(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンインレットのインナーバレルなどの音響構造体に穴加工を施す。【解決手段】形成システムが、フェムト秒レーザー、及びフェムト秒レーザーと動作可能に接続された１以上のプロセッサを含む制御ユニットを含む。フェムト秒レーザーは、音響インナーバレルの表面板の内面上にレーザーパルスを放射するように構成されている。音響インナーバレルは、表面板の内面とは反対側の外面に取り付けられた六角形のセル群を備えた音響コアを含む。制御ユニットは、約１００フェムト秒と約１０，０００フェムト秒の間のパルス持続時間で且つ１００，０００Hzを超える周波数でレーザーパルスを放射することによって、表面板内に複数の穴をレーザーで開けるために、フェムト秒レーザーを制御するように構成されている。それによって、穴は、穴の周りを取り囲む表面板又は音響コアの部分を焼くことなしに形成される。【選択図】図６
2020011295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響インナーバレル（１２０）の表面板（１３４）の内面（２１８）上にレーザーパルス（２１４）を放射するように構成されたフェムト秒レーザー（２０２）であって、前記音響インナーバレルが、前記表面板の前記内面とは反対側の外面（３０４）に取り付けられた六角形のセル群（１３０）を備えた音響コア（１２８）を含む、フェムト秒レーザー、及び
前記フェムト秒レーザーと動作可能に接続された１以上のプロセッサを備えた制御ユニット（２０４）であって、約１００フェムト秒と約１０，０００フェムト秒の間のパルス持続時間で且つ１００，０００Hzを超える周波数でレーザーパルスを放射することによって、前記表面板内に複数の穴（１５０）をレーザーで開けるために、前記フェムト秒レーザーを制御するように構成されており、前記穴が、前記穴を取り囲む前記表面板又は前記音響コアの部分を焼くことなしに形成される、制御ユニットを備える、形成システム（２００）。
【請求項２】
前記制御ユニット（２０４）が、前記音響コア（１２８）を貫通することなしに、前記表面板（１３４）と前記音響コアとの間のインターフェース（３０６）まで、前記表面板の厚さを通るように前記穴（１５０）をレーザーで開けるために、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御するように構成されている、請求項１に記載の形成システム（２００）。
【請求項３】
前記フェムト秒レーザー（２０２）が走査ヘッド（３２０）を含み、前記制御ユニット（２０４）が、順番に一度に一つずつ前記表面板（１３４）に沿って複数の穴位置（３２２）の各々に１以上のレーザーパルス（２１４）放射するために前記走査ヘッドを制御し、前記穴位置に前記穴（１５０）を徐々に形成するために前記順番を複数回繰り返すように構成されている、請求項１又は２に記載の形成システム（２００）。
【請求項４】
前記フェムト秒レーザー（２０２）が、前記表面板（１３４）内に前記穴（１５０）をレーザーで開けるように、前記音響インナーバレル（１２０）によって画定された空洞（１４０）の中へ少なくとも部分的に延在する、請求項１から３のいずれか一項に記載の形成システム（２００）。
【請求項５】
前記制御ユニット（２０４）が、所定の百分率オープン面積を有する指定されたパターンで前記表面板（１３４）内に前記穴（１５０）をレーザーで開けるために、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御するように構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の形成システム（２００）。
【請求項６】
前記制御ユニット（２０４）が、約５０マイクロメーターと約５００マイクロメーターの間の直径を有するように、前記表面板（１３４）内に前記穴（１５０）をレーザーで開けるために、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御するように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の形成システム（２００）。
【請求項７】
音響コア（１２８）に表面板（１３４）を取り付けること、及び
複数の穴（１５０）を取り囲む前記表面板又は前記音響コアの部分を焼くことなしに、前記表面板内に前記穴をレーザーで開けるように、フェムト秒レーザー（２０２）を制御することを含む、方法（４００）。
【請求項８】
前記音響コア（１２８）に前記表面板（１３４）を取り付けることが、前記表面板内に前記穴（１５０）をレーザーで開ける前に行われる、請求項７に記載の方法（４００）。
【請求項９】
前記音響コア（１２８）が環状バレル形状を有し、前記音響コアの内側（１３６）が空洞（１４０）を画定し、前記音響コアに前記表面板（１３４）を取り付けることが、前記音響コアの前記内側に前記表面板の外面（３０４）を接合することを含む、請求項８に記載の方法（４００）。
【請求項１０】
前記音響コア（１２８）に前記表面板（１３４）を取り付けることが、前記音響コア上に前記表面板をその場で形成することを含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【請求項１１】
前記表面板（１３４）を画定するために、前記表面板が、繊維強化材料の複数の層の自動繊維配置（AFP）を介して、前記音響コア（１２８）上にその場で形成される、請求項１０に記載の方法（４００）。
【請求項１２】
前記制御することが、１００，０００Hzを超える周波数で前記表面板（１３４）上にレーザーパルス（２１４）を放射するように、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御することを含む、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【請求項１３】
前記制御することが、約１００フェムト秒と約１０，０００フェムト秒の間のパルス持続時間で、前記表面板（１３４）上にレーザーパルス（２１４）を放射するように、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御することを含む、請求項７から１２のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【請求項１４】
前記制御することが、順番に一度に一つずつ前記表面板（１３４）に沿って複数の穴位置（３２２）の各々に１以上のレーザーパルス（２１４）を放射するように、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御すること、及び、前記穴位置に前記穴（１５０）を徐々に形成するように、前記順番を複数回繰り返すことを含む、請求項７から１３のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【請求項１５】
前記制御することが、約５０マイクロメーターと約５００マイクロメーターの間の直径を有するように、前記穴（１５０）を形成することを含む、請求項７から１４のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【請求項１６】
前記表面板（１３４）が、エンジン（１０８）を通る気流を導くための境界を提供するように、前記音響コア（１２８）及び前記表面板を、前記エンジンのインレットカウル（１１４）の内側（１４２）に取り付けることを更に含む、請求項７から１５のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【請求項１７】
