圆筒状壳体以及喷气发动机

摘要

本发明提供圆筒状壳体。使用碳纤维强化塑料的复合材料来形成喷气发动机(3)的风扇壳体(5)的壳体主体(5a)。在壳体主体(5a)的前端和后端分别安装金属环(5b、5c)。金属环(5b、5c)间通过导电电缆(5d)而电连接。两金属环(5b、5c)和导电电缆(5d)构成雷电流的路径。

权利要求

1.一种圆筒状壳体，其具备壳体主体，其利用在强化纤维中浸渍有热固化性树脂的复合材料来形成，构成喷气发动机的圆筒状的构造部分，该圆筒状壳体的特征在于，

还具备：

圆筒状的一对金属环，其分别配置于上述壳体主体的表面的沿上述壳体主体的中心轴方向隔开间隔的部位，并与搭载上述喷气发动机的航空机的机体或者上述喷气发动机的相互不同的导电部分分别连结；以及至少一根导电电缆，其将上述一对金属环间电连接。

2.根据权利要求1所述的圆筒状壳体，其特征在于，上述至少一根导电电缆具备多个导电电缆，

各上述导电电缆在沿上述壳体主体的周向隔开间隔的多个部位将上述一对金属环间电连接。

3.根据权利要求1或2所述的圆筒状壳体，其特征在于，上述圆筒状壳体作为覆盖上述喷气发动机的风扇叶片的风扇壳体来使用，上述一对金属环中的一方与上述航空机的吊舱连结，另一方与上述喷气发动机的构造导流叶片的外周缘连结。

4.根据权利要求1或2所述的圆筒状壳体，其特征在于，上述壳体主体形成为利用连接部连接了第一圆筒部和直径比上述第一圆筒部的直径小的第二圆筒部的双重管状，上述一对金属环在上述第一圆筒部以及上述第二圆筒部的各表面分别配置一个。

5.根据权利要求4所述的圆筒状壳体，其特征在于，上述第一圆筒部作为与覆盖上述喷气发动机的风扇叶片的风扇壳体对置地配置于上述风扇壳体的内侧的发动机壳体来使用，上述第二圆筒部作为覆盖上述喷气发动机的压缩机的压缩机壳体来使用，上述一对金属环中的一方与上述喷气发动机的构造导流叶片的内周缘连结，另一方与一端连结于上述机体的梁部连结。

6.一种喷气发动机，其特征在于，

圆筒状的构造部分使用了权利要求1、2、3、4或者5所述的圆筒状壳体。

说明书

圆筒状壳体以及喷气发动机

技术领域

[0001] 本公开涉及对航空机用喷气发动机的风扇叶片进行覆盖的风扇壳体等所使用的圆筒状壳体。

背景技术

[0002] 在航空机受到了落雷的情况下，该雷电流从受雷部位通过机体而流动，并从放电索、其它机构向空气中放电，从而除去机体内的电荷。此外，容纳在机体的吊舱内的喷气发动机也成为供雷电流流动的路径的一部分。

[0003] 然而，以往，对于构成喷气发动机的部件需求高强度。除此之外，为了降低喷气发动机的油耗，例如对于覆盖风扇叶片的风扇壳体要求轻型化。因此，为了兼得高强度和轻型化的要求，尝试使用在强化纤维浸渍有热固化性树脂、热塑性树脂等的树脂材料的复合材料(例如，碳纤维强化塑料；CFRP)来作为风扇壳体的材料。

[0004] 上述的复合材料的电阻非常高。因此，在风扇壳体使用复合材料的情况下，如何在风扇壳体上留下作为供航空机的受雷时的雷电流流动的路径的功能成为问题。因此，考虑将专利文献1中提出的复合材料面板构造体用于风扇壳体。

[0005] 专利文献1的复合材料面板构造体具有多个复合材料面板。各复合材料面板具有强化纤维基材、以及在强化纤维基材的一面侧层叠的导电性网状片和薄膜袋。导电性网状片位于强化纤维基材与薄膜袋之间，其缘部从薄膜袋露出。通过使各复合材料面板的导电性网状片的露出部分接触并对接，来构成复合材料面板构造体。

