用于吸收飛機(jī)機(jī)艙的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲波的薄面板,和裝備有這種面板的機(jī)艙的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于吸收飛機(jī)機(jī)艙的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲波的薄面板(13a)，其包括能夠振動(dòng)以使所述波消散的板(19)。
【專利說(shuō)明】用于吸收飛機(jī)機(jī)艙的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲波的薄面板，和裝備有這種面板的機(jī)艙

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)艙的聲吸收領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的聲發(fā)射在起飛時(shí)尤為強(qiáng)烈，而飛機(jī)一般靠近居民區(qū)。
[0003]這些年來(lái)已經(jīng)對(duì)用于減少因飛機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)致的聲發(fā)射的方式進(jìn)行了大量研究。
[0004]具體而言，這些研究已經(jīng)使得吸聲板被安裝在機(jī)艙中渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的最強(qiáng)聲發(fā)射區(qū)中。
[0005]照慣例，這些面板根據(jù)亥姆霍茲諧振器的原理進(jìn)行操作，為此目的，包含夾在固體結(jié)構(gòu)化的表層和穿孔表層之間的一組腔體。
[0006]穿孔表層被布置在噪聲發(fā)射區(qū)的前面，從而使聲波穿過(guò)腔體內(nèi)的這些孔道并在其中發(fā)生裳減。
[0007]照慣例，腔體由具有大致六邊形截面的單元限定，所以這些吸聲板通常被稱為“蜂內(nèi) ο
[0008]根據(jù)需要，可以考慮單層的這樣的面板，或幾個(gè)疊加的層，其間由穿孔隔膜(或膜狀物)隔開。
[0009]這樣的面板存在缺點(diǎn)，尤其，其厚度較大，這使其難以在機(jī)艙內(nèi)與越來(lái)越細(xì)的線路整合。
[0010]而且對(duì)于具有高涵道比，其中被吸收的聲頻較低的機(jī)艙而言，這種難度增大，因此需要進(jìn)一步加厚吸聲面板。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，特別地，本發(fā)明的目的在于提供阻礙更小，但效果基本上類似的吸聲裝置。
[0012]具體而言，利用用于吸收由飛機(jī)機(jī)艙的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲波的薄面板來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這個(gè)目的，該面板包括至少一個(gè)能夠振動(dòng)以使所述波消散的板。
[0013]這種消散，是指眾所周知的壁和有波在其中傳播的流體之間的聲振耦合理論的概念，使開始振動(dòng)的板實(shí)現(xiàn)對(duì)聲波能量的最佳吸收。
[0014]用這種方式獲得略顯笨重但非常有效的降噪裝置。
[0015]根據(jù)其它可選的特性，該薄面板包含至少一個(gè)結(jié)構(gòu)化的表層，其上固定有該板，螺柱插入到該表層和該板之間:結(jié)構(gòu)化的表層允許該板維持所需輪廓，并且螺柱允許該板振動(dòng)。
[0016]本發(fā)明還涉及一種用于飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)艙，其包含至少一個(gè)根據(jù)前述內(nèi)容的薄面板。
[0017]根據(jù)該機(jī)艙的其他可選特性:
[0018]-該吸聲薄面板固定在夾層吸聲面板之間:此配置允許不同的吸聲裝置在同一機(jī)艙內(nèi)組合；
[0019]-吸聲薄面板和夾層吸聲面板根據(jù)機(jī)艙的軸向交錯(cuò)；
[0020]-吸聲薄面板和夾層吸聲面板根據(jù)機(jī)艙的周向交錯(cuò)；
[0021]-該機(jī)艙包含這種吸聲薄面板,該吸聲薄面板所在區(qū)域選自:進(jìn)氣口、冷氣流、熱氣流。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]由以下詳細(xì)說(shuō)明和附圖可以明顯看出本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0023]-圖1是圍繞飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)艙的縱向剖面示意圖，
[0024]-圖2、3、4、5、6、7是根據(jù)本發(fā)明的機(jī)艙的示意圖，其類似于圖1的機(jī)艙，
[0025]-圖2a是圖2的機(jī)艙的細(xì)節(jié)視圖，
[0026]-圖3a、3b、3c和3d是圖3的機(jī)艙的四種可能的替代方案的詳細(xì)視圖，