前記音響コア（１２８）に前記表面板（１３４）を取り付けた後で、且つ、前記表面板内に前記穴（１５０）をレーザーで開けるように前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御する前に、前記表面板及び前記音響コアを硬化させることを更に含む、請求項７に記載の方法（４００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、広くは、音響処理を必要とする様々な異なる構造体の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
民間旅客機は、離着陸中に特定の騒音基準を満たす必要がある。離着陸中に民間旅客機によって生成される騒音の大部分は、旅客機で一般的に使用されているガスタービンエンジンによって生成される。ガスタービンエンジンの騒音レベルを低減させるための既知の方法は、エンジンナセルのインレットセクションを音響処理することを含む。これに関して、ガスタービンエンジンのインレットセクションのインナーバレルには、インナーバレルの壁内に形成された複数の比較的小さい穴が設けられてよい。穴は、エンジンのインレットセクションにおいて高速で回転するファンブレードによって生成される騒音の一部を吸収し、それによって、ガスタービンエンジンの全体の騒音出力を低減させる。
【０００３】
インナーバレルなどの音響構造体内に穴を形成するための従来の方法は、複雑であり且つ／又は非効率である。例えば、ある既知の方法は、外形加工機（router）及び／又はドリルを利用して、機械的に穴を開ける。それは、時間がかかり、不確実で、不正確である可能性がある。
【０００４】
音響構造体内に穴を形成するためのもう一つの方法は、レーザーを使用して非接触方式で穴を開けることを含む。従来のレーザーで穴を開ける方法は、相対的にエネルギー集約的であり、レーザービームからの高い熱伝導のために、穴を取り囲むインナーバレルの材料が、溶け且つ／又は焼ける場合がある。
【発明の概要】
【０００５】
音響構造体内に穴を形成するためのシステム及び方法であって、時機を得た、エネルギー効率に優れた、費用効果が高いやり方で、指定されたサイズ及び形状並びにパターンを有する均一な穴を精度よく生成するシステム及び方法が必要とされている。エンジンインレットアセンブリのインナーバレルなどの音響構造体内に穴を形成することに関連した上述の必要性は、本開示によって具体的に対処され軽減される。本開示は、エンジンのインレットアセンブリを形成するための方法を提供する。該方法は、音響コアに表面板を取り付けること、及び、穴を取り囲む表面板又は音響コアの部分を焼くことなしに、表面板内に複数の穴をレーザーで開けるように、フェムト秒レーザーを制御することを含む。
【０００６】
本開示の特定の実施形態は、フェムト秒レーザー、及びフェムト秒レーザーと動作可能に接続された１以上のプロセッサを含む制御ユニットを含む、形成システムを提供する。フェムト秒レーザーは、音響インナーバレルの表面板の内面上にレーザーパルスを放射するように構成されている。音響インナーバレルは、表面板の内面とは反対側の外面に取り付けられた六角形のセル群を備えた音響コアを含む。制御ユニットは、約１００フェムト秒と約１０，０００フェムト秒の間のパルス持続時間で且つ１００，０００Hzを超える周波数でレーザーパルスを放射することによって、表面板内に複数の穴をレーザーで開けるために、フェムト秒レーザーを制御するように構成されている。それによって、穴は、穴の周りを取り囲む表面板又は音響コアの部分を焼くことなしに形成される。
【０００７】
本開示の特定の実施形態は、（例えば、エンジンインレットアセンブリを形成するための）方法を提供する。該方法は、音響コアに表面板を取り付けること、及び、穴を取り囲む表面板又は音響コアの部分を焼くことなしに、表面板内に複数の穴をレーザーで開けるように、フェムト秒レーザーを制御することを含む。
【０００８】
本開示の特定の実施形態は、（例えば、エンジンのインレットアセンブリを形成するための）方法も提供する。該方法は、音響コア上に繊維強化材料の複数の層を自動繊維配置することを介して、六角形のセル群を備えた音響コアの内側上に表面板をその場で（in-situ）形成することを含む。該方法は、約１００フェムト秒と約１０，０００フェムト秒の間のパルス持続時間で且つ１００，０００Hzを超える周波数でレーザーパルスを放射することによって、形成された表面板内に複数の穴をレーザーで開けるように、フェムト秒レーザーを制御することも含む。それによって、穴は、穴の周りを取り囲む表面板又は音響コアの部分を焼くことなしに形成される。該制御することは、順番（シーケンス）に一度に一つずつ表面板に沿って複数の穴位置の各々に１以上のレーザーパルスを放射するように、フェムト秒レーザーを制御すること、及び、穴位置に穴を徐々に形成するように、その順番を複数回繰り返すことを含む。
【０００９】
本開示の上記の特徴、態様、及び利点、及びその他の特徴、態様、及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことで、より良く理解される。図面全体を通して、同様の特徴は同様の部分を表わしている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンエンジンを含む航空機の斜視図である。
【図２】図１で示されているガスタービンエンジンのナセルの一実施形態を示す。
【図３】図２のガスタービンエンジンのエンジンインレットアセンブリの斜視図である。
【図４】図３で示されているエンジンインレットアセンブリの断面図である。
【図５】エンジンインレットアセンブリの音響インナーバレルの一実施形態の斜視図である。
【図６】ガスタービンエンジンの音響インナーバレル内に穴を形成するための形成システムの一実施形態を示す。
【図７】穴を形成するために音響インナーバレル上に衝突するレーザービームを示している音響インナーバレルの一部分の概略的な断面図である。
【図８】一実施形態に従って音響インナーバレル上に衝突するレーザービームを示している音響インナーバレルの一部分の別の概略的な断面図である。
【図９】本開示の一実施形態による、エンジンインレットアセンブリを形成するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上記の概要、及び幾つかの実施形態の下記の詳細説明は、添付の図面を参照して読むことにより、より深く理解される。本明細書で使用される「一（a）」又は「１つの（an）」に続く単数形の要素又はステップは、複数の当該要素又はステップを必ずしも除外しないと理解されたい。更に、「一実施形態」への言及は、本明細書に記載の特徴を組み込む追加の実施形態の存在を除外すると解釈すべきでない。また、反対に明示的に記述されない限り、特定の性質を有する１以上の要素を「備える」、「含む」、又は「有する」実施形態は、その性質を有しない追加の要素を含み得る。
【００１２】
本開示の特定の実施形態は、航空エンジンの音響インナーバレルなどの、音響処理される構造体の内側の表面板内に形成された穴を有する騒音低減構造体を形成するためのシステム及び方法を提供する。本開示の特定の実施形態は、航空エンジンのインレットの音響処理されるインナーバレルなどの、複雑な湾曲を有する構造体上に複数の穴を生成するためのシステム及び方法を提供する。
【００１３】
表面板は、材料の単一のプライ又は材料の複数のプライを含んでよい。例えば、表面板は、共に積層化された材料の複数の板、層、又はプライを含んでよい。
【００１４】
