專利名稱：一種阻止和偏移飛行器發(fā)動機碎片的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種阻止和偏移來自飛行器發(fā)動機系統(tǒng)的碎片的裝置， 尤其是那些來自發(fā)動機系統(tǒng)的單級壓氣機或單極渦輪機的碎片。
背景技術：
作為保護措施，第一個解決方案是在可能的碎片發(fā)生源和目標件之 間緊鄰該目標件設置一個屏障或一個結實的構件，來保護某些所述目標 件的部件。屏障應該能適用于阻攔住能量最強的單元。
根據(jù)另一個解決方案，為了安全起見，飛行器的主要部件以及控制 電路一般都分隔開安裝。例如， 一架飛行器包含有多種液壓電路和電氣 電路來確保同一個功能，使得損失這些電路(控制或能源電路)中的一 條電路不會造成整個功能癱瘓。這種廣為采用的解決辦法導致機載質(zhì)量 的增加和發(fā)動機系統(tǒng)設計的復雜化，尤其是通過避免并置主要部件及其 相對應的安全系統(tǒng)。
根據(jù)另一種方法，解決方式在于處理碎片發(fā)生源或者碎片本身。
從發(fā)動機系統(tǒng)的角度來看，主要存在著兩個碎片源，即進氣裝置中
的葉片或葉片碎片可能脫落；還有渦輪發(fā)動機中的多級壓氣機或多級渦 輪機的葉片或葉片碎片可能脫落。
關于進氣裝置， 一種解決方法在于將一個帶狀物安置在進氣裝置的 周邊來阻攔碎片。這樣碎片被限定在帶狀物區(qū)間內(nèi)，不可能觸及到目標件。
根據(jù)這種解決方法，帶狀物的特性，尤其是其體積和材料是確定的， 用以阻攔能量最強的碎片。帶狀物的安裝區(qū)域在溫度方面要求不是太嚴 格，可以使用混合部件和/或蜂窩結構件，以便不過分增加機載質(zhì)量。
總之，帶狀物外形連貫，能夠承載任何拋射角大小的碎塊，同時還 能獲得比分離的部件更大的機械阻抗。
至于渦輪發(fā)動機，發(fā)動機設計師試圖要使發(fā)動機部件更加可靠，以
3便減少損傷組成發(fā)動機的部件的風險，尤其是旋轉(zhuǎn)部件，諸如多級壓氣 機或多級渦輪機。在設計部件時，這種解決方法會提高安全系數(shù)，改善 材料，并預先設計出數(shù)量眾多和/或更加先進的整體質(zhì)量控制的實施步 驟。即便這種解決方法能夠減少損傷的各種風險，但不能完全消除這些 風險，因此總存在著多級壓氣機和多級渦輪機的某級葉片脫落的危險， 會損壞飛行器的某個部分。對進氣裝置使用一種帶狀物不失是一種解決 方法，但是這種辦法不輕易采用，尤其是安裝區(qū)在溫度方面有較嚴格要 求的情況下。
根據(jù)US-3.974.313文件中說明的一種方法，有可能構想出一種點式 的處理方法，即在一個非周邊的限定區(qū)域內(nèi)。根據(jù)這篇文獻，保護裝置 有一塊變形板，能夠阻攔住拋射出來的碎片。由于保護板的可變形性， 碎片的能量應該完全被吸收，從而阻攔住碎片。采用這種辦法很難阻攔 能量最強的碎片。
同樣，為了限制發(fā)動機破裂的不良影響，飛行器制造商使用了多種 方法，主要用于分隔各個系統(tǒng)，使它們相互更加相容；把系統(tǒng)安置在結 實的構件的后面；以及通過建立例如碰撞后剩余應力通道來限制最終結 構，這種做法均嚴格在航空條例規(guī)定的范疇內(nèi)，并且認為碎片的能量一 般是無限的。

發(fā)明內(nèi)容
同樣，本發(fā)明旨在消除現(xiàn)有技術的缺陷，推薦一種飛行器發(fā)動機系 統(tǒng)的阻止和偏移碎片的裝置，以期達到對設計及構造的方式和方法的選 擇更加靈活，以及保持飛行器更加可靠和不過分增加機載質(zhì)量的目的。
為此目的，本發(fā)明涉及一種保護裝置，用以處理至少一種來自飛行 器碎片源的碎片，尤其是處理來自飛行器發(fā)動機系統(tǒng)的單級壓氣機或單 級渦輪機的碎片，以及阻止碎片抵達上述飛行器的一個目標件，其特點 在于所述裝置有對應于碎片源和目標件的幾何外形和位置，它能疏導 能量最強的碎片，以便保護安置在事先確定的保護區(qū)內(nèi)的上述目標件。


