專利名稱：具有渦流發生器的發動機吊架及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機吊架的生產方法，所述吊架被安裝在飛行器發動機和飛行器機翼之間。所述方法g在為吊架裝配至少ー個渦流發生器，從而允許間接改變吊架的形狀本發明應用于航空領域，特別地應用于發動機吊架的生產領域。
背景技術：
目前的大部分飛行器裝配有流線型吊架，所述吊架被懸掛在其機翼上，且保證其發動機和機翼之間的連接。所述流線型吊架相對于機翼的下表面凸出，這在機翼上，且通常在整個飛行器上造成空氣動力學干擾。所述空氣動力學干擾具有不利影響，例如升カ損失和迎面阻力増加。此外，由于帶有機翼后緣，吊架在機翼后緣附近具有相對較大的寬度，臨近所述機翼后緣還增加了沿飛行器的氣流分離的風險，因而所述結構性原因使所述空氣動力學影響増大。圖I上已經示出四發動機飛行器的示例，其中僅可見兩個發動機I。所述發動機I被分別安裝在通過吊架7被固定在機翼6上的發動機艙5中。發動機艙5沿飛行器的縱軸線安裝。為了獲得盡可能有利的空氣動力學性能，發動機吊架的形狀為流線型。通常，發動機吊架呈延長的水滴形狀，即具有長圓形力，其具有圓形的第一端和直的側面，該直的側面在第二端處以點接合，如圖2A所示。所述圖2A示出傳統的發動機吊架俯視圖。需注意的是，發動機吊架的圓形端7a朝向飛行器前部，而尖端7b朝向飛行器后部，飛行器前部是飛行器的頭部。圖2B上還示出圖2A的吊架7的剖面圖。所述圖2B示出發動機吊架7，也簡稱為吊架，所述吊架被懸掛在機翼6上并支撐發動機艙5。所述發動機吊架7，包括-被稱為主要結構的結構，其用來保證機翼和發動機之間的機械連接，并因而能通過機翼向飛行器整體傳輸發動機引擎發出的力，以及-圍繞所述主要結構且呈流線型的箱。吊架7與機翼6構成收縮角α。該收縮角通常介于10°到20°之間。當飛行器處于飛行中時，空氣沿飛行器流動，并沿結構形成邊界層。該邊界層是在吊架的箱表面和外部空氣流之間的具有一定厚度的空氣紊流層。在所述邊界層中，空氣速度為零，或接近于零，由此產生紊流。相反，在離吊架的箱表面一定距離處流動的外部空氣具有足夠的速度來避免產生紊流。需注意，在吊架的后緣10處的邊界層的厚度取決于被稱為弦的吊架長度以及收縮角α。如果收縮角太小，吊架將太長且將生成過大的迎面阻力。如果收縮角太大,將產生空氣流分離的風險，同樣將生成迎面阻力。為了限制迎面阻力，航空制造商因此在收縮角上尋找折衷方案。盡管存在所述空氣動力學折衷，如果飛行中的飛行器遭受空氣流分離，那么能夠為發動機吊架裝備渦流發生器(或英語為“vortex generators”)。通常，在飛行器的設計和生產后，圖2A和2B上標注為2的渦流發生器可被安裝在吊架的箱上。在航空制造商估計到飛行中存在氣流分離后，渦流發生器可被安裝在吊架的箱上。所述渦流發生器2是凸出于吊架7的箱裝配的翅片，用以改變沿所述吊架的空氣流動。所述渦流發生器2保證邊界層空氣與外層空氣的混合，從而使得提高緊鄰吊架處的空氣速度，由此避免空氣流分離。所述渦流發生器的功能以示意性方式被示出在圖3上。該圖通過箭頭Fl示出沿吊架7的局部空氣流動。該圖還通過箭頭F2示出由渦流發生器2生成的空氣渦流，所述渦流是由于翅片的下表面2a和上表面2b之間存在壓カ差，而在翅片2端部造成空氣流動的結果。在法國專利文獻FR-2905930中描述了ー個渦流發生器的示例，所述渦流發生器在飛行器制造完成后被安裝，以用來改變沿吊架的空氣流動。該文獻中所描述的翅片系統能調節飛行器發動機吊架，使其適合所述飛行器的運行條件。然而，所述翅片必然造成飛行器總重量與其設計所預計重量相比増加，并且還増加與翅片本身相關的迎面阻力。此外，航空制造商始終在尋求努力提高飛行器空氣動力學性能。可以兩種不同的方式提高所述性能-或者改善迎面阻力，也即是降低迎面阻力，-或者降低飛行器重量。然而，飛行器的迎面阻力和重量直接彼此相關。實際上，為了降低迎面阻力，可在飛行器吊架上安裝渦流發生器。然而，所述渦流發生器具有不可忽略的重量，其將增加飛行器的總重量。且如果不安裝任何渦流發生器，由于空氣流分離，飛行器迎面阻カ將依然相對較大。