本開示の特定の実施形態は、エンジンインレットアセンブリの音響インナーバレル上などの、複合材料内に複数の穴を形成するためのシステム及び方法を提供する。穴は、（例えば、従来のレーザーと比べて）非常に短いパルス持続時間及び高い周波数でレーザーパルスを放射する超高速フェムト秒レーザーを使用して、レーザーで穴開けすることによって形成され得る。短いパルス持続時間は、音響インナーバレルの（穴を）取り囲む材料の中へ熱を伝導することなしに熱を消散させるために、パルス間の十分な遅延を提供する。熱伝導がないことによって、穴を取り囲む材料を溶かし又は焼くことを防止し、残余物なしに均一で精密な穴を可能にする。結果として、本明細書で説明されるシステム及び方法による音響インナーバレルは、（穴を形成する従来の方法と比べて）騒音を吸収し且つ／又は減衰させることにおいて全体的に高い効果を有するだろう。フェムト秒レーザーは、機械的な接触を避け、壊れたドリルビットの交換を避けることによって、機械的な穴開けよりも時機を得た費用効果に優れた工程を提供することもできる。更に、フェムト秒レーザーは、増加した速度によって、且つ、無駄なレーザーエネルギーの量を低減させることによって、穴を形成するための既知のレーザー穴開け方法よりも、時機を得たエネルギー効率に優れたものとなり得る。本明細書で開示される形成システム及び方法はまた、一部の従来のステップを消去したよりストリームライン化された形成工程を提供することによって、一部の既知の方法よりも時間、エネルギー、及び費用の効率が優れているだろう。
【００１５】
次に、図面を参照すると、本開示の様々な実施形態が示されている。図１は、航空機１００の斜視図である。航空機１００は、ノーズから尾部１０４に延在する胴体１０２を含み得る。尾部１０４は、航空機１００の方向制御のための１以上の尾翼を含み得る。航空機１００は、胴体１０２から外向きに延在している一対の主翼１０６を含み得る。
【００１６】
航空機１００は、任意選択的に主翼１０６によって支持されている１以上の推進システムを含み得る。推進システムのうちの各自は、ナセル１１０によって囲まれたコアエンジン（図示せず）を有するガスタービンエンジン１０８を含み又は表し得る。ナセル１１０は、インレットカウル１１４、及びコアエンジンの前方端１２１に取り付けられた１以上のファン１１９を囲むファンカウル１１８を含み得る。ナセル１１０は、ガスタービンエンジン１０８の後方端（図示せず）に排気ノズル１１２（例えば、主たる排気ノズル及びファンノズル）を有し得る。
【００１７】
図２は、図１で示されているガスタービンエンジン１０８のナセル１１０の一実施形態を示す。インレットカウル１１４は、前縁１１６を含む。音響インナーバレル１２０は、インレットカウル１１４に取り付けられ、前縁１１６の後方に位置付けられている。音響インナーバレル１２０は、ファンカウル１１８の前方に位置付けられている。音響インナーバレル１２０は、インレットカウル１１４に入りガスタービンエンジン１０８を通過する気流（図示せず）を誘導するための境界面又は壁を提供し得る。音響インナーバレル１２０は、エンジン１０８の１以上のファン（例えば、図１で示されているファン１１９）の比較的近傍に位置付けられてよい。音響インナーバレル１２０は、ファンを回転させることによって生成された騒音及び／又はインレットカウル１１４に入りガスタービンエンジン１０８を通過する気流によって生成された騒音を吸収するための、インナーバレル１２０の内側の表面板内に複数の穴を有する音響構造体として働く。本明細書で使用される際に、インレットカウル１１４に取り付けられた音響インナーバレル１２０は、エンジンインレットアセンブリ１２２を画定し又は表す。
【００１８】
図３は、エンジンインレットアセンブリ１２２の一実施形態の斜視図である。エンジンインレットアセンブリ１２２は、空洞１４０を画定する環状バレル形状を有する。「環状バレル形状」という用語は、エンジンインレットアセンブリ１２２が、中心点の周りで径方向に方向付けられた閉じたリングのような形状を画定し、エンジンインレットアセンブリ１２２が、中心点を通って延在する（図６で示されている）中心線軸２０９に沿って細長いことを意味する。例えば、エンジンインレットアセンブリ１２２は、概して、エンジンインレットアセンブリ１２２の長さに沿って均一であるか又は変動する直径を有する円筒形状を有してよい。空洞１４０は、エンジンインレットアセンブリ１２２の第１の端と第２の端で開いており、気流をエンジンインレットアセンブリ１２２を通して（図１及び図２で示されている）ガスタービンエンジン１０８の中へ導く。音響インナーバレル１２０は、空洞１４０に面し且つ空洞１４０を部分的に画定する内側１４２に沿ってインレットカウル１１４に取り付けられている。音響インナーバレル１２０は、空洞１４０の外周に沿ってエンジンインレットアセンブリ１２２の内面１４４を画定する。インレットカウル１１４の外側部分は、音響インナーバレル１２０を取り囲む。音響インナーバレル１２０は、空洞１４０を通って流れる空気にのみ晒され得る。一方、インレットカウル１１４は、空洞１４０の中を流れる空気及びエンジンインレットアセンブリ１２２の外側の周りを流れる空気に晒される。空洞１４０は、５〜８フィート（１．５メーター（m）から２．５m）までの直径を有し得るが、他の実施形態では、エンジンインレットアセンブリ１２２が、他のサイズ、形状、及び／又は構成で設けられてよい。
【００１９】
音響インナーバレル１２０は、空洞１４０内の空気に晒される複数の穴１５０を含む。音響インナーバレル１２０は、表面板１３４を含む複合構造体である。表面板１３４内に穴１５０が形成される。穴１５０は、表面板１３４の厚さを少なくとも部分的に通って延在する小さい穴である。穴１５０は、種々の実施形態で、様々なサイズ、形状、配向、及び／又は配置を有してよい。例えば、１以上の実施形態では、穴１５０が、約５０マイクロメーター（μm）と約５００μmの間の小さい直径を有するマイクロ穴であってよい。本明細書で使用される際に、「約」という用語が前にくる所与の数値は、所与の数値の１％、５％、又は１０％などの、所与の数値の指定された範囲内の数値を含む。図３における穴１５０は、穴１５０を例示するために拡大されている。何故ならば、少なくとも１つの実施形態における穴１５０は、肉眼で見るには小さ過ぎるだろうからである。
【００２０】
表面板１３４内の穴１５０の全面積は、百分率オープン面積（percent-open-area）として表現され得る。それは、表面板１３４の面積に対する穴１５０の加算された面積の百分率を表している。百分率オープン面積は、音響インナーバレル１２０の全体的な効果又は音響減衰能力を測定するための特性であり得る。航空機１００の設計及び／又は開発中に、エンジンインレットアセンブリ１２２の音響性能要件を満たすように、所定の百分率オープン面積が、音響インナーバレル１２０に対して選択され得る。
【００２１】
図４は、エンジンインレットアセンブリ１２２の断面図である。音響インナーバレル１２０は、表面板１３４及び音響コア１２８を含む、複合構造体であってよい。音響インナーバレル１２０は、任意選択的に、音響コア１２８の表面板１３４とは反対側に沿った後板１３２も含む。それによって、音響コア１２８は、表面板１３４と後板１３２の間に並べられる。例えば、表面板１３４は、音響コア１２８の内側１３６に沿って配置され、後板１３２は、音響コア１２８の内側１３６とは反対側の外側１３８に沿って配置される。少なくとも１つの実施形態では、音響インナーバレル１２０は、音響コア１２８内に埋め込まれたファブリックライナーなどの隔壁層（septum layer）を欠いている。
【００２２】
音響インナーバレル１２０は、インレットカウル１１４の内側１４２に沿って取り付けられる。任意選択的に、音響インナーバレル１２０の前方端１２４は、インレットカウル１１４の前縁１１６において又は前縁１１６の近傍で、インレットカウル１１４に連結され且つ／又はインレットカウル１１４と相互作用し得る。音響インナーバレル１２０の後方端１２６は、インレットカウル１１４及び／又はファンカウル１１８（図２）に連結され且つ／又はインレットカウル１１４及び／又はファンカウル１１８と相互作用し得る。表面板１３４、音響コア１２８、及び後板１３２は、ナセル１１０を通る効率的な気流を促進するために、複雑に湾曲した断面形状を有し得る。
【００２３】
