典型尾吊吊掛典型結構及隔振器原理分析

李曉楠

【摘 要】尾吊發動機的布局，由于氣動外形差異較大且與機體結構連接形式的不同，讓尾吊吊掛的結構形式和翼吊吊掛有很大不同。雖然尾吊發動機的布局避免了發動機裝在機翼上時旅客艙的大部分處在聲源的近場直接作用下，而可將最高聲壓級區轉移到旅客艙范圍之外。但由于尾吊發動機距離機身較近，在尾吊發動機的客艙內仍能測到由于發動機振動引起的很高噪聲級。對于尾吊發動機選擇或設計合理的隔振器是非常必要的。這里介紹典型尾吊吊掛典型結構及傳力分析，并分析典型隔振器的隔振原理。

【關鍵詞】尾吊吊掛；傳力；隔振

0 引言

尾吊發動機的布局，由于氣動外形差異較大且與機體結構連接形式的不同，讓尾吊吊掛的結構形式和翼吊吊掛有很大不同。雖然尾吊發動機的布局避免了發動機裝在機翼上時旅客艙的大部分處在聲源的近場直接作用下，而可將最高聲壓級區轉移到旅客艙范圍之外。但由于尾吊發動機距離機身較近，在尾吊發動機的客艙內仍能測到由于發動機振動引起的很高噪聲級。對于尾吊發動機選擇或設計合理的隔振器是非常必要的。這里介紹典型尾吊吊掛典型結構及傳力分析，并分析典型隔振器的隔振原理。

1）典型尾吊發動機吊掛傳力結構

發動機吊掛主承力盒段以MD-82為例，主要是由前、后梁和前后梁之間的一個中間墻以及上、下蒙皮組成的一個盒形梁式結構。它通過前、后梁以及上、下壁板上的角材固接在機身上。發動機連接在前梁和后梁的接頭上（圖1）。

吊掛前梁是一鋼質叉形接頭，內側插入機身，連接在站位1307的加強框腹板上，若安裝隔振器，則在前梁外側端部連接一個叉臂架，以連接發動機的前安裝點。若不安裝隔振器，則由吊掛前梁外側的耳片接頭與發動機前安裝架耳片之間用兩個螺栓相連接。后梁可由上下兩根鈦合金緣條和鈦合金的腹板組成，梁緣條的內側插入機身，連接在站位1380加強框的腹板上。與前安裝點相類似，外側作為發動機一個后安裝點也有軟、硬兩種連接形式。鈦合金的中間墻也是發動機吊掛的主要受力骨架之一，它通過柔韌的隔板與機身相連。另外，吊掛前、后梁之間的上、下壁板連接于吊掛的主要結構的骨架上，并通過安裝在機身側壁上的鈦合金角材與機身相連。這就形成了吊掛的主要受力結構系統。

2）吊掛結構傳力分析及安裝減振器位置分析

發動機通過前梁上的兩個連接點和后梁上的一個連接點連接到吊掛上。若不布置推力桿，發動機的垂直和水平載荷主要通過前梁、后梁及與兩個梁對應的機身站位加強框向機身傳遞。吊掛的根肋通過上下壁板和機身側邊的角材也可傳遞發動機的推力載荷。若布置推力桿，則發動機推力載荷主要由推力桿傳遞給吊掛盒形梁，最終傳入機身。布置在前梁上的叉臂式支架為發動機前安裝支架，在其兩個錐孔內裝有減振器，發動機后安裝面固定支架帶有振動隔離器，即采用軟式安裝型式。這種安裝設計型式具有減震特性，可將發動機的振動減至最小，以防止傳入機身。