本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點將通過隨后的描述顯現(xiàn)，該描述僅為例證，
附圖中
-圖1表示一套飛行器推進系統(tǒng)的縱向剖面圖； -圖2表示一個裝有根據(jù)本發(fā)明第一可選方案的一個裝置的發(fā)動機 系統(tǒng)的透視-圖3表示一個裝有根據(jù)本發(fā)明另一變化的實施方式的一個裝置的 發(fā)動機系統(tǒng)的透視-圖4表示圖2中裝置的固定件的局部側視-圖5表示一個裝有根據(jù)本發(fā)明又一變化的實施方式的一個裝置的 發(fā)動機系統(tǒng)的透視-圖6表示一個裝有根據(jù)本發(fā)明再一變化的實施方式的裝置的發(fā)動 才幾系統(tǒng)的透—見-圖7表示本發(fā)明裝置另一個變化的實施方式的局部側視-圖8表示根據(jù)本發(fā)明裝置的另一個安裝區(qū)的示意-圖9表示碎片在本發(fā)明裝置的作用下沿著第一方向被偏移的示意
-圖IO表示碎片在本發(fā)明裝置的作用下沿著另一方向被偏移的示意 圖；及
-圖11表示本發(fā)明裝置的保護區(qū)的示意圖。
具體實施例方式
圖1表示一套飛行器的推進系統(tǒng)10,同樣被稱作渦輪發(fā)動機 (turbojet),它通過一些連接件，尤其是通過處于飛行器機翼14下的支 撐桿12連接到飛行器上。飛行器推進系統(tǒng)有一臺發(fā)動機16 (motor), 該發(fā)動機一方面有一套帶槳葉的轉(zhuǎn)子18和帶葉片的定子20的進氣裝置； 另一方面還有一個第一管道22。在該第一管道22中有根據(jù)空氣流動方 向24裝配的多級壓氣機26、 一個燃燒室28和多級渦輪機30。發(fā)動機 16裝配在發(fā)動機機搶32內(nèi)，該機艙在進氣裝置的上游有一條進氣道34， 在進氣裝置的定子的下游有一個第二管道36。
如圖所示，發(fā)動機在其前部擁有的第一部分就是進氣裝置，其后的
5第二部分安置的是多級壓氣機、燃燒室以及多級渦輪機。該第二部分的 直徑比第一部分的直徑相對要小，并且在溫度上的要求更嚴格，承受的
溫度等于或高于300°C。
可以圍繞著進氣裝置預置一個帶狀物作為保護措施，以便阻止進氣
裝置上可能脫落的葉片或者葉片碎塊。這個帶狀物的機械特性已經(jīng)確定， 能夠阻攔能量最強的碎片。
多級壓氣機26和多級渦輪機30以帶有葉片的盤狀形式出現(xiàn)，能夠 沿著發(fā)動機16的主軸轉(zhuǎn)動，在此被具體化為參考軸線38。
對進氣裝置而言，發(fā)動機16的運動部件部分，尤其像多級壓氣機和 多級渦輪機，都可能出現(xiàn)意外性的葉片脫落或斷裂情況，形成了有可能 損壞飛行器另一部分的碎片。
專利申請人經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)多級壓氣機和多級渦輪機產(chǎn)生的碎片與進 氣裝置產(chǎn)生的碎片所做的隨機運動不同，在大部分情況下這些碎片做一 種特殊的運動，尤其是這些碎片本身旋轉(zhuǎn)并有一條所謂的優(yōu)先運動軌跡。
根據(jù)本發(fā)明，推進系統(tǒng)在發(fā)動機區(qū)域的周圍有一個非圓周的裝置 (dispositif) 40，上迷裝置有一個能偏移能量最強碎片的幾何外形。根 據(jù)本發(fā)明，裝置40被安放在一個碎片源，尤其是多級壓氣機26和/或多 級渦輪機30與待保護區(qū)41 (如圖11所示)之間。