図５は、音響インナーバレル１２０の一実施形態の斜視図である。例えば、図５は、インレットカウル１１４を除去した音響インナーバレル１２０を示している。音響インナーバレル１２０は、前方端１２４から後方端１２６へ軸方向に延在する環状バレル形状を有する。表面板１３４は、空洞１４０を画定するために径方向内向きに面し、後板１３２は、径方向外向きに面する。（図３で示されている）表面板１３４の穴１５０は、図５では示されていない。表面板１３４は、グラファイトエポキシ（例えば、炭素繊維エポキシ）、繊維強化エポキシ、又は別の複合材料などの、繊維強化ポリマーマトリクス材料を含む、複合材料から形成され得る。後板１３２も、複合材料から形成され、又は代替的にチタニウム、鋼鉄、アルミニウムなどの金属材料から形成され得る。音響コア１２８は、表面板１３４及び後板１３２を概して横断するように方向付けられた複数のセル１３０を有するハニカム構造を含み又は表し得る。セル１３０は、六角形状を有してよい。音響コア１２８は、金属材料（例えば、アルミニウム、チタニウムなど）及び／又は非金属材料（例えば、アラミド、繊維ガラスなど）から形成されてよい。上述したように、音響コア１２８は、ハニカムセル１３０内に埋め込まれたファブリックライナーなどの隔壁層を欠いていてよい。
【００２４】
音響インナーバレル１２０は、１以上の段階における組立て及び硬化を介して実現された、閉じた概して円筒形状の単一構造体を有し得る。例えば、表面板１３４及び後板１３２は、個別のレイアップマンドレル（図示せず）上に乾燥繊維織物（図示せず）又は樹脂含浸プライ材料（例えば、プリプレグ）をレイアップすることによって個別に形成され、個別に硬化され得る。音響コア１２８は、積層造形などを介して個別に形成され得る。表面板１３４及び後板１３２を硬化させた後で、表面板１３４と後板１３２は、音響コア１２８の両側にそれぞれ接合される。代替的に、音響インナーバレル１２０は、単一段階の硬化工程で製作され得る。その工程では、表面板１３４がレイアップマンドレル（図示せず）上にレイアップされ、その後に、音響コア１２８が表面板１３４を覆ってレイアップされ、その後に、後板１３２が音響コア１２８を覆ってレイアップされ得る。レイアップアセンブリは、単一段階で硬化され得る。その後に、（図６で示されている）形成システム２００が、内側の表面板１３４内に穴を形成するために実施され得る。
【００２５】
１以上の実施形態では、音響コア１２８が、積層造形を介して形成され、音響コア１２８上に表面板１３４をその場で形成することによって、表面板１３４が音響コア１２８に取り付けられる。例えば、表面板１３４は、自動繊維配置（AFP）工程を介して形成され得る。その工程では、繊維強化材料の複数の層が、音響コア１２８の上に付けられる。それらの層は、エポキシ樹脂を含浸させた炭素繊維のトウ又は束であってよい。それらのトウは、ロボットを介して自動的に付けられてよい。ロボットは、異なる層のトウを異なる配向で付けることができる。表面板１３４を画定するように繊維強化材料の層を付けた後で、表面板１３４と音響コア１２８の組み合わせが硬化され得る。図５で示されているように、音響コア１２８が環状バレル形状にある間に、表面板１３４が音響コア１２８の上に形成され得る。代替的な一実施形態では、音響コア１２８が、表面板１３４を形成するためのAFP工程中に平坦又は表面的な配向であり得る。APF工程の後で、組み合された構造体が、マンドレルなどによって環状バレル形状へ形作られる。後板１３２も、任意選択的に、APF工程などによって、音響コア１２８の表面板１３４とは反対側の上にその場で形成され得る。
【００２６】
図６は、（図２で示されている）エンジン１０８の音響インナーバレル１２０又は別の音響パネル内に穴を形成するための形成システム２００の一実施形態を示している。形成システム２００は、超高速フェムト秒レーザー２０２、及びレーザー２０２を制御するためにフェムト秒レーザー２０２と動作可能に接続された制御ユニット２０４を含む。形成システム２００は、音響インナーバレル１２０の内側の表面板１３４内に複数の穴１５０を形成するように操作される。穴１５０は、形成システム２００によって、指定されたサイズ、形状、量、密度、及び／又はパターンで形成され得る。指定されたサイズ、形状、量、密度、及び／又はパターンは、音響インナーバレル１２０に対する所定の百分率オープン面積に基づき、（図２及び図３で示されている）インレットカウル１１４の音響性能要件を満たすことができる。
【００２７】
形成システム２００は、任意選択的に、その上に音響インナーバレル１２０が取り付けられる、位置決めプラットフォーム２０６を含む。示されている実施形態では、位置決めプラットフォーム２０６が、音響インナーバレル１２０に係合し音響インナーバレル１２０を動かす複数のアクチュエータ２０７を有する。アクチュエータ２０７は、示されている実施形態ではローラーである。音響インナーバレル１２０は、垂直配向で位置決めプラットフォーム２０６上に除去可能に載置される。それによって、音響インナーバレル１２０の中心線軸２０９が、位置決めプラットフォーム２０６の水平面と平行になる。アクチュエータ２０７は、音響インナーバレル１２０の後板１３２と係合する。アクチュエータ２０７の制御された回転が、音響インナーバレル１２０を中心線軸２０９の周りで回転方向２１１に回転させる。任意選択的に、少なくとも１つの安定化ローラー２１３が、中心線軸２０９の上方で音響インナーバレル１２０と係合して、音響インナーバレル１２０を位置決めプラットフォーム２０６上に固定し、音響インナーバレル１２０が転倒することを防止する。
【００２８】
フェムト秒レーザー２０２は、音響インナーバレル１２０によって画定された空洞１４０の中へ延在する。任意選択的に、フェムト秒レーザー２０２は、音響インナーバレル１２０の中心線軸２０９と同一線上に位置決めされる。フェムト秒レーザー２０２は、エフェクタアーム２１６によって保持される。フェムト秒レーザー２０２は、レーザーパルス２１４のビームを、空洞１４０の外周を画定する表面板１３４の内面２１８の上に放射する。示されている実施形態では、フェムト秒レーザー２０２が、エフェクタアーム２１６によって静的に保持され、位置決めプラットフォーム２０６は、音響インナーバレル１２０をフェムト秒レーザー２０２に対して徐々に回転させる。
【００２９】
位置決めプラットフォーム２０６は、制御ユニット２０４を保持することもできる。図示されている実施形態では、制御ユニット２０４が、位置決めプラットフォーム２０６内に埋め込まれ又は取り付けられている。制御ユニット２０４は、有線接続又は無線接続を通じてフェムト秒レーザー２０２と動作可能に接続されてよい。例えば、電線（図示せず）が、制御ユニット２０４から位置決めプラットフォーム２０６を通ってフェムト秒レーザー２０２まで延在し得る。制御ユニット２０４は、プログラムされた指示命令に基づいてフェムト秒レーザー２０２を動作させるように構成された１以上のプロセッサを含む。制御ユニット２０４は、任意選択的に、記憶デバイス（例えば、メモリ）、入力／出力（I／O）デバイス２０８、及び／又は無線通信デバイスなどの、更なる特徴又は構成要素を含む。ユーザI／Oデバイス２０８が、図６で示されており、ディスプレイ２１０及び複数のボタン又はノブ２１２を有するユーザーインターフェースを含む。図６で示されている形成システム２００は、非限定的な例示的実施形態であることが理解されよう。代替的な実施形態における形成システム２００は、位置決めプラットフォーム２０６を欠いていてよく、且つ／又は制御ユニット２０４のI／Oデバイス２０８を欠いていてよい。代替的な一実施形態では、制御ユニット２０４が、位置決めプラットフォーム２０６を介してフェムト秒レーザー２０２から分離されている代わりに、フェムト秒レーザー２０２の構造体内に取り付けられてよい。
【００３０】