[0027]-圖7a是沿圖7的A_A線截取的機(jī)艙的剖面圖，以及
[0028]-圖7b和7c是沿圖7的B-B線截取的該機(jī)艙的兩個(gè)備選方案的剖面圖。
[0029]在所有這些圖中，相同的或相似的附圖標(biāo)記表示相同的或相似的構(gòu)件或構(gòu)件的組件。

【具體實(shí)施方式】
[0030]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，其描繪雙流常規(guī)機(jī)艙，該雙流常規(guī)機(jī)艙限定了進(jìn)氣流1、冷氣流3和熱氣流4。
[0031]風(fēng)扇5位于進(jìn)氣流I和冷氣流3之間，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)7又設(shè)置在風(fēng)扇5和熱氣流4之間。
[0032]在操作中，空氣從圖的左側(cè)穿過(guò)圖1中所示的機(jī)艙到達(dá)圖的右側(cè)。
[0033]非常粗略地來(lái)說(shuō)，該機(jī)艙圍繞其縱向軸線A呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
[0034]照慣例，進(jìn)氣流I被由夾層吸聲板組裝形成的吸聲殼體9包圍。
[0035]冷氣流3繼而由同樣分別至少部分地涂覆有夾層吸聲板11和13的徑向外壁和內(nèi)壁界定。
[0036]最后，熱氣流4由分別且至少部分地涂覆有夾層吸聲板15、17的主噴嘴和噴氣錐界定。
[0037]夾層吸聲面板9、11、13、15、17的位置對(duì)應(yīng)于機(jī)艙中聲發(fā)射最強(qiáng)的區(qū)域。
[0038]因此，這些夾層吸聲板的存在使飛機(jī)附近感知到的聲級(jí)大幅減小，特別是在起飛或降落時(shí)。
[0039]現(xiàn)在參照?qǐng)D2a，由該圖可以看出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)艙，其中，所述夾層吸聲板9、11、
13、15、17都被替換成根據(jù)本發(fā)明的吸聲薄面板。
[0040]更確切地說(shuō)，可從圖2a中看出，這些薄面板包含板19和結(jié)構(gòu)化的表層21，螺柱插入到這些板19和這些表層21之間。
[0041]固定于結(jié)構(gòu)化的表層21上的螺柱23與板19僅僅接觸，從而準(zhǔn)許其振動(dòng)。
[0042]在其周邊，板19與表層21彼此固定。
[0043]板19可，例如，在鋁基合金中形成，且厚度大約I毫米。
[0044]結(jié)構(gòu)化的表層21繼而可以基于金屬合金，或基于復(fù)合材料而形成，這同樣也適用于螺柱23。
[0045]對(duì)板19的特性(厚度、彈性模量)進(jìn)行選擇，以便使在由這些板界定的空氣流中循環(huán)的聲波消散。
[0046]在壁和有波在其中傳播的流體之間的聲振耦合之內(nèi)，這種消散的概念是已知的。例如，可以參考以下文章:
[0047]-ASTLEY, CUMMINGS and SORMAZ, Journal of Sound and Vibrat1n(1991)，“Afinite element scheme for acoustic propagat1n in flexible-walled ducts withbulk-reacting liners and comparison with experiment，，(ASTLEY，CUMMINGS andS0RMAZ，聲音與振動(dòng)雜志(1991)，“用于具有本體反應(yīng)襯層的柔性壁管中的聲傳播的有限元方案以及與實(shí)驗(yàn)的比較”)，
[0048]-MARTIN and VIGNASSA, Journal de Physique IV, colloque C,supplement toJournal de Physique III, volume 2,April 1992,“Absorpt1n d’une onde acoustiquepar Ies parois d，un guide 2D”(MARTIN 和 VIGNASSA，物理學(xué)期刊 IV，研討會(huì) C，對(duì) 1992年4月發(fā)行的物理學(xué)期刊III，第2卷的補(bǔ)充，“2D導(dǎo)向壁對(duì)聲波的吸收”)，
[0049]-GAUTIER, GILBERT, DALM0NT and PICO VILA, Laboratory of Acoustics ofthe University of Maine,2010, “Wave propagat1n in a fluid filled rubbertube: theoretical and experimental results for Kortewegj s wave，，(GAUTIER、GILBERT,DALM0NT和PICO VILA，緬因大學(xué)聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室，2010年，“充入流體的橡膠管中波的傳播=Korteweg波的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果”)。