[0006] 现有技术文献

[0007] 专利文献

[0008] 专利文献1：日本特开2012-135994号公报

发明内容

[0009] 发明所要解决的课题

[0010] 然而，在上述的复合材料面板构造体中，除复合材料面板彼此的对接部分之外导电性网状片不向外部露出。因此，在将导电性网状片用作雷电流的路径时，需要从薄膜袋的外侧向内侧引导雷电流。并且，也考虑即使在向薄膜袋的内侧引导了雷电流的情况下也因雷电流而网状片产生高热的情况。

[0011] 本公开的目的在于，提供即使使用高电阻的复合材料来形成也能够作为航空机的受雷时的雷电流的路径发挥功能的圆筒状壳体和使用了该圆筒状壳体的喷气发动机。

[0012] 用于解决课题的方案

[0013] 本公开的一个方案是一种圆筒状壳体，其主旨在于，具备：

[0014] 壳体主体，其利用在强化纤维中浸渍有热固化性树脂的复合材料来形成，构成喷气发动机的圆筒状的构造部分；

[0015] 一对金属环，其分别配置于上述壳体主体的表面的沿上述壳体主体的中心轴方向隔开间隔的部位，并与搭载上述喷气发动机的航空机的机体或者上述喷气发动机的相互不同的部分分别连结；以及

[0016] 至少一根导电电缆，其将上述一对金属环间电连接。

[0017] 上述至少一根导电电缆也可以具备多个导电电缆。各上述导电电缆也可以在沿上述壳体主体的周向隔开间隔的多个部位将上述一对金属环间电连接。

[0018] 上述圆筒状壳体也可以作为覆盖上述喷气发动机的风扇叶片的风扇壳体来使用。上述一对金属环中的一方也可以与上述航空机的吊舱连结，另一方也可以与上述喷气发动机的构造导流叶片的外周缘连结。

[0019] 上述壳体主体也可以形成为利用连接部连接了第一圆筒部和直径比上述第一圆筒部的直径小的第二圆筒部的双重管状。上述一对金属环也可以在上述第一圆筒部以及上述第二圆筒部的各表面分别配置一个。

[0020] 上述第一圆筒部也可以作为与覆盖上述喷气发动机的风扇叶片的风扇壳体对置地配置于上述风扇壳体的内侧的发动机壳体来使用。上述第二圆筒部也可以作为覆盖上述喷气发动机的压缩机的压缩机壳体来使用。上述一对金属环中的一方也可以与上述喷气发动机的构造导流叶片的内周缘连结，另一方也可以与一端连结于上述机体的梁部连结。

[0021] 发明的效果如下。

[0022] 根据本公开，即使使用高电阻的复合材料来形成圆筒状壳体，该圆筒状壳体也能够作为落雷于航空机的机体时的雷电流的路径发挥功能。

附图说明

[0023] 图1是表示将使用本公开的一个实施方式的圆筒状壳体的喷气发动机容纳在航空机的吊舱的内部的状态的说明图。

[0024] 图2是示意性地表示在喷气发动机中能够使用图1的圆筒状壳体的部位的说明图。

[0025] 图3涉及本公开的一个实施方式，是表示包括壳体主体在内的风扇壳体的周向上的一部分的立体图。

[0026] 图4(a)是表示从壳体主体的前端侧观察的、图3的壳体主体的前端侧的金属环的安装构造的主要部分的放大立体图，图4(b)是表示从壳体主体的后端侧观察的、图3的壳体主体的前端侧的金属环的安装构造的主要部分的放大立体图，图4(c)是图4(b)的I-I线剖视图。

[0027] 图5是表示从壳体主体的前端侧观察的、图3的壳体主体的后端侧的金属环的安装构造的主要部分的放大立体图。

具体实施方式

[0028] 以下，参照附图对本公开的一个实施方式的圆筒状壳体进行说明。首先，参照图1对使用本实施方式的圆筒状壳体的喷气发动机进行说明。此外，喷气发动机容纳在航空机的吊舱的内部。

[0029] 如图1中的符号1所示，在航空机(未图示)的吊舱1容纳有喷气发动机3。喷气发动机3从吊舱1的前方(图1的左侧)向圆筒状的风扇壳体5吸入空气，并利用风扇(动叶片)7将其送入配置于风扇壳体5的内侧的发动机壳体9内的压缩机11。此外，风扇7具有风扇壳体5、和覆盖于风扇壳体5的多个风扇叶片。