著發(fā)動機整個周邊延伸。這樣，依照本發(fā)明，裝置40是點狀件，占有一 個受限區(qū)域。該裝置安裝在與優(yōu)先軌跡相交的位置上。這種結構能夠限 制機載質(zhì)量。
與現(xiàn)有技術的裝置的不同之處在于本發(fā)明的裝置40沒有設計成阻止 能量最強的碎片，而是利用它的幾何外形以及它與碎片源和目標件的相 對位置來偏移能量最強的碎片，也就是說僅僅吸收它們的部分能量。這 種結構能夠控制機載質(zhì)量。
保護裝置最好有一個凸起的外形，以便于偏移碎片，而不是阻止它們。
所述裝置用能夠承受30trC至40(TC或者更高溫度的適當材料制作是 最有益處的。鑒于本裝置是點狀件，且被設計成偏移能量最強的碎片而不是阻止 這些碎片的裝置，它適合采用耐高溫但不明顯增加機載質(zhì)量的材料制作。
裝置40 —方面有至少一個可變形部分42，另 一方面有一些連接發(fā)動 機，或發(fā)動機機艙，甚至飛行器的連接件44。裝置擁有的可變形部分自 身不會斷裂，避免形成可能損傷飛行器敏感區(qū)域的碎塊。
根據(jù)各種變化的實施方式，連接件44將本發(fā)明的裝置連接到發(fā)動機 上，尤其是連接到發(fā)動機周邊預置的箍環(huán)上，如圖2、 3、 5和6所示， 或者連接到限定發(fā)動機機艙第二管道內(nèi)壁的整流罩上，如圖8所示。
由于連接件44的制作材料和/或它們的尺寸和/或它們的外形，它們 的優(yōu)點是吸收碎片在碰撞中產(chǎn)生的部分能量。
連接件44最好有兩個接頭46， 46，，詳見圖4和圖7所示，它們安 裝在至少上述可變形部分42的兩側，還有一些固定件將每個接頭連接到 飛行器上，并且一些固定件將每個接頭連接到至少上述可變形部分42 上。
可變形部分42的優(yōu)點是它有一個恰當?shù)膸缀瓮庑我岳谄颇芰孔?強碎片，并且考慮到碎片的形狀以及它們自身自轉(zhuǎn)運動的特點，最好能 使上述碎片在上述可變形部分上滾動。
可變形部分42應該至少在可能撞擊區(qū)域的表面上有很強的抗剪強 度，最好在中心部位有很強的變形能力。
優(yōu)選的，可變形部分42由第一組成材料和第二組成材料制成，第一 組成材料有很強的動態(tài)抗剪強度，第二組成材料有很強的動態(tài)變形而不 折裂能力。
作為例證，第一材料可在下述材料中挑選鈦、極強的合金鋼(Acier fortement allies)(例如商標為INCONEL的市場產(chǎn)品)、基于CMC類 陶瓷纖維的復合材料等等。
作為例證，第二材料可在下述材料中挑選基于芳族聚酰胺纖維的 復合材料(例如商標為KEVLAR的市場產(chǎn)品)、金屬泡沫材料和金屬蜂 窩結構等等。
根據(jù)第一種變化的實施方式，可變形部分42可以為至少一條棒48 的形式，比方如圖2所示的一條棒，或如圖3所示的兩條才奉，或一條棒網(wǎng)格形結構。
有利地，所述條棒沿著縱軸方向，即平行于軸線38的方向安放。 所述條棒可以有各種不同截面的外形，例如，圓形的、三角形的、 方形的或其他類型的。
所述條棒有兩個顯著的作用
-由于所述條棒的截面外形不同，對于碎片的重心偏離條棒重心的 結構，這些碎片會根據(jù)其在撞擊的時刻所處的位置受到偏移。
-由于條棒有變形能力，它將吸收全部或部分碎片的運動能量。
根據(jù)另一種實施方式，可變形部分可以為至少一線纜50的形式，如 圖5所示的一線纜50或若干線纜50。
線纜的作用與條棒的作用幾乎相同，線纜在變形之前還有較大移動 的可能性。
還可以考慮其他的形式，例如至少一條帶52，或者若干條帶52的堆 疊，如圖6和圖7所示。
上述板材可或多或少有些傾斜以便與優(yōu)先軌跡形成一個夾角，有利 于偏移能量最強的碎片。
所述板材有兩個不同的作用
尤其在板材或多或少關于碎片的優(yōu)先軌跡傾斜的情況下，板材能夠 (趨向于)偏移能量最強的碎片。