[0050]由于有這種消散現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)板19對(duì)聲波能量的最佳吸收。
[0051]這導(dǎo)致渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的噪聲顯著衰減。
[0052]這種衰減類似于用夾層吸聲板所獲得的衰減，厚度阻礙當(dāng)然也是非常低。
[0053]在下面的圖中，實(shí)粗線表示常規(guī)的夾層吸聲板，而虛粗線表示根據(jù)本發(fā)明的吸聲薄面板。
[0054]因此，在圖3中，可以看出，位于冷氣流3的徑向內(nèi)壁上的吸聲組件13由具有大致環(huán)形形狀的、在兩個(gè)夾層吸聲板13b和13c之間交錯(cuò)的薄面板13a形成。
[0055]從圖3a和3d中可以看出，該薄面板13a可以呈現(xiàn)出圖2a中所示的結(jié)構(gòu)，其端部固定在吸聲板上，所述吸聲板分別呈現(xiàn)斜切(圖3a)端或直立(圖3d)端。
[0056]可替代地，并且從圖3b和3c中可見，該薄面板13a可由簡(jiǎn)單的金屬合金板19形成，其端部固定在夾層板13b、13c上，所述夾層板分別呈現(xiàn)斜切端或直立端。
[0057]在圖4所示的實(shí)施例中，可以看出，吸聲板的軸向交替的原理已經(jīng)被推廣到機(jī)艙的所有的吸聲組件9、11、13、15、17。
[0058]圖5和6描繪這樣的軸向交替的其他替代方案。
[0059]具體而言，在圖5中，薄面板和夾層板的交替相對(duì)于圖4是反轉(zhuǎn)的。
[0060]在圖6中所示的替代方案中，每一個(gè)薄面板和夾層面板的剖面在軸向上小于其它附圖，從而使這些面板的交替更多。
[0061]在圖7中所示的實(shí)施例中，薄面板和夾層面板不再在軸向上交替，而是在周向上交替。
[0062]因而，參照?qǐng)D7a，可以看到，可具有，例如，四個(gè)薄面板，這四個(gè)薄面板與三個(gè)夾層面板交錯(cuò)，以形成進(jìn)氣流I的至少一部分的吸聲組件9。
[0063]在圖7b和7c中，可以看出，在冷氣流3中，可以預(yù)期，沿圓周方向交替且分別配置在冷氣流外部11和內(nèi)部13的吸聲薄面板和夾層吸聲面板彼此面對(duì)面配置(圖7b)或兩兩相對(duì)配置(圖7)。
[0064]當(dāng)然，關(guān)于冷氣流3所述的內(nèi)容也適用于熱氣流4。
[0065]因此，根據(jù)前述內(nèi)容，可以理解的是本發(fā)明提供了降噪裝置，其在徑向上略顯笨重，但設(shè)計(jì)極其簡(jiǎn)單。
[0066]因此，可以獲得空間、重量和成本效益。
[0067]本發(fā)明的吸聲薄面板特別適用于具有高涵道比的機(jī)艙，并且更一般地適用于力圖減小其空氣動(dòng)力管道厚度的機(jī)艙。
[0068]當(dāng)然，本發(fā)明并不限于所描述和描繪的實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于吸收飛機(jī)機(jī)艙的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲波的薄面板(13a)，其包括能夠振動(dòng)以使所述波消散的板(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄面板(13a)，其包括至少一個(gè)結(jié)構(gòu)化的表層(21)，其上固定有該板(19)，螺柱(21)插入到該表層(21)和該板(19)之間。
3.一種飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)艙，其包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄面板(13a)ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)艙，其中所述至少一個(gè)薄面板(13)固定在夾層吸聲板(13b, 13c)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的機(jī)艙,其中吸聲薄面板(13a)和夾層吸聲板(13b,13c)根據(jù)機(jī)艙的軸向交錯(cuò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的機(jī)艙,其中吸聲薄面板(13a)和夾層吸聲板(13b, 13c)根據(jù)機(jī)艙的周向交錯(cuò)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的機(jī)艙，其包括位于選自進(jìn)氣口(I)、冷氣流(3)、熱氣流(4)的區(qū)域中的吸聲薄面板(13a)。
【文檔編號(hào)】G10K11/172GK104246868SQ201380020793
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月20日
【發(fā)明者】勞倫·莫羅, 文森特·馬丁 申請(qǐng)人:埃爾塞樂(lè)公司