フェムト秒レーザー２０２は、従来のレーザーに対して非常に高速で且つ非常に短いパルス持続時間でレーザーパルスを生成し放射するように構成されている。例えば、フェムト秒レーザー２０２は、「フェムト秒」レーザーと呼ばれている。というのも、パルス持続時間（例えば、パルス幅）が、１０−１５秒であるフェムト秒（fs）程度だからである。少なくとも１つの実施形態によるフェムト秒レーザー２０２は、約１００fsと約１０，０００fs（すなわち１０ピコ秒）の間のパルス持続時間でパルスを放射することができるが、パルス持続時間は、更に１００fs未満の長さであってもよい。非常に短いパルス持続時間は、フェムト秒レーザー２０２が、必ずしもパルスエネルギーを増加させることなしに、比較的高いピーク出力（例えば、ピーク出力は、パルスエネルギーをパルス持続時間で割ったものである）を有することを可能にする。非常に短いパルス持続時間は、続きのパルス間の時間に、熱が作業面から消散することを可能にする。作業面は、図示されている実施形態では表面板１３４である。熱の消散は、表面板１３４を損傷し且つ／又は表面板１３４に沿った気流を乱し、騒音減衰における音響インナーバレル１２０の効果を低減させ得る、熱伝導を防止する。結果として、表面板１３４内の穴１５０は、正確かつ精密に形成され、音響インナーバレル１２０の騒音減衰効果を増加させることができる。従来のレーザーは、そのような短いパルス持続時間を有するレーザーパルスを生成することができない。そして、パルス間の時間がより少ないので、表面に損傷を与え得る熱が、作業面に沿って蓄積する。
【００３１】
フェムト秒レーザー２０２の速度は、少なくとも１０，０００ヘルツ（Hz）のレーザーパルス周波数によって特徴付けられ得る。少なくとも１つの実施形態では、フェムト秒レーザー２０２の周波数が、約１００，０００Hzと５００，０００Hzの間などの、１００，０００Hzを超えたものである。パルス周波数は相対的に高いが、非常に短いパルス持続時間は、熱消散のために続きのパルス間の十分な時間経過を可能にする。例えば、レーザーパルス２１４は、形成されている穴１５０を直接取り囲む領域内の表面板１３４のエポキシを焼くことを避け得る。
【００３２】
フェムト秒レーザー２０２は、様々なサイズ、形状、及び配向の穴１５０を形成するように構成されている。例えば、フェムト秒レーザー２０２は、約５０μmと約５００μmの間の穴径を、（レーザーパルスを介して）衝撃で開けることができる。フェムト秒レーザー２０２によって形成された穴１５０は、機械的な穿穴及び／又は従来のレーザーを介して形成された既知の音響インナーバレル内の穴の直径よりも小さくなり得る。フェムト秒レーザー２０２は、穴１５０の外周のリング内にレーザーパルス２１４を放射することによって、より大きい直径の穴を開けるようにも構成され得る。
【００３３】
フェムト秒レーザー２０２は、音響インナーバレル１２０の回転によって、表面板１３４に沿った異なる穴位置をレーザーパルス２１４で狙うことができる。少なくとも１つの実施形態では、フェムト秒レーザー２０２が、素早い連続性で複数の位置をレーザービーム３０２で狙うように構成された、走査ヘッド３２０を有する。走査ヘッド３２０は、検流計（galvanometer）走査ヘッドであってよい。走査ヘッド３２０は、少なくとも１つの軸に沿ってレーザーパルス２１４を向けるように（例えば、制御ユニット２０４によって）制御可能であり得る。例示的な実施形態では、走査ヘッド３２０が、垂直方向下向きに位置決めされ、レーザーパルス２１４を、フェムト秒レーザー２０２の下方の表面板１３４の上に向ける。
【００３４】
制御ユニット２０４は、フェムト秒レーザー２０２の動作を制御する。例えば、制御ユニット２０４は、レーザーパルスの生成及び放射のみならず、フェムト秒レーザー２０２の位置決め及び配向を制御することができる。制御ユニット２０４は、電気制御信号をフェムト秒レーザー２０２に送信して、フェムト秒レーザー２０２の動作を制御することができる。制御ユニット２０４は、所定の百分率オープン面積を有する指定されたパターンで、表面板１３４内に穴１５０をレーザーで開けるように、フェムト秒レーザー２０２を制御することができる。表面板１３４の上でレーザーパルス２１４の位置を誘導することに加えて、制御ユニット２０４は、レーザーパルスの特性を制御することができる。パルスの特性は、パルスが放射されるタイミング、パルス周波数、パルス持続時間（例えば、幅）、パルス強度、パルス厚さ（例えば、直径）、パルスエネルギーなどを含み得る。上述されたように、フェムト秒レーザー２０２は、フェムト秒程度の超短パルス持続時間を有するパルスを放射するように構成されている。それは、熱消散のために続きのパルス間の長い時間間隔を提供する。穴１５０は、穴１５０を取り囲む表面板１３４（又は音響コア１２８）の部分を焼くことなしに形成される。
【００３５】
図６で示されているように、音響インナーバレル１２０は、フェムト秒レーザー２０２が穴１５０を開ける前に、表面板１３４が音響コア１２８のセル１３０に取り付けられた状態で組み立てられ得る。更に、音響インナーバレル１２０は、フェムト秒レーザー２０２がレーザーで穴開けを実行するときに、既に環状バレル形状を有するように形成され得る。例えば、音響インナーバレル１２０は、穴１５０が生成された後で、更なる曲げ又は形成を経験しないかもしれない。それは、穴１５０が指定されたサイズ及び形状から伸縮することを防止する。
【００３６】
図６の形成システム２００は、ガスタービンエンジン１０８（図２）の（図２及び図３で示されている）エンジンインレットアセンブリ１２２の音響インナーバレル１２０内に穴１５０を形成するように適用されるが、形成システム２００は、非限定的に、如何なる用途に対する任意の種類のバレル構造体において穴を形成するためにも実施されてよい。例えば、形成システム２００は、様々な異なる種類の商用、民間、及び軍事航空機のうちの何れか１つのバレルセクション内に穴を形成するために実施されてよい。更に、形成システム２００は、音響減衰の目的のために所定の量の音響穴が所望である、回転翼航空機、ホバークラフト、又は任意の他の輸送体若しくは輸送体でない用途のガスタービンエンジンのバレルセクションにおいて穴を形成するために実施されてよい。
【００３７】
図７は、一実施形態による、穴１５０のうちの１つを形成するために音響インナーバレル１２０の上に衝突する複数のレーザーパルス２１４のレーザービーム３０２を示している音響インナーバレル１２０の一部分の概略的な断面図である。表面板１３４は、内面２１８から反対側の外面３０４までの厚さを有する。外面３０４は、音響コア１２８に接し、音響コア１２８と表面板１３４の間のインターフェース３０６を画定する。
【００３８】
図７で示されているように、フェムト秒レーザー２０２（図６）は、フェムト秒程度の短い（例えば、超短）パルス持続時間３０８を有する複数のレーザーパルス２１４を有するレーザービーム３０２を放射する。レーザーパルス２１４は、時間間隔３１０によって分離されている。一実施形態では、パルス持続時間３０８が、時間間隔３１０よりも大幅に短い。何故ならば、パルス２１４の周波数は、パルス持続時間３０８よりも大きい桁を有するからである。例えば、パルス２１４の周波数は、約１００，０００Hzと約５００，０００Hzの間にあり、パルス持続時間３０８は、約１００fsと約１０，０００fsの間にあり得る。図７の概略的な例示は、縮尺通りに描かれていないことが理解されよう。
【００３９】
レーザーパルス２１４は、表面板１３４の内面２１８の上に衝突し、表面板１３４から材料を徐々に除去して穴１５０を画定する。パルス持続時間３０８に対して相対的に長い間隔３１０は、続きのレーザーパルス２１４の間に熱が消散することを可能にする。結果として、（穴を）取り囲む表面板１３４及び音響コア１２８の領域の中への熱伝導は、生じないか又は無視できる程度であり得る。それによって、レーザーパルス２１４は、穴１５０の周りの表面板１３４又は音響コア１２８に損傷を与えない。フェムト秒レーザー２０２（図６）は、音響コア１２８を貫通するか又は音響コア１２８に損傷を与えることなしに、インターフェース３０６までの表面板１３４の厚さを通ってレーザーで穴開けすることを可能にするのに十分な精密さ及び正確さを有し得る。
【００４０】