圖1 MD-82吊掛結構

1 發動機減振問題

1.1 發動機安裝隔振器所考慮的因素

a）共振現象

共振現象通常發生在發動機安裝架受到的擾動力的振動頻率與安裝固定發動機結構的固有頻率相重合的條件下。

對于目前典型的民用渦輪風扇發動機，其內部是高速旋轉的壓氣機和風扇，運行時因擾動力而引起的、通過發動機安裝架傳給吊掛或飛機其他結構的主要振動分量之頻率很高，遠遠高于吊掛或其他安裝發動機的飛機結構的固有頻率。所以，渦輪風扇發動機安裝系統上通常不存在共振問題。另外，此類發動機的部件與整機在出廠前都曾經經過嚴格的靜平衡、動平衡檢查，發動機運行時的振動幅值很小，一般只是活塞式發動機的幾十分之一。所以現代渦扇旅客機的發動機安裝系統上裝有隔振器，并不出自避免發生共振的目的。

b）振動疲勞

“疲勞”是用來描述結構件在重復載荷循環作用下其材料內部局部變化過程的術語。航空發動機因振動而作用于飛機結構的疲勞載荷，也是一種重復循環作用，最終使結構開裂，直至使之完全斷裂的載荷。因此，因航空發動機振動引起的使飛機結構造成的疲勞破壞，稱之為振動疲勞破壞。振動疲勞破壞與聲載荷作用下的結構疲勞破壞一樣，也是一種持久性效應。對于航空發動機引起的飛機結構產生振動疲勞的破壞，已引起國際航空界的廣泛關注。目前在波音系列和空客系列飛機發動機安裝架上安裝隔振裝置多半出自為了減小傳入飛機結構的振動載荷，減小發動機振動的幅度，延長與安裝架相連接的飛機的結構的振動疲勞壽命這一重要原因。

c）舒適性

從生理學觀點來看，為保證旅客機內部乘客的舒適性，發動機安裝架的容許振動幅度A（按厘米計）和振動頻率f（按每分鐘振動次數計）大體應保持下列關系：

Af0.5<<4-5

當在發動機安裝架上安裝隔振裝置后，可使A值大大減小，以滿足上述要求，使乘客獲得振動舒適性，還能降低由發動機振動引起的、通過安裝架向機體結構傳播而最終傳入艙內的結構噪聲。安裝隔振裝置這一措施，對于尾吊發動機這類布局距機身近、振動/噪聲傳播通路較短的民航旅客機，尤為重要。

1.2 隔振器的隔振機理

圖2為某型飛機的隔振器結構，其結構組成由殼體1、帶有錐體螺栓的十字形接頭2、兩個軸套3、上下放置的四個隔振墊4以及側向的六個隔振墊5以及蓋板6組成。

十字形接頭上部兩側的圓柱端靠左右兩個軸套支撐，軸套外形大體為方形，在其上下左右前后各側都安置著用0.2毫米直徑的鋼絲壓制成的隔振墊。由于這些隔振墊無論在高度方向還是在左右前后方向都有一定的預壓縮量，所以它們具有傳遞載荷的能力。但因畢竟是使用具有彈性的細鋼絲壓制而成，在受到由十字接頭錐體螺栓傳入振動的條件下，隔振墊會因之產生微小的變形。隔振器正是靠其內部的隔振墊所產生的微小變形而具有吸收振動的能力，從而隔離了發動機與吊掛之間振動能量的傳遞，而產生隔振效果。

從以上對隔振器內部的結構分析可知，其內部的十字接頭上部左右兩端的圓柱段插入兩軸套內，并由軸套支承。當發動機發生軸向熱膨脹時，機匣長度發生變化，渦輪機匣安裝邊后移，此隔振器的十字接頭上部的圓柱段可在軸套內做逆時針方向轉動，使其下部的錐體螺栓向后偏擺，從而作為一種滿足發動機機匣熱膨脹的措施。

綜上所述，此類型的隔振器兼有傳載、隔振、補償發動機熱膨脹這三種功能。

1.3 民機發動機尾吊布局隔振安裝應用現狀

表1 典型尾吊發動機隔振安裝

2 結論

尾吊發動機及吊掛結構可以根據選用的發動機類型，根據氣動布局、外形限制、連接位置和傳力特點，合理選用或設計隔振器，并根據結構特點合理安裝隔振器達到減振目的。

[責任編輯：田吉捷]