可變形部分42可以由條棒、線纜和板材組合而成例如， 一系列平 行并置的條棒結合或偏離開一板材； 一線纜插入條棒內(nèi)或一吸收材料置 于類似條棒或板材堆棧的空心結構中。
圖9和圖IO表示來自碎片源56的碎片54,依照碎片的旋轉(zhuǎn)方向以 及保護裝置和碎片軌跡之間的相對位置，該碎片應該如圖9所示被偏移， 或者如圖10所示在裝置40上滾動后被偏移。這樣如圖11所示，保護 裝置40可以保護安置在保護區(qū)41內(nèi)的敏感部件，因為有了這個保護裝 置40，碎片與這個保護區(qū)域隔離開。
從圖9和圖10的圖示中可以得知裝置40在碎片撞擊時能夠變形， 以便不會自行折斷和形成一個碎塊，避免可能損傷安置在保護區(qū)41內(nèi)的 敏感部件。
8即便在說明中描述了該裝置被安放在碎片源附近，用以處理"有害" 件，本發(fā)明的裝置還可以安放在防范碎片的部件附近，用來處理"目標" 件。
與現(xiàn)有技術的不同之處在于本發(fā)明在規(guī)范各部件時，不考慮碎片產(chǎn) 生的無限能量，而是考慮吸收那部分能量最強碎片的能量。在這種情況 下，盡管本發(fā)明的裝置沒有完全吸收動能，但是它通過偏移碎片和自我 變形的方式能夠吸收能量最強碎片的能量中很可觀的一部分，大大削弱 了那些未被阻止的碎片的剩余能量，降低了上述碎片的攻擊性。
權利要求
1.一種保護裝置，用以處理至少一種來自飛行器的碎片源(56)的碎片(54)，尤其是處理來自飛行器發(fā)動機系統(tǒng)的單級壓氣機或單級渦輪機的碎片，并阻止所述碎片抵達所述飛行器的一個目標件，其特征在于所述裝置有對應于碎片源(56)和目標件的幾何外形和位置，該裝置能偏移能量最強的碎片(54)，以便保護安置在事先確定的保護區(qū)(41)內(nèi)的所述目標件。
2. 根據(jù)權利要求1所述的保護裝置，其特征在于所述裝置用能夠承 受30(TC或者更高溫度的適當材料制作而成。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的保護裝置，其特征在于所述裝置一方 面具有至少一個可變形部分(42)，另一方面具有連接飛行器的連接件(44)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的保護裝置，其特征在于所述的至少一個可 變形部分(42)由第一組成材料和第二組成材料制成，所述第一組成材 料具有動態(tài)抗剪強度，所述第二組成材料具有動態(tài)變形而不折裂的能力。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任意一項權利要求所述的保護裝置，其特征 在于所述可變形部分(42)包括至少一條棒(48)。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任意一項權利要求所述的保護裝置，其特征 在于所述可變形部分(42)包括至少一線纜(50)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種保護裝置(40)，用以處理至少一塊來自飛行器的碎片源(56)的碎片(54)，該碎片源例如是飛行器發(fā)動機系統(tǒng)的單級壓氣機或單級渦輪機的碎片，并阻止碎片抵達所述飛行器的一個目標件，其特點在于所述裝置有對應于碎片源和目標件的幾何外形和位置，該裝置能偏移能量最強的碎片，以便保護安置在事先確定的保護區(qū)內(nèi)的所述目標件。
文檔編號F01D21/04GK101652536SQ200880011006
公開日2010年2月17日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權日2007年3月30日
發(fā)明者吉勒·維朗德, 大衛(wèi)·阿迪, 貝爾納黛德·迪萊 申請人:法國空中巴士公司