(57)【要約】【課題】より広い範囲の周波数の減衰においてより効率的である音響ライナを提供する。【解決手段】音響ライナ（１００，２００，３００）が、開放面（１２２）を有する一式のセルを定めている一式の仕切られた空洞（１２０，２２０，３２０）を有する支持層（１１０，２１０）と、開放面（１２２）を覆って閉じるように支持層（１１０，２１０）に動作可能に結合した第１の表面シート（１３１，２３１）と、一式の仕切られた空洞（１２０，２２０，３２０）のうちの少なくともいくつかの内部に位置する一式の内部セパレータ構造（１５０，２５０，３５０）とを含むことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面（１１１、２１１）と、間隔を空けて位置する第２の面（１１２、２１２）とを有するとともに、前記第１の面（１１１、２１１）と前記第２の面（１１２、２１２）との間を延びて一式のセルを定めている一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）を含んでおり、前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）は開放面（１２２）を有している支持層（１１０、２１０）と、
前記第２の面（１１２、２１２）の前記開放面（１２２）を覆って閉じるように前記支持層（１１０、２１０）に動作可能に結合した第１の表面シート（１３１、２３１）と、
前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）のうちの少なくともいくつかの空洞（１２０、２２０、３２０）の内部に位置する一式の内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）と、
を備えており、
１つの内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）が、前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）のうちの１つの空洞（１２０、２２０、３２０）の内部に位置し、前記１つの内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）は、前記１つの空洞（１２０、２２０、３２０）を互いに連通した複数の流体空洞（１５１、１５２、１５３、２５１、２５２）へと分割する、音響ライナ（１００、２００、３００）。
【請求項２】
一式の穿孔（１３４、２３４）を含んでおり、前記第１の面（１１１、２１１）の前記開放面（１２２）を覆うように前記支持層（１１０、２１０）に動作可能に結合した第２の表面シート（１３２、２３２）をさらに備える、請求項１に記載の音響ライナ（１００、２００、３００）。
【請求項３】
前記１つの内部セパレータ構造（１５０）は、３つの流体空洞（１５１、１５２、１５３）を形成するように構成された砂時計の形状の内部セパレータ構造（１５０）を備える、請求項１に記載の音響ライナ（１００）。
【請求項４】
前記１つの内部セパレータ構造（２５０、３５０）は、２つの流体空洞（２５１、２５２）を形成するように構成された円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）を備える、請求項１に記載の音響ライナ（２００、３００）。
【請求項５】
前記円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）の基部（２５５、３５５）は、前記支持層（１１０、２１０）の前記第２の面（１１２、２１２）に隣接する、請求項４に記載の音響ライナ（２００、３００）。
【請求項６】
前記円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）は、開放ネックを含む、請求項５に記載の音響ライナ（２００、３００）。
【請求項７】
前記円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）の基部（２５５、３５５）は、前記１つの空洞（２２０、３２０）の少なくとも１つの壁に交わる、請求項４に記載の音響ライナ（２００、３００）。
【請求項８】
前記支持層（１１０、２１０）は、ハニカムコアを含む、請求項１に記載の音響ライナ（１００、２００、３００）。
【請求項９】
