[發明專利]聲學蜂窩中隔膜的錨定

有效

• 申請號: 201280054999.7
• 申請日: 2012-08-25
• 公開（公告）號: CN103975386A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 市橋史崇
• 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。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。更具體地，本發明涉及其中隔膜材料被插入預先存在的蜂窩的單元以提供噪聲阻尼或衰減的聲學結構。

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無意地關閉。

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。

另一種方法涉及將相對重量輕的隔膜織物插入蜂窩單元，以形成具有錨定凸緣(其然后粘貼至蜂窩壁)的隔膜蓋。隔膜蓋的使用描述在美國專利第7434659、7510052和7854298中。這種類型的過程需要隔膜蓋摩擦鎖定在單元內，以使隔膜蓋在永久地粘接至蜂窩壁之前保持就位。隔膜蓋的摩擦鎖定是這種類型的隔膜插入過程的重要方面。如果摩擦鎖定不足夠，則隔膜可以在處理過程中移位或以其他方式移動。隔膜的任何移位使得難以在粘接過程中均勻地將粘合劑施加至隔膜。隔膜的移位還導致聲學性能的不受控制的改變。在最壞的情況下，如果摩擦鎖定不足夠，則隔膜可能會完全脫落蜂窩單元。

發明內容

根據本發明，人們發現，蜂窩單元內隔膜織物的定向是確定隔膜如何很好地摩擦鎖定至蜂窩壁的重要因素。本發明適用于包括至少兩個平行壁的蜂窩單元，其中平行壁中的至少一個比其他不平行壁中的一個或多個形成單元周邊的較大部分。人們發現，定向隔膜材料提供了將隔膜摩擦鎖定至蜂窩的有效方式，從而使在這兩個平行壁之間延伸的纖維大致垂直于壁。本發明改善了材料利用率和將隔膜摩擦鎖定至蜂窩。由于在粘合劑施加之前及期間隔膜在處理過程中掉出蜂窩或以其他方式移位，本發明大大減少了返工成本和不便。

本發明涉及被設計成位于噪聲源比如噴氣發動機或其它動力設備附近的聲學結構。該結構包括蜂窩，其具有位于最接近噪聲源的第一邊緣以及位于遠離該源的第二邊緣。所述蜂窩包括在蜂窩的第一與第二邊緣之間延伸的多個壁。所述壁形成多個單元，每個單元包括至少四個壁。限定每個單元的四個壁中的至少兩個大致彼此平行。所述單元壁限定圍繞單元的周邊，其中所述平行壁中的至少一個比不與較大壁平行的其他單元壁中的至少一個形成單元周邊的較大部分。

插入單元的隔膜是聲學材料，其由多個經向纖維和多個緯向纖維構成。所述經向纖維和緯向纖維大致相互垂直。所述經向纖維中的每個包括位于單元內的諧振器部分。每個經向纖維還包括位于每個端部的錨定部分。所述緯向纖維中的每個還包括位于單元內的諧振器部分和位于每個端部的錨定部分。所述經向和緯向纖維的錨定部分粘接至蜂窩壁。作為本發明的特征，所述隔膜定向在單元中，以使得或所述經向纖維或所述緯向纖維的諧振器部分大致垂直于較大的平行單元壁。