發明內容
本發明的目的正好在于彌補上述闡述的技術缺點。為此，本發明提出制造在其設計開始就集成渦流發生器的飛行器吊架。從所述飛行器的設計開始就將所述渦流發生器集成在飛行器的吊架上，可以改變發動機吊架的尺寸，由此在重量上獲得改善，而不會造成有損空氣動力學的影響。更確切地，本發明涉及一種發動機吊架的生產方法，所述吊架被安裝在飛行器的發動機和機翼(6)之間，其包括-圍繞主要結構安裝吊架的箱的操作，所述箱具有基本呈長圓形的形狀，在飛行中沿所述形狀形成空氣邊界層，-將至少一個渦流發生器安裝在吊架的箱上的操作，從而改變在吊架后緣處的邊界層的厚度，其特征在于，其包括根據邊界層的改變厚度和渦流發生器的位置預先確定吊架形狀的操作。根據本發明的生產方法可以包括以下一個或多個特征-渦流發生器被對稱地安裝在吊架的箱的兩側。-吊架的形狀被確定成可以使主要結構具有増大的表面，從而改善來自發動機的力的反力。-吊架的形狀被確定得可以使箱的長度縮短。-至少ー個渦流發生器被安裝在吊架的箱的単獨ー個側面，從而引起吊架空氣動、力學形狀的彎曲效應。本發明還涉及ー種根據上述描述的方法制造的用于飛行器的發動機吊架。本發明還涉及ー種飛行器，其包括機翼、至少ー個發動機和連接機翼和發動機的發動機吊架，所述發動機吊架根據上述描述的方法被制造。
圖1，該圖 已被描述，示出帶有兩個發動機的飛行器側視圖。圖2A和圖2B，該圖已被描述，示出裝配有渦流發生器的傳統發動機吊架。圖3，該圖已被描述，示意性示出渦流發生器附近的空氣流動。圖4A和圖4B分別示出發動機吊架結構的側視圖和俯視圖。圖5A和圖5B示出當發動機吊架裝配有渦流發生器時的圖4A和圖4B的結構。圖6A和圖6B示出根據本發明方法的第一實施方式實現的發動機吊架的俯視圖。圖7A和圖7B示出根據本發明方法的第二實施方式實現的發動機吊架的俯視圖。圖8A和圖SB示出根據本發明方法的第三實施方式實現的發動機吊架的俯視圖。
具體實施例方式本發明提出一種發動機吊架的制造方法，其中，渦流發生器自吊架設計起就被安裝在所述吊架上。在發動機吊架設計時就集成渦流發生器，相比于傳統的設計成沒有渦流發生器的發動機吊架，能降低飛行時的邊界層厚度。邊界層厚度的改善能改變發動機吊架的形狀，從而在重量上獲得改善。由此，可以(通過降低邊界層的)來改善迎面阻力，和/或(通過改變發動機吊架的形狀)來降低飛行器的總重量。吊架的形狀被確定成可増大機翼6和發動機吊架7之間的收縮角。實際上，増大收縮角而不損害空氣動力學性能，將能優化飛行器的特征。換言之，本發明的方法能在同等迎面阻力下降低重量，或在同等重量下降低迎面阻力。在本發明的所有說明中，重量、迎面阻力或吊架形狀的減少或提高，都建立在與配有不帶渦流發生器的發動機吊架，或配有在生產完成后被安裝的渦流發生器的發動機吊架的同類型傳統飛行器相比較的基礎上的。換言之，相對于一方面根據本發明方法，另ー方面根據傳統方法生產的相同吊架的特征來進行比較。根據本發明的方法因此提出自飛行器設計起就將渦流發生器集成在發動機吊架上，并在飛行器生產過程中就將其安裝在吊架上，從而由于所述渦流發生器改變發動機吊架的形狀而獲得其帶來的優點。渦流發生器是小的表面，其以翼片的形式在其后緣下游生成渦流尾流/伴流。在本發明中，使用所述渦流發生器，并將其設置得可以處理吊架側部準確確定的區域。