前記一式の内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）は、前記支持層（１１０、２１０）と一体に形成される、請求項１に記載の音響ライナ（１００、２００、３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部構造を有する音響ライナに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響減衰パネルを、騒音を減らすために利用することができる。例えば、航空機は、タービンエンジンからの騒音の放射を低減するために、エンジンナセルに音響減衰パネルを備えることができる。音響減衰パネルは、一般に、セル状ハニカム型内部構造を囲むシートを含むサンドイッチ構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第９，６４３，３９２号明細書
【発明の概要】
【０００４】
一態様においては、音響ライナが、第１の面および間隔を空けて位置する第２の面を有するとともに、第１の面と第２の面との間を延びて一式のセルを定めている一式の仕切られた空洞を含んでおり、一式の仕切られた空洞は開放面を有している支持層と、第２の面の開放面を覆って閉じるように支持層に動作可能に結合した第１の表面シートと、一式の仕切られた空洞のうちの少なくともいくつかの空洞の内部に位置する一式の内部セパレータ構造と、を含む。１つの内部セパレータ構造が、一式の仕切られた空洞のうちの１つの空洞の内部に位置し、１つの内部セパレータ構造は、１つの空洞を互いに連通した複数の流体空洞へと分割する。
【０００５】
別の態様においては、航空機用エンジンアセンブリが、航空機用エンジンを囲むように構成され、外気への吸気口を定める入口部を有しており、航空機用エンジンアセンブリを通る環状の気流経路を少なくとも部分的に定めるナセルと、航空機用エンジンまたはナセルの少なくとも一方に動作可能に結合した音響パネルと、を含む。音響パネルは、第１の面および間隔を空けて位置する第２の面を有するとともに、第１の面と第２の面との間を延びて一式のセルを定めている一式の仕切られた空洞を含んでおり、一式の仕切られた空洞は開放面を有している支持層と、第２の面の開放面を覆って閉じるように支持層に動作可能に結合した第１の表面シートと、一式の仕切られた空洞のうちの少なくともいくつかの空洞の内部に位置する一式の内部セパレータ構造と、を含むことができる。１つの内部セパレータ構造が、一式の仕切られた空洞のうちの１つの空洞の内部に位置し、１つの内部セパレータ構造は、１つの空洞を互いに連通した複数の流体空洞へと分割する。
【０００６】
さらに別の態様においては、音響ライナの一部分を形成する方法が、第１の面と、間隔を空けて位置する第２の面とを有するとともに、第１の面と第２の面との間を延びて一式のセルを定めている一式の仕切られた空洞を含んでおり、一式の仕切られた空洞は開放面を有している支持層を形成するステップと、一式の仕切られた空洞のうちの少なくとも１つの空洞を、少なくとも１つの空洞内の内部セパレータ構造によって互いに連通した複数の容積に分割するステップと、第２の面の開放面を覆って閉じるように支持層の第２の面に表面シートを動作可能に結合させるステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】先行技術による典型的な音響パネルの側面断面図である。
【図２】先行技術による図１の音響パネルの斜視図であり、分かり易くするために一部分が除去されている。
【図３】本明細書に記載の種々の態様による音響パネルを有する航空機用エンジンアセンブリの概略図であり、分かり易くするために外側ナセルの一部分が切り取られている。
【図４】典型的な第１の態様による図３の音響パネルの側面断面図である。
【図５】図４の音響パネルの斜視図であり、分かり易くするために一部分が除去されている。
【図６】典型的な第２の態様による図３の音響パネルの斜視図であり、分かり易くするために一部分が除去されている。
【図７】図６の音響パネルの内部セパレータ構造を示している。
【図８】図６の音響パネルにおいて利用することができる内部セパレータ構造を示している。
【図９】典型的な第３の態様による図３の音響パネルを示している。
【図１０】図４および図６の音響パネルについて、吸収係数の周波数の関数としてのプロットを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示の態様は、音響パネルに関する。音響パネルは、さまざまな環境において吸音または騒音低減をもたらすように構成することが可能であり、典型的には、特定の音響周波数を減衰させるように調整することができる物理的パラメータを有する。音響パネルを、本明細書においては航空機エンジンの文脈において説明するが、音響パネルを、他の移動、非移動、陸上、空中、または海洋の用途など、さまざまな環境において利用できることを、理解できるであろう。