[0030] 而且，空气由压缩机11压缩，且向压缩了的空气喷射燃料。空气和燃料的混合气体在燃烧室13内燃烧，从而产生高温的燃烧气体。该燃烧气体的压力使作为压缩机11的动力源的高压涡轮15和作为风扇7的动力源的低压涡轮17分别旋转。这样，由低压涡轮17驱动的风扇7将被吸入风扇壳体5的空气送入后方。该空气的一部分被送入压缩机11，剩下的大部分的空气经过构造导流叶片(静叶片)19向吊舱1的后方释放。利用通过该释放空气而获得的推进力，设有吊舱1的航空机(未图示)获得推进力。

[0031] 如图2所示，风扇壳体5与吊舱1连结。在风扇壳体5的内周面，连结有构造导流叶片19的外周缘。构造导流叶片19的内周缘与发动机壳体9连结。

[0032] 发动机壳体(第一圆筒部)9在喷气发动机3的空气吸入方向上的发动机壳体9的上游侧端部，经由连接部23而与覆盖喷气发动机3的压缩机11的压缩机壳体(第二圆筒部)21连接从而成为一体。换言之，发动机壳体9和压缩机壳体21通过连接部23的连接而一体化为具有V字状的截面的双重管状的构造体。此外，压缩机壳体21的直径比发动机壳体9的直径小。在喷气发动机3的空气吸入方向上的压缩机壳体21的后端侧的外周面连结有梁部25的一端。梁部25的另一端与航空机的机体(未图示)连结。

[0033] 然而，在图1以及图2所示的喷气发动机3中，风扇壳体5与吊舱1等连结。并且，发动机壳体9经由构造导流叶片19而与风扇壳体5连结。另外，与发动机壳体9成为一体的压缩机壳体21经由梁部25而与机体连结。

[0034] 构造导流叶片19、梁部25是金属制的，具有导电性。因此，若在设于航空机的机体(未图示)的吊舱1存在落雷，则形成从吊舱1经过风扇壳体5、构造导流叶片19、发动机壳体9、连接部23、压缩机壳体21以及梁部25而到达机体(未图示)为止的雷电流的路径。该导电路径经过喷气发动机3的至少一部分。

[0035] 另一方面，在图1以及图2所示的喷气发动机3中，为轻型化，尝试使用在碳纤维等强化纤维中浸渍有环氧树脂等热固化性树脂的复合材料(例如，碳纤维强化塑料；CFRP)来形成风扇壳体5。

[0036] 并且，对于需要耐热性比风扇壳体5的耐热性高的、利用连接部23连接发动机壳体9和直径比发动机壳体9的直径小的压缩机壳体21从而一体化为双重管状的构造物而言，也尝试与风扇壳体5相同地使用复合材料来形成。

[0037] 另一方面，如上所述，复合材料的电阻较高。因此，在风扇壳体5、一体化有发动机壳体9和压缩机壳体21的构造物由复合材料形成的情况下，雷电流不流经它们，从而无法确保经过喷气发动机3后的雷电流的路径。

[0038] 因此，本实施方式的圆筒状壳体具有即使风扇壳体5、一体化有发动机壳体9和压缩机壳体21的构造物由高电阻的复合材料形成也能够使它们作为雷电流的路径发挥功能的构造。

[0039] 以下，参照图3至图5，对将本实施方式的圆筒状壳体用于风扇壳体5的例子进行说明。

[0040] 图3是放大地表示风扇壳体5的主要部分的立体图。此外，图3中，仅提取风扇壳体5的周向上的一部分来表示风扇壳体5。

[0041] 如图3所示，风扇壳体5具有壳体主体5a、一对金属环5b、5c、以及至少一根导电电缆5d。壳体主体5a通过碳纤维强化塑料的复合材料(以下，为便于说明，简单称作复合材料)而形成为圆筒状。一对金属环5b、5c分别配置于风扇壳体5(壳体主体5a)的中心轴方向X上的壳体主体5a的外周面上的两端部。导电电缆5d将金属环5b、5c间电连接。导电电缆5例如也可以通过规定的电缆固定件而保持于壳体主体5a的表面(外周面)。