渦流發生器可例如具有以下尺寸從幾厘米到幾分米的高度，優選地等于或大于3倍高度的長度，以及介于20度和90度之間的邊緣。渦流發生器因此通過混合邊界層外部的空氣(能量很大的空氣)與失去能量的邊界層空氣來起作用。邊界層的狀態獲得改善且其厚度降低。已經在圖4A和圖4B上示出帶有箱8和主要結構9的發動機吊架7的示例。吊架7的主要結構9顯示出吊架空氣動力學形狀的尺寸點P，即箱必須從中通過以保證發動機和機翼之間機械連接的硬點。在該示例中，發動機吊架不帶有渦流發生器。已經在圖4A上用虛線示出邊界層C，所述邊界層對應于不帶渦流發生器的吊架7的箱8的空氣動力學形狀。在圖4A和圖4B的示例中，邊界層具有厚度el。在圖5A和圖5B上示出與圖4A和圖4B相同的吊架7，但在所述情況下，吊架裝有渦流生成器2。在所述情況下可見，邊界層Cinf具有的厚度為e2，小于厚度el，由于渦流生成器2的存在而導致所述邊界層厚度的減少。由于所述邊界層Cinf厚度的減少，本發明能使發動機吊架重量獲得改善。所述重量的改善可以不同的方式獲得-擴大吊架7的主要結構9，如圖6A和圖6B所示，-縮短箱8的空氣動力學形狀,如圖7A和圖7B所示,或者 -允許吊架7彎曲，如圖8A和圖8B所示。在本發明的第一實施方式中，通過擴大吊架的主要結構9來獲得重量的改善。可注意，吊架的主要結構是一種允許將來自發動機的力傳遞至機翼和飛行器結構整體的結構零件。所述主要結構9基本呈平行六面體結構，如圖6A所示。在本發明中，提出在同等空氣動力學性能下實現擴大的主要結構。主要結構的擴大約為1%到10%。如圖6B所示，主要結構在其矩形表面的處上被擴大，其整體形狀依然為平行六面體。所述主要結構的擴大能提供更好的反力傳遞。當主要結構不太沉時，將使作用カ易于傳遞。在本發明的第二實施方式中，通過縮短發動機支架的箱8的空氣動力學形狀來改善重量。所述實施方式的示例被示出在圖7A和圖7B上。圖7A示出帶有傳統箱形狀和邊界層C的傳統吊架示例。圖7B示出根據本發明方法實現的吊架示例。在該示例中，主要結構具有傳統的尺寸，但吊架的箱8呈縮短的形狀，也就是在頂點處的形狀比傳統箱更短。所述縮短形狀被確定成可以使其通過主要結構9的尺寸點P。吊架箱長度減少約為5%到15%，從而導致増大在機翼和吊架之間的收縮角。本發明使得因此實現的發動機吊架具有比傳統發動機吊架的收縮角大兩倍的收縮角，也就是約20°到40°的收縮角。當不裝配渦流發生器時，所述收縮角因為太大而不能被接受其將帶來空氣流分離。渦流發生器使邊界層更堅固，因此可以支撐更大的收縮角。所述吊架箱尺寸的減少將同時帶來結構的改善(由于尺寸更小而重量更輕)和空氣動力學的改善(更小的表面積)。在剛才描述的兩種實施方式中，渦流發生器以對稱的方式被安裝在吊架7的兩偵U。換言之，相同數量的渦流發生器被安裝在發動機吊架的上表面和下表面上。邊界層Cinf因此對稱地位于吊架箱的兩側。在本發明的第三實施方式中，通過生成發動機吊架空氣動力學形狀的彎曲效應而獲得空氣動力學性能的改善。實際上，通常，到達發動機吊架的空氣顯示出對應于橫穿發動機吊架的對稱軸的筆直的中性線N。根據本發明，可以產生彎曲效應，從而使到達吊架的空氣顯示彎曲而不再是筆直的中性線Ne，如圖8A和SB所示。通過在發動機吊架的単獨的側面上安裝至少ー個翅片而產生所述彎曲效應。在圖8A和圖8B所示的實施方式中，唯一的翅片被安裝在發動機吊架7的下表面或上表面上,從而使氣流不對稱地分布在發動機吊架的兩側。空氣流相對于發動機吊架的對稱軸的所述不對稱分布，會在同等結構和同等空氣動力學形狀下造成吊架彎曲。正如圖SB所示，所述彎曲對迎面阻力具有正面作用，邊界層Cinf的厚度在帶有渦流發生器2的一側比不帶渦流發生器的ー側更小。