【０００９】
現代の航空機エンジンおよびナセルの構造は、典型的には、有孔の音響に面する外板を有している音響減衰パネル（音響ライナとも呼ばれる）を含む。図１が、先行技術による典型的な音響パネルの断面図を示している。音響パネル２は、無孔の裏側シート６と、有孔シートまたは表面シート８との間に配置された開放フレームワーク４を含む。開放フレームワーク４は、開放面を有する一式の仕切られた空洞またはセル９を有する支持層を形成する。開放フレームワーク４は、開放フレームワーク４の反対向きの前側および後ろ側に開放面を有する。このようにして、開放フレームワーク４は、開放フレームワーク４と、裏側シート６と、表面シート８との間の開放空間に一式のセル９を形成する。
【００１０】
図２により明確に示されているように、裏側シート６と表面シート８との間に配置された開放フレームワーク４によって形成されたセル９の各々は、開放フレームワーク４の形状および裏側シート６と表面シート８との間の間隔によって定められる所定の容積を有する。開放フレームワーク４は、セルが開放フレームワーク４によって形成された６つの壁と、裏側シート６によって形成された底壁と、表面シート８によって形成された上壁とを有するハニカム構造を含むことができる。裏側シート６は、空気を通さなくてよい。より具体的には、裏側シート６は、支持層または開放フレームワーク４によって開放フレームワーク４の表面シート８とは反対側に支持された無孔シートであってよい。このようにして、無孔シートは、開放フレームワーク４の後ろ側に位置し、後ろ側において開放面を閉じている。
【００１１】
選択されたセル９への空気の流入を可能にするために、表面シート８に穿孔を施し、入口を形成する所定のパターンの一式の穿孔１０を表面シート８に形成することができる。表面シート８を、穿孔１０が開放フレームワーク４の開放面に重なる関係となるように開放フレームワーク４によって支持し、音響共振器セル９を定める穿孔１０と空洞とのペアを形成することができる。有孔シートを、開放フレームワーク４上に直接支持することができる。あるいは、介在の層を利用することも可能である。表面シート８を、これに限られるわけではないが複合材料など、任意の適切な材料から形成することができる。穿孔１０は、面積が同一であっても、あるいは有孔シートの異なる領域において面積が異なっていてもよい。裏側シート６および表面シート８ならびに開放フレームワーク４を、裏側シート６および表面シート８ならびに開放フレームワーク４に継ぎ目が存在しないように形成することができる。
【００１２】
セル９は、音響共振器の一部分を形成することができる。例えば、穿孔１０の面積および表面シート８の厚さが、ヘルムホルツ共振器のネック部分を定めることができ、セル９の容積が、空洞容積を定めることができる。共振器を、音響共振器に進入するエンジン音に関連する所定の周波数を減衰させるように調律することができ、調律は、音響設計の分野の当業者であれば充分に理解している複数のプロセスによって行うことができる。ハニカムセル９は、六角形の形状の単一の層であってよく、あるいは典型的には隔壁として識別される多孔質層によって分離された同一または異なる形状の複数の層であってよい。さらに、連続気泡（ｏｐｅｎ  ｃｅｌｌ）の発泡体または同様の材料によって形成されたランダムなサイズのセルなど、六角形以外の他の形状も想定され得る。
【００１３】
一般的に上述した音響ライナは、航空機エンジンが生じさせた広帯域の騒音の一部のみを減衰させることができる。より大型のより低速で回転するファンを備えるより高バイパスのターボファンエンジンの出現によって、航空機用エンジンアセンブリの音響的特徴は、エンジン内の圧縮機またはタービン段からのより高い周波数に加えて、ファンアセンブリからのより低い音響周波数に向かう傾向である。そのような航空機用エンジンアセンブリは、複数の周波数ピークを含む広帯域の騒音を生じさせる。これは、航空機およびエンジンの性能の改善を常に追求する状況にとって不利である。
【００１４】