[0042] 图4(a)是表示从壳体主体5a的前端侧观察的、壳体主体5a的前端侧的金属环5b的安装构造的主要部分的放大立体图。图4(b)是表示从壳体主体5a的后端侧观察的、壳体主体5a的前端侧的金属环5b的安装构造的主要部分的放大立体图。并且，图4(c)是图4(b)的I-I线剖视图。

[0043] 如图4(a)所示，金属环5b配置于中心轴方向X上的风扇壳体5的前端侧。金属环5b具有隔开间隔地沿风扇壳体5的周向设置的多个固定片5f。各固定片5f在中心轴方向X上与形成于风扇壳体5的前端侧的折回部分5e抵接。如图2、图4(c)所示，折回部分5e以从壳体主体5a的前端朝向风扇壳体5的内侧的方式延伸。

[0044] 并且，如图4(b)所示，在壳体主体5a的折回部分5e，从中心轴方向X上的后端侧抵接有环状的加强板5g。如图4(c)所示，加强板5g固定于壳体主体5a的折回部分5e。

[0045] 壳体主体5a的折回部分5e由加强板5g加强。如图4(a)所示，折回部分5e在金属环5b的固定片5f处通过具有导电性的安装螺纹件5i而固定于金属环5b。此外，在对金属环5b的整个面施加了防腐涂层的情况下，在仅除去金属环5b中的供安装螺纹件5i的垫圈抵接的部分之外的部分施加防腐涂层，对该部位施加导电性涂层。由此，确保金属环5b与安装螺纹件5i之间的导电路径。

[0046] 图5是表示从壳体主体5a的前端侧观察的、壳体主体5a的后端侧的金属环5c的安装构造的主要部分的放大立体图。

[0047] 如图3以及图5所示，金属环5c配置于中心轴方向X上的风扇壳体5的后端侧。金属环5c与壳体主体5a的中心轴方向X上的壳体主体5a的后端侧的外周缘抵接。壳体主体5a的后端侧通过安装螺纹件5j而以被金属环5c和构造导流叶片19夹持的方式被固定。此外，安装螺纹件5j贯通金属环5c以及壳体主体5a的后端侧，并螺纹固定于图2所示的构造导流叶片19的外周缘。

[0048] 如图3、图4(b)以及图4(c)所示，导电电缆5d的一端与加强板5g连接。例如，在导电电缆5d的一端安装有压接端子5k，并且该压接端子5k通过安装螺纹件5h而压接并固定于加强板5g。

[0049] 因此，如图4(a)～图4(c)中的箭头所示，金属环5b经由固定片5f、安装螺纹件5i、加强板5g以及压接端子5k而与导电电缆5d的一端电连接。此外，在对加强板5g的整个面施加了防腐涂层的情况下，在仅除去加强板5g中的供压接端子5k抵接的部分之外的部分施加防腐涂层，对该部位施加导电性涂层。由此，确保加强板5g与压接端子5k之间的导电路径。

[0050] 此外，安装螺纹件5h也与导电电缆5d的压接端子5k以及加强板5g电连接。但是，安装螺纹件5h并不是作为金属环5b以及导电电缆5d的一端间的导电路径的要素而有意设置的部件。

[0051] 并且，如图5所示，导电电缆5d的另一端与金属环5c的安装片5n连接。例如，在导电电缆5d的另一端安装有压接端子5l，该压接端子5l通过安装螺纹件5m而压接并固定于安装片5n。安装片5n形成为环状，并竖立设置于中心轴方向X上的金属环5c的前端侧。

[0052] 因此，如图5中的箭头所示，金属环5c经由安装片5n以及压接端子5l而与导电电缆5d的另一端电连接。此外，在对金属环5c的整个面施加了防腐涂层的情况下，在仅除去金属环5c中的供压接端子5l抵接的部分之外的部分施加防腐涂层，对该部位施加导电性涂层。
由此，确保金属环5c与压接端子5l之间的导电路径。

[0053] 此外，安装螺纹件5m与导电电缆5d的压接端子5l以及金属环5c电连接。但是，安装螺纹件5m并不是作为金属环5c以及导电电缆5d的另一端间的导电路径的要素而有意设置的部件。