無論本發明的哪種實施方式，因將渦流發生器安裝在吊架的箱上而使發動機吊架形狀發生的改變，在具備同等空氣動力學性能，也就是與傳統飛行器相同的空氣動力學性 能的情況下，能使其贏得約幾十公斤重量的改善。重量改善因此使得提高根據本發明方法制造的飛行器的空氣動力學性能。
權利要求
1.-一種發動機吊架(7)的生產方法，所述吊架被安裝在飛行器的發動機(I)和機翼(6)之間，所述方法包括 -圍繞主要結構(9)安裝吊架的箱(8)的操作，所述箱具有基本呈長圓形的形狀，在飛行中沿所述形狀形成空氣邊界層(C)，-將至少一個渦流發生器(2)安裝在吊架的箱上，從而改變所述邊界層的厚度(e)的操作， 其特征在于，其包括根據所述邊界層的改變的厚度和所述渦流發生器的位置預先確定吊架形狀的操作。
2.-根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述渦流發生器被對稱地安裝在所述吊架的箱的兩側。
3.-根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述吊架的形狀被確定成使主要結構具有擴大的表面，從而改善來自發動機的力的反力。
4.-根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述吊架的形狀被確定成能夠使所述箱的長度縮短。
5.-根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述至少一個渦流發生器被安裝在所述吊架的箱的単獨的側面，從而引起吊架的空氣動力學形狀的彎曲效果。
6.-一種用于飛行器的發動機吊架，其特征在于，其包括 -圍繞主要結構(9)安裝的吊架的箱(8)，所述箱具有基本呈長圓形的形狀，在飛行中沿所述形狀形成空氣邊界層(C)， -安裝在所述吊架的箱上的渦流發生器，其被對稱安裝在所述吊架的兩側，從而確保改變邊界層的厚度， 并且，所述主要結構基本呈平行六面體形狀，并在其矩形表面處具有擴大1%到10%的寬度，從而改善反力的傳遞。
7.-一種用于飛行器的發動機吊架，其特征在于，其包括 -圍繞主要結構(9)安裝的吊架的箱(8)，所述箱具有基本呈長圓形的形狀，在飛行中沿所述形狀形成空氣邊界層(C)， -安裝在所述吊架的箱上的渦流發生器，其被對稱地安裝在所述吊架的兩側，從而確保改變邊界層的厚度，以及 -約為20°到40°的收縮角。
8.一種用于飛行器的發動機吊架，其特征在于，其包括 -圍繞主要結構(9)安裝的吊架的箱(8)，所述箱具有基本呈長圓形的形狀，在飛行中沿所述形狀形成空氣邊界層(C)， -至少ー個渦流發生器，其被安裝在所述發動機吊架的単獨一側并產生吊架的彎曲效應。
9.一種飛行器，至少包括機翼、發動機以將發動機(I)連接在機翼(6)上的發動機吊架(7)，其特征在于，所述發動機吊架是根據權利要求6至8中任一項所述的發動機吊架。
全文摘要
本發明涉及一種發動機吊架(7)的生產方法，所述吊架被安裝在發動機(1)和飛行器的機翼(6)之間，所述方法包括-圍繞主要結構(9)安裝吊架的箱(8)的操作，所述箱具有基本呈長圓形的形狀，在飛行中沿所述形狀形成空氣邊界層(C)；-將至少一個渦流發生器(2)安裝在吊架的箱上，從而改變邊界層的厚度(e)的操作；-并根據邊界層的改變厚度和渦流發生器的位置預先確定吊架形狀的操作。
文檔編號B64D29/02GK102648125SQ201080050175
公開日2012年8月22日 申請日期2010年10月27日 優先權日2009年11月6日
發明者史蒂夫·貝杜安, 西里爾·博諾 申請人:空中客車運營簡化股份公司