[發明專利]帶有穿孔隔膜蓋的聲學蜂窩

有效

• 申請號: 201280052427.5
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN104025187A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: E.艾爾
• 申請（專利權）人: 赫克賽爾公司
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 姚冠揚

技術領域

本發明總體涉及用于減弱噪聲的聲學系統。更具體地，本發明涉及使用蜂窩來制造用于減少由噴氣發動機或其他噪聲源所產生的噪聲的發動機艙及其他結構。

背景技術

人們普遍認識到的是，處理由特定源所產生的過量噪聲的最好方法是處理在源頭處的噪聲。這通常是通過將聲學阻尼結構(聲學處理)添加至噪聲源的結構來實現的。一種特別有問題的噪聲源是用在大多數客機上的噴氣發動機。聲學處理通常并入發動機入口、發動機艙和排氣結構。這些聲學處理包括聲學諧振器，其包含具有數以萬計的孔的相對較薄的聲學材料或柵格，這些孔產生相應于由發動機所產生的聲能的聲阻抗。工程師們所面對的基本問題是如何將這些又薄又軟的聲學材料加入噴氣發動機的結構元件中并且包圍發動機艙，以提供所需的噪聲衰減。

蜂窩一直是用于飛機及航空航天器的普遍材料，因為其相對堅固并且重量輕。對于聲學應用來說，目的是設法將薄聲學材料納入蜂窩結構中，以使得蜂窩單元被封閉或遮蓋。采用聲學材料封閉這些單元會產生諧振器所基于的聲阻抗。

一種將薄聲學材料納入蜂窩的方法被稱為夾層設計。在該方法中，薄聲學片置于兩片蜂窩之間并粘接就位，以形成單一結構。該方法的優勢在于設計人員可以使用尖端的聲學材料設計，這些設計得以織造、沖壓或者蝕刻至精確的尺寸，且粘接過程相對簡單。但是，這種設計的缺點在于該結構的強度受到兩個蜂窩切片與聲學材料之間的粘接的限制。此外，兩個蜂窩切片之間的粘接表面被限制至沿著蜂窩邊緣的表面區域。另外，還有這樣的可能性，也就是聲學材料中的一些孔在粘接過程中可能由于過量的粘合劑而被關閉。重要的是，孔不被關閉，因為這可能會導致諧振器的有源聲學區域的損失。

第二種方法使用在蜂窩單元內獨立地粘接就位的相對較厚的固體插入件。一旦就位，則插入件被鉆孔或者以其他方式被處理，以形成對于插入件來說充當聲學材料所必需的孔。這種方法不需要將兩個蜂窩切片粘接在一起。結果是得到其中牢固地粘接插入件的堅固結構。然而，這種方法也具有一些缺點。例如，在固體插入件中鉆出數以萬計的孔所需要的成本和復雜性是主要的缺點。另外，相對較厚的固體插入件使蜂窩很硬且難以形成為非平面結構，比如用于噴氣發動機的機艙。

發明內容

根據本發明，提供了蜂窩聲學結構，其中聲學材料的單個片形成為插入蜂窩單元的隔膜蓋。隔膜蓋具有比聲學材料基本上更厚的凸緣部，并且提供用于將隔膜蓋連接至蜂窩壁的錨定表面。通過摩擦鎖定在錨定表面與單元壁之間，隔膜蓋在單元內被初始地保持就位。此摩擦鎖定足以將隔膜蓋保持在適當位置，直到它們因粘合劑而被永久地粘接就位。

本發明的聲學結構被設計成位于噪聲源比如噴氣發動機或其他動力設備附近。該結構包括具有第一邊緣和第二邊緣的蜂窩，第一邊緣位于最靠近噪聲源，第二邊緣位于遠離該源。蜂窩包括在蜂窩的第一與第二邊緣之間延伸的多個壁。蜂窩的壁限定多個單元，其中每個單元具有垂直于蜂窩壁測量的橫截面面積和由所述第一與第二邊緣之間的距離限定的深度。

作為本發明的特征，隔膜蓋位于至少一個蜂窩單元內，并且覆蓋該單元的整個橫截面面積。隔膜蓋由具有厚度和周邊的聲學材料片制成。該片的形狀優選為矩形。隔膜蓋包括諧振器部分，其具有位于相鄰蜂窩壁的外邊緣和在諧振器部分的外邊緣與聲學材料片的周邊之間延伸的凸緣部。凸緣部具有錨定表面，通過摩擦接合初始地連接至單元壁以形成前體結構。錨定表面具有寬度，其中所述錨定表面的寬度基本上大于聲學材料片的厚度，以使得其提供在隔膜蓋與蜂窩壁之間的所需程度的摩擦鎖定。最終的聲學結構通過采用前體結構并且將粘合劑施加至錨定表面和單元壁以永久地將隔膜粘接就位來制成。

與現有的蜂窩聲學結構相比，本發明提供了許多優勢。例如，在兩個蜂窩切片之間不存在使結構弱化的縫隙。隔膜蓋可以以不同高度位于蜂窩單元內，以基于眾所周知的Helmholtz諧振理論提供對噪聲衰減的微調。多個隔膜蓋可以以不同高度置于單一的蜂窩單元內，以產生多個空腔和阻抗柵格。由不同聲學材料制成的隔膜蓋可用于相同的蜂窩結構中或甚至在相同的蜂窩單元內。凸緣部提供相對較大的錨定表面面積，以確保在該結構的壽命內將隔膜蓋粘接至單元壁。另外，相對又薄又柔的隔膜蓋不會減小蜂窩的柔性，其對于發動機艙和其他非平面的聲學結構來說是重要的考慮因素。

結合附圖，參照下面的詳細說明，將更好地理解本發明的上述及許多其他特征的和附帶的優勢。

附圖說明

圖1是根據本發明的示例性聲學結構的透視圖。

圖2是根據本發明的示例性隔膜蓋的透視圖。

圖3是圖2所示的示例性隔膜蓋的沿3-3平面的剖視圖。