図８は、一実施形態による、穴１５０のうちの１つを形成するために音響インナーバレル１２０の表面板１３４の上に衝突する複数のレーザーパルス２１４のレーザービーム３０２を示している音響インナーバレル１２０の一部分の別の概略的な断面図である。少なくとも１つの実施形態では、フェムト秒レーザー２０２の走査ヘッド３２０が、素早い連続性で複数の異なる穴位置３２２をレーザービーム３０２で狙うように構成されている。図示されていないが、走査ヘッド３２０は、繰り返しの順番で異なる穴位置３２２にレーザーパルス２１４を分配するために、１以上のレンズ、ビーム分割器、反射器などを含み得る。例えば、図８は、不完全な４つの穴１５０を示している。４つの穴１５０のうちの第１の穴１５０Ａ及び第２の穴１５０Ｂは、第３の穴１５０Ｃ及び第４の穴１５０Ｄよりも長い深さを有する。図示されている実施形態では、走査ヘッド３２０が、１以上のレーザーパルス２１４を第２の穴１５０Ｂに放射している。
【００４１】
フェムト秒レーザー２０２の走査ヘッド３２０は、レーザーパルス２１４の１以上を、順番に一度に一つずつ複数の穴位置３２２の各々に放射し、その後、その順番を複数回繰り返して穴１５０の群を画定するように、（例えば、図６で示されている制御ユニット２０４によって）制御され得る。例えば、４つの穴１５０Ａ〜Ｄは、群を表し得る。その順番は、１以上のパルス２１４を、郡内の第１の穴１５０Ａ、その後に第２の穴１５０Ｂ、その後に第３の穴１５０Ｃ、及び最後に第４の穴１５０Ｄに関連付けられた穴位置３２２に放射することができる。各通過中に、レーザーパルス２１４は、穴１５０の各々から更なる材料を除去し又はさもなければ取り除く。１以上のパルス２１４を第４の穴１５０Ｄの穴位置３２２に放射することによって通過が完了した後で、走査ヘッド３２０は、１以上のパルス２１４を第１の穴１５０Ａに向けることによって、順番を繰り返すように制御される。図８で示されているように、第１の穴１５０Ａ及び第２の穴１５０Ｂは、第３の穴１５０Ｃ及び第４の穴１５０Ｄよりも長い深さを有する。何故ならば、走査ヘッド３２０は、現在のサイクル中に、未だ第３の穴１５０Ｃ及び第４の穴１５０Ｄをレーザーで穴開けしていないからである。フェムト秒レーザー２０２は、郡内の穴１５０が、所望のサイズ及び形状を有するまで、順番を複数回（例えば、数十回若しくは数百回又は数千回のサイクル）繰り返すように制御され得る。図８は、４つの穴１５０Ａ〜Ｄの群を示しているが、走査ヘッド３２０は、単一の順番（シーケンス）内で数千又は更に数百万の穴の群をレーザーで穴開けするように構成され得る。
【００４２】
複数のサイクル又は走査ヘッド３２０の掃引を利用して、郡内の穴１５０の全てをレーザーで徐々に穴開けすることによって、各サイクルの間で規定される時間間隔が存在し、その間隔中において、穴１５０の各々から熱が消散することを可能にしている。例えば、レーザービーム３０２が、第２の穴１５０Ｂから取り除かれた後で、フェムト秒レーザー２０２が、第３の穴１５０Ｃ、その後に第４の穴１５０Ｄ、及びその後に再び第１の穴１５０Ａに、レーザービーム３０２を放射している時間中に、熱が第２の穴１５０Ｂから消散することが可能となる。少なくとも１つの実施形態では、続きのパルス２１４の間の長い時間間隔３１０と、フェムト秒レーザー２０２の続きのサイクルの間の時間間隔又は時間経過との組み合わせが、熱消散のための適切な時間を提供し、熱伝導による損傷を防止する。
【００４３】
図９は、本開示の一実施形態による、エンジンインレットアセンブリを形成するための方法４００のフローチャートである。図１〜図８を参照しながら、方法４００は、４０２で開始し、音響コア１２８が形成される。音響コア１２８は、取り付けられた六角形のセル１３０のハニカム群を含むように形成される。音響コア１２８は、積層造形を介して形成され得るが、代替的な一実施形態では、成型などの別の工程を介して形成され得る。音響コア１２８は、任意選択的に、形成工程中に環状バレル形状に形成され得るか、又は代替的に平面的又は平坦な形状で形成されて引き続きバレル形状に曲げられ若しくは成型され得る。形成された音響コア１２８は、空洞１４０を画定する環状の内側１３６を含む。
【００４４】
４０４では、音響コア１２８の環状の内側１３６に表面板１３４が取り付けられる。それによって、表面板１３４は、空洞内１４０で露出し、空洞１４０の外周を画定する。表面板１３４は、表面板１３４を音響コア１２８の内側１３６に接合することによって、音響コア１２８に取り付けられ得る。表面板１３４は、エポキシ内の炭素繊維（例えば、グラファイト）などの、繊維強化ポリマーマトリクス材料の複数の層又はプライを含む、複合材料である。少なくとも１つの実施形態では、表面板１３４が、音響コア１２８の上にその場で形成される。例えば、繊維強化材料の複数の層が、自動繊維配置（AFP）工程を介して音響コア１２８の内側１３６の上に、一度に一つずつ堆積され得る。少なくとも１つの実施形態では、繊維強化材料の層が、音響コア１２８がバレル形状の構成にある間に、音響コア１２８の上に堆積され得る。代替的な一実施形態では、音響コア１２８が平坦な構成にある間に層が堆積される。そして、表面板１３４が音響コア１２８に取り付けられた後で、組み合された構造体がバレル形状に曲げられ又は成型される。
【００４５】
４０６では、後板１３２が、音響コア１２８の表面板１３４とは反対側の外側に沿って取り付けられる。それによって、音響コア１２８は、表面板１３４と後板１３２の間にサンドウィッチされる。後板１３２は、表面板１３４が音響コア１２８に取り付けられた様態と類似の工程又は異なる工程で、音響コア１２８に取り付けられ得る。例えば、後板１３２は、任意選択的に、APF工程を介して、又は音響コア１２８の外側に沿って後板１３２をレイアップしその後に接合すること及び／又は硬化させることによって、音響コア１２８の上にその場で形成され得る。
【００４６】
４０８では、表面板１３４と後板１３２の間に音響コア１２８を含む組み合された構造体が、硬化されて単一の複合構造体を形成する。組み合された構造体は、音響インナーバレル１２０を画定し又は表す。音響インナーバレル１２０は、硬化の前にバレル形状を有し得る。したがって、音響インナーバレル１２０は、バレル形状に硬化される。
【００４７】
４１０では、フェムト秒レーザー２０２が、穴１５０を取り囲む表面板１３４及び音響コア１２８の部分を焼くことなしに、表面板１３４内に複数の穴１５０をレーザーで開けるように制御される。フェムト秒レーザー２０２は、プログラムされた指示命令に従って動作する１以上のプロセッサを含む、制御ユニット２０４によって自動的に制御され得る。フェムト秒レーザー２０２は、１００，０００Hzを超える周波数でレーザーパルス２１４を放射するように制御され得る。フェムト秒レーザー２０２は、約１００fsと約１０，０００fsの間の超短パルス持続時間３０８でレーザーパルス２１４を放射するように制御され得る。穴１５０の直径は、約５０μｍと約５００μmの間に制御され得る。
【００４８】
少なくとも１つの実施形態では、フェムト秒レーザー２０２が、順番に一度に一つずつ、表面板１３４に沿って複数の穴位置３２２の各々に、１以上のレーザーパルス２１４を放射するように制御される。その後、フェムト秒レーザー２０２は、（複数の）穴位置３２２で穴１５０の群を徐々に形成するために、順番を複数回（例えば、複数のサイクル）繰り返すように制御される。
【００４９】
少なくとも１つの実施形態では、ステップ４１０においてレーザーで穴開けすることが、ステップ４０２、４０４、４０６、及び４０８に続いて生じる。例えば、音響インナーバレル１２０は、フェムト秒レーザー２０２が、表面板１３４の内面２１８に沿って穴をレーザーで開ける前に、閉じたバレル形状に組み立てられ形成される。フェムト秒レーザー２０２は、レーザーパルス２１４で指定された穴位置３２２を狙うために、所望の位置及び配向を実現するように、音響インナーバレル１２０の空洞１４０の中に少なくとも部分的に延在し得る。
【００５０】
４１２では、音響インナーバレル１２０が、ガスタービンエンジン１０８のインレットカウル１１４の内側１４２に取り付けられて、エンジンインレットアセンブリ１２２を画定する。エンジンインレットアセンブリ１２２は、気流をガスタービンエンジン１０８の中へ誘導するように構成されている。音響インナーバレル１２０は気流に晒され、穴１５０は、高速で回転しているファンブレードによって生成された騒音の一部を吸収し、それによって、ガスタービンエンジン１０８の全体の騒音出力を低減させる。
