權(quán)利要求14所述的短艙，其中吸聲內(nèi)筒包括多個可分離連接的周向段。
19.一種帶有入口部的航空發(fā)動機短艙，包括 具有前端緣部和外筒部的外殼套；內(nèi)筒； 后艙壁；和后安裝凸緣；其中外筒通過第一連接件連接到后艙壁，后艙壁通過第二連接件連接到后安裝凸緣， 內(nèi)筒通過第三連接件連接到安裝凸緣，第二連接件與第三連接件分離。
20.如權(quán)利要求18所述的航空發(fā)動機短艙，其中外殼套和后艙壁由連續(xù)的整體材料形成。
21.如權(quán)利要求19所述的航空發(fā)動機短艙，其中前端緣部和外筒部由連續(xù)的整體材料 形成。
22.如權(quán)利要求19所述的航空發(fā)動機短艙，其中前端緣部、外筒部和后艙壁由連續(xù)的 整體材料形成。
全文摘要
一種具有帶前凸緣的發(fā)動機風(fēng)扇箱類型的航空發(fā)動機短艙入口，包括吸聲內(nèi)筒，具有前邊緣和后邊緣；外殼套，具有帶后內(nèi)邊緣的前端緣部；和帶有后部的外筒部。發(fā)動機短艙入口還包括后連接凸緣，被配置成將入口連接到發(fā)動機風(fēng)扇箱前凸緣上；和后艙壁，具有后端并將外殼套的外筒部連接到后連接凸緣。吸聲內(nèi)筒的前邊緣被連接到前端緣部的后內(nèi)邊緣，而內(nèi)筒的后部被連接到后連接凸緣。
文檔編號B64C7/02GK101898634SQ20101016449
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者艾倫·賓克斯, 諾曼·J·詹姆斯, 邁克爾·J·萊蘭 申請人:羅爾股份有限公司