[0054] 如图5中的箭头所示，金属环5c经由具有导电性的安装螺纹件5j而与构造导流叶片19电连接。此外，在对金属环5c的整个面施加了防腐涂层的情况下，在仅除去金属环5c中的供安装螺纹件5j的垫圈抵接的部分之外的部分施加防腐涂层，对该部位施加导电性涂层。由此，确保金属环5c与安装螺纹件5j之间的导电路径。

[0055] 其结果，金属环5b和金属环5c通过导电电缆5d电连接。

[0056] 因此，即使使用复合材料来形成风扇壳体5的壳体主体5a，也确保经过风扇壳体5后的吊舱1与构造导流叶片19的电连接。因而，风扇壳体5作为经过喷气发动机3后的雷电流的路径发挥功能。

[0057] 此外，优选将导电电缆5d配置于沿风扇壳体5的周向隔开间隔的多处部位，它们将金属环5b与金属环5c之间电连接。该情况下，金属环5b、5c间的雷电流的路径沿壳体主体5a的周向分散。

[0058] 因此，能够防止在金属环5b与金属环5c之间流动的雷电流集中地向确定的导电电缆5d流动。因此，即使雷电流较大，也减少对各导电电缆5d的负荷。

[0059] 即，雷电流不会集中地向确定的导电电缆5d流动。因此，例如当在壳体主体5a的外周面上安装有电子设备(未图示)的情况下，能够防止雷电流被引导至接近确定的导电电缆5d的电子设备而电子设备因雷电流产生故障的情况。

[0060] 此外，即使在使用复合材料来形成利用连接部23连接发动机壳体9和压缩机壳体21从而一体化的构造物的情况下，也能够使用(应用)本实施方式。

[0061] 该情况下，使用复合材料来形成发动机壳体9的壳体主体。并且，具有与金属环5c相同的构造的金属环设置于发动机壳体9的壳体主体的旁通流路构成部分9a的内周面(例如，图2中的发动机壳体9的下表面)。另外，构造导流叶片19的内周缘通过贯通壳体主体以及金属环的导电性的安装螺纹件等而与金属环连结，从而两者电连接。

[0062] 并且，也使用复合材料来形成压缩机壳体21的壳体主体。在压缩机壳体21的壳体主体的后端侧的外周面(例如，图2中的压缩机壳体21的上表面)配置金属环。梁部25与该金属环连结，从而两者电连接。

[0063] 而且，设于发动机壳体9的旁通流路构成部分9a的金属环经由与导电电缆5d相同的导电电缆27、29(参照图2)而与设于压缩机壳体21的金属环电连接。此外，导电电缆5d的两端例如使用压接端子等而固定于对应的金属环。

[0064] 由此，即使使用复合材料来形成发动机壳体9、压缩机壳体21的各壳体主体，也确保经过一体化有这些壳体的构造物后的构造导流叶片19与机体之间的电连接。因而，发动机壳体9以及压缩机壳体21的一体化构造物作为经过喷气发动机3后的雷电流的路径发挥功能。

[0065] 此外，在这种情况下，根据与将本实施方式的圆筒状壳体用于风扇壳体5的情况相同的理由，也优选将设于发动机壳体9的金属环与设于压缩机壳体21的金属环之间在沿它们的周向隔开间隔的多处部位通过导电电缆27、29而电连接。

[0066] 此外，导电电缆可以如图2的导电电缆27所示地靠近压缩机壳体21的外周面地配置，也可以如图2的导电电缆29所示地与压缩机壳体21的外周面分离地配置。其中，在两者的比较中，导电电缆优选靠近压缩机壳体21的外周面地配置。

[0067] 这是因为，导电电缆与压缩机壳体21的外周面之间的空间截面积越大，流动于导电电缆的电流所产生的磁场越容易成为磁通来显现。因此，通过靠近压缩机壳体21的外周面地配置导电电缆，例如能够对因安装在压缩机壳体21的外周面上的电子设备的电磁波而产生误工作的情况进行抑制。