【００５１】
上述のように、本開示の実施形態は、時機を得た、効率的な、費用効果に優れたやり方で実行され得る、音響構造体内で穴を形成するためのシステム及び方法を提供する。更に、本開示の実施形態は、レーザーから音響構造体への熱伝導がほとんど或いは全くないので、穴の周りを取り囲む音響構造体の領域を焼かない又はさもなければ損傷を与えない、音響構造体内で正確且つ精密にレーザーで穴を形成するためのシステム及び方法を提供する。更に、本開示の実施形態は、製造工程におけるステップの数全体を低減させるために、積層造形及び／又はその場での方法を介して幾つかの構成要素を形成することによって、効率的に音響構造体を製造するシステム及び方法を提供する。
【００５２】
上述されたように、本開示の実施形態は、航空機のエンジンの音響インナーバレルを形成するシステム及び方法を提供する。本開示の実施形態は、音響インナーバレル以外の様々な他の構成要素に関して使用されてよい。例えば、本開示の実施形態は、平行移動スリーブ、内壁などの、推進システム内の様々な他の音響処理に関して使用されてよい。つまり、本開示の実施形態は、音響インナーバレルに限定されない。
【００５３】
本開示の実施形態の説明のために、上部、底部、下方、中央、横方向、水平、垂直、前方などの空間及び方向に関する様々な語が用いられる場合があるが、そのような語は図面で示す方向に対するものとして用いられているにすぎないことを理解されたい。向きを、反転させる、回転させる、又はそうでなければ、上部が下部に、また下部が上部になるように、また水平が垂直になる等のように変化させることができる。
【００５４】
本明細書の実施形態の図は、図６で示されている制御ユニット２０４などの１以上の制御又は処理ユニットを示し得る。処理又は制御ユニットが、本明細書で説明される動作を実行する関連する指示命令（例えば、コンピュータハードドライブ、ROM、RANなどの、有形且つ非一過性のコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたソフトウェアなど）を含むハードウェアとして実装され得る回路又はその一部を表し得ることを理解されたい。ハードウェアは、本明細書で説明される機能を実行するように配線接続された（hardwired）ステートマシン回路を含み得る。任意選択的に、ハードウェアは、マイクロプロセッサ、プロセッサ、コントローラなどの１以上の論理ベースの装置を含み且つ／又はそれらに接続された、電子回路を含んでいてもよい。任意選択的に、制御ユニット２０４は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、特定用途向け集積回路（ASIC）、（１以上の）マイクロプロセッサ、量子コンピューティングデバイスなどのうちの１以上などの、処理回路を表してよい。様々な実施形態における回路は、本明細書で説明される機能を実施するために１以上のアルゴリズムを実行するように構成され得る。１以上のアルゴリズムは、フローチャート又は方法に明示的に特定されているか否かに関わらず、本明細書で開示されている実施形態の諸態様を含み得る。
【００５５】
本書で使用する「制御装置」「装置」「中央処理装置」「ＣＰＵ」「コンピュータ」などの語は、マイクロコントローラ、縮小指令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び、本書で説明される機能を実行することが可能なハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを含む他の任意の回路又はプロセッサを使用するシステムを含む、プロセッサベース又はマイクロプロセッサベースの、任意のシステムを含み得る。上述の例は例示的なものにすぎず、従って、上記用語の定義及び／又は意味を何らかの方法で限定することを意図していない。図６で示されている制御ユニット２０４は、データを処理するために、（１以上のメモリなどの）１以上の記憶素子内に記憶された一組の指示命令を実行するように構成されている。例えば、制御装置２０４は、１以上のメモリを含み得るか又は１以上のメモリに接続され得る。記憶素子はまた、所望又は必要に応じてデータ又は他の情報を記憶し得る。記憶素子は、情報ソース、又は処理マシン内部の物理メモリ素子という形態を採り得る。
【００５６】
一組の指示命令は、処理マシンとして本明細書で説明される主題の様々な実施形態の方法及び工程などの特定の動作を実行するように、制御ユニット２０４（図６）に指示命令する、様々なコマンドを含み得る。一組の指示命令は、ソフトウェアプログラムの形態を採り得る。ソフトウェアは、システムソフトウェア又はアプリケーションソフトウェアなどの様々な形態を採り得る。更に、ソフトウェアは、別々のプログラムの集合体、より大きなプログラム内のプログラムサブセット、又はプログラムの一部分という形態を採り得る。ソフトウェアはまた、オブジェクト指向プログラミングの形態のモジュラープログラミングを含み得る。処理マシンによる入力データの処理は、ユーザのコマンドに応答したものか、前の処理の結果に応答したものか、又は別の処理マシンによってなされた要求に応答したものであってよい。
【００５７】
本明細書で使用される際に、「ソフトウェア（software）」という語と「ファームウェア（firmware）」という語は入れ替え可能であり、これらの語は、プロセッサによる実行のためのメモリ（RAMメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、及び非揮発性RAM（NVRAM）メモリを含む）に記憶されている、任意のコンピュータプログラムを含む。上記のメモリの種類は例示にすぎず、故に、コンピュータプログラムを記憶するために使用可能なメモリの種類について限定するものではない。
【００５８】
本明細書で使用する、タスク又は動作を実施する「ように構成される」構造、限定事項、又は要素は、特にタスク又は動作に対応するように、構造的に形成、構成、又は適合されている。明確さのため、及び誤解を避けるために、タスク又は動作を実施するために変更可能であるに過ぎない対象物は、本明細書で使用するタスク又は動作を実施する「ように構成」されてはいない。
【００５９】
上記の説明は、限定ではなく、例示を意図するものであることを理解するべきである。例えば、上述の実施形態（及び／又はそれらの態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。加えて、本開示の様々な実施形態の範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料に適応させるために、本開示の様々な実施形態の教示に多数の改変を加えることが可能である。本明細書に記載の材料の形状寸法及びタイプは、本開示の様々な実施形態のパラメータを規定することを意図しているが、これらの実施形態は限定的なものではなく例示的な実施形態である。本発明を精査することにより、当業者には他の多くの実施形態が明らかであろう。本開示の様々な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲、並びに、かかる特許請求の範囲が認められる均等物の全範囲を参照して決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「含む（including）」及び「そこにおいて（in which）」という語は、それぞれ、「備える（comprising）」及び「そこで（wherein）」という語の明白な同義語として使用される。また、「第１」「第２」及び「第３」等の語は単に符号として使用され、それらの対象物に数的要件を課すことを意図するものではない。更に、以下の特許請求の範囲の限定は、ミーンズ・プラス・ファンクション書式で記述されておらず、かかる特許請求の範囲の限定が、更なる構造のない機能の記述が後続する「のための手段（means for）」という言い回しを明示的に使用しない限り、米国特許法第１１２条（f）に基づいて解釈されるべきではない。
