一种能传递发动机扭矩的新型吊挂前安装节设计

闫明鹏，孙艳阳

（1.上海飞机设计研究院结构设计研究部，上海201210；2.上海飞机设计研究院环控氧气系统研究部，上海201210）

一种能传递发动机扭矩的新型吊挂前安装节设计

闫明鹏1，2，孙艳阳1，2

（1.上海飞机设计研究院结构设计研究部，上海201210；2.上海飞机设计研究院环控氧气系统研究部，上海201210）

新型吊挂前安装节既能传递发动机垂向和侧向载荷，又能传递发动机扭矩，从而克服了现有前安装节不传扭的缺点，有利于缩小后安装外形宽度，减少吊挂侵占的发动机外涵空间，从而提高发动机性能，降低发动机燃油消耗率。

吊挂；前安装节；扭矩；燃油效率

吊挂是航空发动机与飞机机翼之间的连接界面，其主要功能是吊装发动机，传递发动机载荷，并为发动机至飞机机翼之间的燃油管路、环控、电气、液压等系统提供通路[1]。因此，吊挂结构既要满足内部系统的空间要求，还要保证具有优良的传力路径。为了满足以上要求，吊挂通常设计为上下梁、框、侧壁板相互连接构成的刚性盒型结构，并通过前、后安装节与发动机装配。发动机的全部载荷均通过前、后安装节传递[2]。

1 构型对比

传统的吊挂主要有两种，波音构型和空客构型。空客构型的吊挂前安装节后侧插入吊挂主承力盒段，与框、上梁、下梁、侧腹板连接。前安装节主要由左前安装节、中前安装节、右前安装节组成。左、右前安装节上分别通过两个受拉螺栓与发动机连接，传递垂向载荷；中前安装节通过两个剪切销与发动机连接，传递航向、侧向载荷。吊挂后安装节上部与框连接，下部与发动机连接。后安装节主要由前后两部分组成，分别通过两个受拉螺栓与发动机连接，传递垂向载荷和扭矩，通过剪切销与发动机连接，传递航向、侧向载荷。

空客A320类型的发动机前安位于发动机核心区域，如图1所示。吊挂前连接接头伸入核心区，与前安装节对接。

图1 A320类型前安装节布置

波音构型的吊挂结构与之不同，但前后安装节上的载荷传递方式与之类似。前安装节传递垂向、航向、侧向载荷，后安装节传递垂向、航向、侧向及扭矩。波音737类型前安装节布置如图2所示，此前安装节与吊挂框对接如图3所示。

图2 737类型前安装节布置

图3 737类型前安装节连接

这两种传统吊挂构型均通过后安装节传递扭矩，为了有足够长的力臂传递扭矩，后安装节必须有较宽的宽度，导致了吊挂后缘外形较宽，影响了飞机的气动性能。新型安装节结构提供一种既能传递发动机垂向和侧向载荷，又能传递发动机扭矩的前安装节，从而克服了现有前安装节不传扭的缺点，满足大型客机发动机的高性能、低油耗的要求。

2 结构方案

新型吊挂前安装节通过两个回旋镖和直连杆与发动机相连，回旋镖1和直连杆为等待破损安全设计。整个安装节与发动机共5个连接点，如图4所示：1、2点与回旋镖1相连，4、5点与回旋镖2相连，3点与直连杆相连。正常工况下，1、4、5三点共同承受发动机传递来的垂向载荷（Z方向）和发动机扭矩，1、5点承受侧向载荷（Y方向）。当1、4、5中任意一点失效时，连接点2将参与承受垂向载荷（Z）和侧向载荷（Y）。例如当4点失效时，1、2、5三点共同承受发动机传递来的垂向载荷（Z方向）和发动机扭矩。当一侧回旋镖连杆失效时，直连杆参与受力，1、2、3三点共同承受发动机传递来的垂向载荷（Z方向）和发动机扭矩。本设计可以用于装备有涡轮发动机的任何类型的飞行器上。

图4 发动机前安装节方案组成

前安装节的两侧各增加一个双耳片，每个双耳片通过2个螺栓与回旋镖连接，用于传递垂向、侧向载荷和航向扭矩。与回旋镖7、8的连接点中：1点、4点、5点的连接螺栓与衬套采用过渡配合，正常工况下，1、4、5点承受所有载荷和扭矩，如图5所示。

图5 发动机前安装节正常受力情况

其中，连接点4的衬套9内部有小衬套10，衬套9的内径在上下端用平面代替曲面（见图6），与之对应的，衬套10外径的上下端用平面代替曲面。两个衬套配合时上下两平面过渡配合，左右曲面间隙配合，从而保证了连接点4只传递垂向载荷，不传递侧向载荷。

图6 连接点4的衬套

2点连接螺栓与衬套采用间隙配合，3点螺栓与衬套采用间隙配合。并控制3点的间隙略大于2点间隙，当连接点1、4、5点任意一点失效时，例如4点失效，载荷作用下（待修改），2点间隙被抵消，2点参与受力，1、2、5点承受垂向、侧向载荷和扭矩，如图7所示。当整个回旋镖完全失效时，3点间隙被抵消，直连杆6参与受力，1、2、3点承受垂向、侧向载荷和扭矩，如图8所示。

图7 连接点1、4、5任意一点失效

图8 回旋镖失效示意

3 结论

与现有技术相比，该设计具有以下优点：1）发动机前安装节与吊挂框是一体的，没有对接形式，安装节与发动机风扇机匣通过连杆直接连接；2）该安装节不仅承受垂直方向与水平方向的载荷，还同时承受发动机扭矩作用；3）由于前安装节承受扭矩，有利于缩小后安装外形宽度，减少吊挂侵占的发动机外涵空间，从而提高发动机性能，降低发动机燃油消耗率。

[1]章仕彪.民用运输机吊挂设计强度要求研究[J].民用飞机设计与研究，2012，02（01）：27-31.

[2]孙滨，林鸿志，谭伟，等.发动机吊挂与机翼连接接头强度分析与试验[J].航空工程进展，2012，03（03）：300-304.

A New Pylon Forward Fixing Design Which Can Deliver Engine’s Torsion

YAN Ming-peng1，2，SUN Yan-yang1，2
（1.Department of Structural Design，Shanghai Institute of Aircraft Design and Research，Shanghai 201210，China；2.Research Institute of Oxygen Control System，Shanghai Institute of Aircraft Design and Research，Shanghai 201210，China）

The new pylon forward fixing can not only deliver engine’s vertical and lateral load，but also deliver engine’s torsion，which accordingly conquers shortcomings that existing forward fixing can not deliver torsion，making for reducing afterward installation’s width and engine’s outer space that the pylon occupies，which can improve engine’s capability and reduce fuel consumption efficiency.

pylon；forward fixing；torsion；fuel consumption efficiency

U464.1

A

1672-545X（2017）06-0150-02

2017-03-19

闫明鹏（1986-），男，河南人，工科硕士，工程师，研究方向：民用飞机短舱吊挂结构设计。