[發(fā)明專利]在表皮之間具有剪切剛度且在厚度方向上具有柔順性的夾層結構

有效

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• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103306853A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設計）人: R·E·格里普;J·J·布朗
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: F02K1/00
• 分類號: F02K1/00;F02K9/60
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發(fā)明總的涉及結構設計，更具體地涉及經受差溫加熱的夾層板的設計。

背景技術

噴氣式發(fā)動機的排氣噴嘴通常用高溫材料構造，以經受從發(fā)動機中心部分流出的燃燒氣體的比較高的溫度。例如，許多排氣噴嘴通常由具有良好的強度重量比和在高溫下具有良好的機械性能的鈦構造。但是，噴氣式發(fā)動機設計的趨勢是提高排氣流中的燃燒氣體溫度。這種提高的燃燒氣體溫度可以接近鈦的工作極限。

由于夾層結構的高的比強度/強度系數(shù)和比較低的重量，夾層結構可以用在高溫結構用途中。常規(guī)的夾層結構可以由被芯材隔開的一對相對的面板構成。常規(guī)的夾層結構中的常規(guī)的芯材可以在多個方向上提供比較高水平的剛度。例如，常規(guī)的芯材可以在該夾層結構的長度或縱向平面內（in-plane）方向上和在該夾層結構的寬度或橫向平面內方向上提供較高水平的剛度。該芯材也可以在該夾層結構的平面外（out-of-plane）方向上提供拉伸剛度。

遺憾的是，當夾層結構最初經受高溫環(huán)境時，例如在燃氣渦輪發(fā)動機的發(fā)動機起動期間當熱的燃燒氣體流過排氣噴嘴時，一個面板可能被很快加熱到比相對的面板高的溫度。被加熱的面板所得到的溫度的增加可能導致該面板在平面內方向上的膨脹。由于兩個面板被剛性芯材剪切連接，被加熱的面板的平面內膨脹可能導致在兩個面板中的顯著的應力。

正如能夠看到的，本領域需要一種用于提供夾層結構的系統(tǒng)和方法，這種夾層結構提供高水平的強度和剛度，同時由于夾層結構的差溫加熱，該夾層結構的兩個面板之一同時適應平面內膨脹。

發(fā)明內容

上面指出的與夾層結構有關的需要通過本發(fā)明具體解決，本發(fā)明提供一種夾層結構，包括第一表皮、第二表皮、第一鉸鏈部件和第二鉸鏈部件。該第一鉸鏈部件可以可動地連接于該第一表皮和第一表皮接頭。該第二鉸鏈部件可以可動地連接于該第二表皮和第二表皮接頭。該第一鉸鏈部件和第二部件在位于該第一和第二表皮接頭之間部件接頭處可動地相互連接。

有利的是該第一和第二表皮接頭分別限定第一和第二軸線；該部件接頭限定部件軸線；并且該第一軸線、第二軸線和部件軸線基本上相互平行。

有利的是該第一和第二鉸鏈部件每個具有近端和遠端；該近端在對應的第一和第二表皮接頭處連接于第一和第二表皮的相應的一個；并且該遠端是相互共用的并且形成位于第一和第二表皮接頭之間的頂點，因此第一和第二鉸鏈部件形成單一的鉸接結構。

有利的是第一和第二鉸鏈部件共同構成鉸鏈組件；該夾層結構包括連接于第一和第二表皮的一對鉸鏈組件；并且該一對鉸鏈組件以背靠背排列的方式安裝。

有利的是第一和第二鉸鏈部件共同構成鉸鏈組件；并且該鉸鏈組件順序地（in?series）設置在夾層結構中。

有利的是，第一表皮接頭、第二表皮接頭和部件接頭的至少其中之一構造成剛性接頭和可動接頭其中之一。

有利的是第一鉸鏈部件和第二鉸鏈部件的至少其中之一由形成三角形子組件的至少兩個桿構成；每個桿具有近端和遠端；每一個桿的近端在對應的第一和第二表皮接頭處連接于第一和第二表皮的對應的一個；并且每一個桿的遠端在部件接頭處相互連接。

優(yōu)選地第一和第二鉸鏈部件的每一個包括三角形子組件；并且該三角形子組件連接在部件接頭處并且形成金字塔形的組件。

有利的是第一和第二鉸鏈部件的至少其中之一包括剪切板；并且該剪切板在第一和第二表皮接頭的相應的一個處用剛性連接和鉸接連至少其中之一連接于第一和第二表皮的至少其中之一。

有利的是第一和第二表皮的至少其中之一具有安裝在其上的至少一個加強件；并且該加強件包括縱向加強件和橫向加強件的至少其中之一。

有利的是夾層結構具有封閉的截面，該封閉的截面是圓形截面。

有利的是當?shù)谝槐砥ろ憫谝缓偷诙砥さ牟顪丶訜嵯鄬τ诘诙砥み\動時，鉸鏈部件與第一表皮的偏移軌跡對齊。

有利的是還包括安裝在夾層結構內并且構造成循環(huán)用于吸收夾層結構的熱的冷卻劑的溫度控制系統(tǒng)。

有利的是夾層結構形成下述的至少其中之一：發(fā)動機排氣噴嘴；熱保護系統(tǒng)；以及箱和結構之間的連接件。

在另一個實施例中，公開一種包括夾層結構的發(fā)動機排氣噴嘴，該夾層結構具有第一表皮、第二表皮、第一鉸鏈部件和第二鉸鏈部件。該第一鉸鏈部件可以可動地連接于第一表皮和第一表皮接頭。該第二鉸鏈部件可以可動地連接于第二表皮和第二表皮接頭。第一鉸鏈部件和第二鉸鏈部件在位于該第一和第二表皮接頭之間的部件接頭處可動地相互連接。