【００６０】
本開示は、以下の条項で説明される主題を含む
条項１
音響インナーバレル（１２０）の表面板（１３４）の内面（２１８）上にレーザーパルス（２１４）を放射するように構成されたフェムト秒レーザー（２０２）であって、前記音響インナーバレルが、前記表面板の前記内面とは反対側の外面（３０４）に取り付けられた六角形のセル群（１３０）を備えた音響コア（１２８）を含む、フェムト秒レーザー、及び
前記フェムト秒レーザーと動作可能に接続された１以上のプロセッサを備えた制御ユニット（２０４）であって、約１００フェムト秒と約１０，０００フェムト秒の間のパルス持続時間で且つ１００，０００Hzを超える周波数でレーザーパルスを放射することによって、前記表面板内に複数の穴（１５０）をレーザーで開けるために、前記フェムト秒レーザーを制御するように構成されており、前記穴が、前記穴を取り囲む前記表面板又は前記音響コアの部分を焼くことなしに形成される、制御ユニットを備える、形成システム（２００）。
条項２
前記制御ユニット（２０４）が、前記音響コア（１２８）を貫通することなしに、前記表面板（１３４）と前記音響コアとの間のインターフェース（３０６）まで、前記表面板の厚さを通るように前記穴（１５０）をレーザーで開けるために、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御するように構成されている、条項１に記載の形成システム（２００）。
条項３
前記フェムト秒レーザー（２０２）が走査ヘッド（３２０）を含み、前記制御ユニット（２０４）が、順番に一度に一つずつ前記表面板（１３４）に沿って複数の穴位置（３２２）の各々に１以上のレーザーパルス（２１４）放射するために前記走査ヘッドを制御し、前記穴位置に前記穴（１５０）を徐々に形成するために前記順番を複数回繰り返すように構成されている、条項１又は２に記載の形成システム（２００）。
条項４
前記フェムト秒レーザー（２０２）が、前記表面板（１３４）内に前記穴（１５０）をレーザーで開けるように、前記音響インナーバレル（１２０）によって画定された空洞（１４０）の中へ少なくとも部分的に延在する、条項１から３のいずれか一項に記載の形成システム（２００）。
条項５
前記制御ユニット（２０４）が、所定の百分率オープン面積を有する指定されたパターンで前記表面板（１３４）内に前記穴（１５０）をレーザーで開けるために、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御するように構成されている、条項１から４のいずれか一項に記載の形成システム（２００）。
条項６
前記制御ユニット（２０４）が、約５０マイクロメーターと約５００マイクロメーターの間の直径を有するように、前記表面板（１３４）内に前記穴（１５０）をレーザーで開けるために、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御するように構成されている、条項１から５のいずれか一項に記載の形成システム（２００）。
条項７
音響コア（１２８）に表面板（１３４）を取り付けること、及び
複数の穴（１５０）を取り囲む前記表面板又は前記音響コアの部分を焼くことなしに、前記表面板内に前記穴をレーザーで開けるように、フェムト秒レーザー（２０２）を制御することを含む、方法（４００）。
条項８
前記音響コア（１２８）に前記表面板（１３４）を取り付けることが、前記表面板内に前記穴（１５０）をレーザーで開ける前に行われる、条項７に記載の方法（４００）。
条項９
前記音響コア（１２８）が環状バレル形状を有し、前記音響コアの内側（１３６）が空洞（１４０）を画定し、前記音響コアに前記表面板（１３４）を取り付けることが、前記音響コアの前記内側に前記表面板の外面（３０４）を接合することを含む、条項８に記載の方法（４００）。
条項１０
前記音響コア（１２８）に前記表面板（１３４）を取り付けることが、前記音響コア上に前記表面板をその場で形成することを含む、条項７から９のいずれか一項に記載の方法（４００）。
条項１１
前記表面板（１３４）を画定するために、前記表面板が、繊維強化材料の複数の層の自動繊維配置（AFP）を介して、前記音響コア（１２８）上にその場で形成される、条項１０に記載の方法（４００）。
条項１２
前記制御することが、１００，０００Hzを超える周波数で前記表面板（１３４）上にレーザーパルス（２１４）を放射するように、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御することを含む、条項７から１１のいずれか一項に記載の方法（４００）。
条項１３
前記制御することが、約１００フェムト秒と約１０，０００フェムト秒の間のパルス持続時間で、前記表面板（１３４）上にレーザーパルス（２１４）を放射するように、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御することを含む、条項７から１２のいずれか一項に記載の方法（４００）。
条項１４
前記制御することが、順番に一度に一つずつ前記表面板（１３４）に沿って複数の穴位置（３２２）の各々に１以上のレーザーパルス（２１４）を放射するように、前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御すること、及び、前記穴位置に前記穴（１５０）を徐々に形成するように、前記順番を複数回繰り返すことを含む、条項７から１３のいずれか一項に記載の方法（４００）。
条項１５
前記制御することが、約５０マイクロメーターと約５００マイクロメーターの間の直径を有するように、前記穴（１５０）を形成することを含む、条項７から１４のいずれか一項に記載の方法（４００）。
条項１６
前記表面板（１３４）が、エンジン（１０８）を通る気流を導くための境界を提供するように、前記音響コア（１２８）及び前記表面板を、前記エンジンのインレットカウル（１１４）の内側（１４２）に取り付けることを更に含む、条項７から１５のいずれか一項に記載の方法（４００）。
条項１７
前記音響コア（１２８）に前記表面板（１３４）を取り付けた後で、且つ、前記表面板内に前記穴（１５０）をレーザーで開けるように前記フェムト秒レーザー（２０２）を制御する前に、前記表面板及び前記音響コアを硬化させることを更に含む、条項７から１６のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【００６１】
ここに記載した説明では、ベストモードを含む本開示の様々な実施形態を開示し、且つ当業者が任意のデバイス又はシステムの作成及び使用、並びに組込まれた任意の方法の実行を含め、本開示の様々な実施形態を実施することを可能にするために実施例を使用している。本開示の様々な実施形態の特許性の範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想起する他の実施例を含み得る。かかる他の実施例は、実施例が特許請求の範囲の文言と相違しない構造要素を有する場合、又は、実施例が、特許請求の範囲の文言とごくわずかな相違しかない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることが意図される。
【図１】
2020011295.tif 000003
【図２】
2020011295.tif 000004
【図３】
2020011295.tif 000005
【図４】
2020011295.tif 000006
【図５】
2020011295.tif 000007
【図６】
2020011295.tif 000008
【図７】
2020011295.tif 000009
【図８】
2020011295.tif 000010
【図９】
2020011295.tif 000011
【外国語明細書】
2020011295000001.pdf
2020011295000002.pdf
2020011295000003.pdf
2020011295000004.pdf