[0068] 另外，在上述的实施方式中，在壳体主体5a的前端侧，从金属环5b向导电电缆5d引导雷电流。然而，如图2所示，也可以从经由金属面板31连接于吊舱1的前端以及金属环5b的前端的整流罩33不经过金属环5b地向导电电缆5d引导雷电流。

[0069] 该情况下，通过图3所示的安装螺纹件5h，将图2所示的导电电缆35的后端侧的压接端子(未图示)和压接端子5k一起固定于加强板5g。并且，将导电电缆35的前端侧的压接端子(未图示)例如安装于金属面板31。由此，雷电流从整流罩33经由金属面板31以及导电电缆35、5d被引导至金属环5c。

[0070] 因此，在使用上述的导电电缆35的实施方式的情况下，整流罩33作为构成雷电流的路径的金属环发挥功能。

[0071] 而且，由于金属环5b并非作为导电路径被使用，所以例如不需要将金属环5b中的供安装螺纹件5i的垫圈抵接的部分的防腐涂层除去。

[0072] 在本实施方式中，在由强化纤维和热固化性树脂的复合材料形成的壳体主体的表面，配置有一对金属环。这些金属环隔开间隔地沿壳体主体的中心轴方向设置，并经由设于它们之间的导电电缆而电连接。也就是说，各金属环间的导电性(conductivity)通过连结它们的导电电缆来确保。而且，各金属环与位于雷电流的路径上的航空机的机体或者喷气发动机的导电部分连结。

[0073] 因此，即使在雷电流的路径上存在由复合材料形成的壳体主体，一对金属环和导电电缆也构成设有壳体主体的部位的雷电流的路径。因此，喷气发动机的圆筒状壳体能够作为雷电流的路径发挥功能。

[0074] 即，即使在圆筒状壳体具备使用无法构成雷电流的路径的高电阻的复合材料而形成的壳体主体的情况下，圆筒状壳体也能够作为雷电流的路径(例如落雷于航空机的吊舱时的导电路径)发挥功能。

[0075] 并且，在设有多个导电电缆、且各导电电缆在沿壳体主体的周向隔开间隔的多处部位将金属环间电连接的情况下，两金属环间的雷电流的路径沿壳体主体的周向分散。

[0076] 因此，能够防止在金属环5b与金属环5c之间流动的雷电流集中地向确定的导电电缆5d流动。因此，即使雷电流较大，也减少对各导电电缆5d的负荷。

[0077] 并且，由于雷电流不会集中地向确定的导电电缆流动，所以能够防止雷电流被引导至安装在圆筒状壳体上的电子设备中的接近确定的导电电缆的电子设备、而雷电流流经上述电子设备从而电子设备故障的情况。

[0078] 本实施方式的圆筒状壳体例如作为覆盖喷气发动机的风扇叶片的风扇壳体来使用。该情况下，一对金属环中的一方与航空机的吊舱连结，另一方与喷气发动机的构造导流叶片的外周缘连结，并在这些金属环间设置将两者电连接的导电电缆。因此，能够在风扇壳体中构成雷电流的路径。

[0079] 本实施方式的圆筒状壳体例如形成为利用连接部连接了第一圆筒部和直径比上述第一圆筒部的直径小的第二圆筒部的双重管状。该情况下，一对金属环分别各一个地配置于第一圆筒部以及第二圆筒部的各表面，并在这些金属环间设置将两者电连接的导电电缆。双重管状的圆筒状壳体也能够作为雷电流的路径发挥功能。

[0080] 第一圆筒部也可以作为与覆盖喷气发动机的风扇叶片的风扇壳体对置地配置于风扇壳体的内侧的发动机壳体来使用，第二圆筒部也可以作为覆盖喷气发动机的压缩机的压缩机壳体来使用。即，一对金属环中的一方也可以设于与喷气发动机的构造导流叶片的内周缘连结的喷气发动机的发动机壳体。并且，一对金属环中的另一方也可以设于与一端连结于机体的梁部连结的喷气发动机的压缩机壳体。该情况下，由于这些金属环间利用导电电缆而电连接，所以发动机壳体以及压缩机壳体能够作为雷电流的导电路径发挥功能。

[0081] 此外，在将本实施方式的圆筒状壳体用于喷气发动机的构造部分的情况下，该喷气发动机也得到上述的作用效果。