[发明专利]带有穿孔隔膜盖的声学蜂窝

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于减弱噪声的声学系统。更具体地，本发明涉及使用蜂窝来制造用于减少由喷气发动机或其他噪声源所产生的噪声的发动机舱及其他结构。

背景技术

人们普遍认识到的是，处理由特定源所产生的过量噪声的最好方法是处理在源头处的噪声。这通常是通过将声学阻尼结构(声学处理)添加至噪声源的结构来实现的。一种特别有问题的噪声源是用在大多数客机上的喷气发动机。声学处理通常并入发动机入口、发动机舱和排气结构。这些声学处理包括声学谐振器，其包含具有数以万计的孔的相对较薄的声学材料或栅格，这些孔产生相应于由发动机所产生的声能的声阻抗。工程师们所面对的基本问题是如何将这些又薄又软的声学材料加入喷气发动机的结构元件中并且包围发动机舱，以提供所需的噪声衰减。

蜂窝一直是用于飞机及航空航天器的普遍材料，因为其相对坚固并且重量轻。对于声学应用来说，目的是设法将薄声学材料纳入蜂窝结构中，以使得蜂窝单元被封闭或遮盖。采用声学材料封闭这些单元会产生谐振器所基于的声阻抗。

一种将薄声学材料纳入蜂窝的方法被称为夹层设计。在该方法中，薄声学片置于两片蜂窝之间并粘接就位，以形成单一结构。该方法的优势在于设计人员可以使用尖端的声学材料设计，这些设计得以织造、冲压或者蚀刻至精确的尺寸，且粘接过程相对简单。但是，这种设计的缺点在于该结构的强度受到两个蜂窝切片与声学材料之间的粘接的限制。此外，两个蜂窝切片之间的粘接表面被限制至沿着蜂窝边缘的表面区域。另外，还有这样的可能性，也就是声学材料中的一些孔在粘接过程中可能由于过量的粘合剂而被关闭。重要的是，孔不被关闭，因为这可能会导致谐振器的有源声学区域的损失。

第二种方法使用在蜂窝单元内独立地粘接就位的相对较厚的固体插入件。一旦就位，则插入件被钻孔或者以其他方式被处理，以形成对于插入件来说充当声学材料所必需的孔。这种方法不需要将两个蜂窝切片粘接在一起。结果是得到其中牢固地粘接插入件的坚固结构。然而，这种方法也具有一些缺点。例如，在固体插入件中钻出数以万计的孔所需要的成本和复杂性是主要的缺点。另外，相对较厚的固体插入件使蜂窝很硬且难以形成为非平面结构，比如用于喷气发动机的机舱。

发明内容

根据本发明，提供了蜂窝声学结构，其中声学材料的单个片形成为插入蜂窝单元的隔膜盖。隔膜盖具有比声学材料基本上更厚的凸缘部，并且提供用于将隔膜盖连接至蜂窝壁的锚定表面。通过摩擦锁定在锚定表面与单元壁之间，隔膜盖在单元内被初始地保持就位。此摩擦锁定足以将隔膜盖保持在适当位置，直到它们因粘合剂而被永久地粘接就位。

本发明的声学结构被设计成位于噪声源比如喷气发动机或其他动力设备附近。该结构包括具有第一边缘和第二边缘的蜂窝，第一边缘位于最靠近噪声源，第二边缘位于远离该源。蜂窝包括在蜂窝的第一与第二边缘之间延伸的多个壁。蜂窝的壁限定多个单元，其中每个单元具有垂直于蜂窝壁测量的横截面面积和由所述第一与第二边缘之间的距离限定的深度。

作为本发明的特征，隔膜盖位于至少一个蜂窝单元内，并且覆盖该单元的整个横截面面积。隔膜盖由具有厚度和周边的声学材料片制成。该片的形状优选为矩形。隔膜盖包括谐振器部分，其具有位于相邻蜂窝壁的外边缘和在谐振器部分的外边缘与声学材料片的周边之间延伸的凸缘部。凸缘部具有锚定表面，通过摩擦接合初始地连接至单元壁以形成前体结构。锚定表面具有宽度，其中所述锚定表面的宽度基本上大于声学材料片的厚度，以使得其提供在隔膜盖与蜂窝壁之间的所需程度的摩擦锁定。最终的声学结构通过采用前体结构并且将粘合剂施加至锚定表面和单元壁以永久地将隔膜粘接就位来制成。

与现有的蜂窝声学结构相比，本发明提供了许多优势。例如，在两个蜂窝切片之间不存在使结构弱化的缝隙。隔膜盖可以以不同高度位于蜂窝单元内，以基于众所周知的Helmholtz谐振理论提供对噪声衰减的微调。多个隔膜盖可以以不同高度置于单一的蜂窝单元内，以产生多个空腔和阻抗栅格。由不同声学材料制成的隔膜盖可用于相同的蜂窝结构中或甚至在相同的蜂窝单元内。凸缘部提供相对较大的锚定表面面积，以确保在该结构的寿命内将隔膜盖粘接至单元壁。另外，相对又薄又柔的隔膜盖不会减小蜂窝的柔性，其对于发动机舱和其他非平面的声学结构来说是重要的考虑因素。

结合附图，参照下面的详细说明，将更好地理解本发明的上述及许多其他特征的和附带的优势。

附图说明

图1是根据本发明的示例性声学结构的透视图。

图2是根据本发明的示例性隔膜盖的透视图。

图3是图2所示的示例性隔膜盖的沿3-3平面的剖视图。