本開示の態様は、航空機用エンジンアセンブリの場合において、エンジンの設置を最適化し、全体としてのサイズを減らし、生じる空力抵抗を低減することができるより軽量かつより薄い広帯域の減衰のためのより効率的な音響パネルを提供する。本開示の態様は、あらゆる環境において利用可能であるが、本明細書においては、航空機エンジンに関して利用されるものとして説明される。本明細書において使用されるとき、方向についてのあらゆる言及（例えば、半径方向、軸方向、近位、遠位、上部、下部、上方、下方、左、右、横方向、前部、後部、頂部、底部、上に、下に、垂直、水平、時計回り、反時計回り、上流、下流、前方、後方、など）は、本開示の読者の理解を助けるための識別目的のためだけに使用され、とくには本開示の位置、方向、または使用に関して、限定を生じさせるものではない。接続についての言及（例えば、取り付けられる、結合される、接続される、および接合される）は、広く解釈されるべきであり、別段の指示がない限り、１群の要素間の中間部材および要素間の相対移動を含むことができる。このように、接続についての言及は、２つの要素が直接に接続されて互いに固定された関係にあることを、必ずしも意味しない。例示される図面は、あくまでも説明を目的とするものであり、添付の図面に反映される寸法、位置、順序、および相対サイズは、さまざまに変更可能である。
【００１５】
本明細書において使用されるとき、要素の「組」または「一式」という用語は、１つだけを含む任意の数の要素を指すことができる。さらに、「広帯域の騒音」という用語は、そのエネルギが広範囲の周波数にわたって分布する音響雑音を指す。
【００１６】
図３が、タービンエンジン１２と、ファンアセンブリ１３と、ナセル１４とを有する航空機用エンジンアセンブリ１１の典型的な環境を示している。ナセル１４の一部分が、分かり易くするために切除されている。ナセル１４は、タービンエンジン１２を囲んでおり、外気へと開いた吸気口１９を定める入口部１７と、航空機用エンジンアセンブリ１１を通って矢印１８によって概略的に示されるとおりのおおむね前方から後方へのバイパス気流経路を定める環状の気流経路または環状のバイパスダクト１６とを有する。タービンエンジン１２は、環状のファンケース２３と、逆推力装置（図示せず）の後方ダクト２５とを含むファン部分２１を有することができる。ファン部分２１を、ナセル１４内に設けることができ、ファン部分２１は、吸気口１９に連通する。環状の音響パネルまたは音響ライナ１００を、ナセル１４の少なくとも一部の内部に設けることができる。これに限られるわけではないが、例として、音響ライナは、吸気口１９、ファンケース２３、および後方ダクト２５に示されている。音響ライナ１００は、航空機用エンジンアセンブリ１１内の騒音を減衰させるように構成され、通過空気流を定める。
【００１７】
本開示の一態様によれば、図４が、図３の環状音響ライナ１００の一部分の断面図を示している。第１の面１１１と、第１の面１１１から間隔を空けて位置する第２の面１１２とを有する支持層１１０が含まれる。支持層１１０は、これらに限られるわけではないが、アルミニウム、ノーメックス、ガラス繊維、耐食鋼、チタン、熱可塑性材料、または熱硬化性複合材料など、任意の適切な材料を含むことができる。一式の仕切られた空洞１２０が、第１の面１１１と第２の面１１２との間を延びており、空洞１２０は、第１および第２の面１１１、１１２に開放面１２２を有することができる（図５にさらに詳しく示される）。
【００１８】
仕切られた空洞１２０を、第２の表面シート１３２と第１の表面シート１３１との間に配置されたハニカム形状のフレームワークなどの開放フレームワーク１４０によって形成することができる。仕切られた空洞１２０の各々は、開放フレームワーク１２１の形状および第２の表面シート１３２と第１の表面シート１３１との間の間隔によって定められる所定の容積を有することができる。
【００１９】
第１の表面シート１３１を、第１の表面シート１３１が第２の面１１２上の開放面１２２を覆って閉じるように、支持層１１０に動作可能に結合させることができる。第２の表面シート１３２を、第１の面１１１上の開放面１２２を覆うように、支持層１１０に動作可能に結合させることができる。随意により、第２の表面シート１３２は、一式の仕切られた空洞１２０に連通する一式の穿孔１３４を含むことができる。図４の例において、一式の穿孔１３４を、図示のように一式の空洞１２０のすべての空洞に穿孔１３４が設けられるように、一式の空洞１２０に相関させることができると考えられる。あるいは、各々の空洞１２０に複数の穿孔１３４を連通させてもよい。またさらに、空洞に連通する穿孔の数は、さまざまであってよい。
【００２０】
一式の内部セパレータ構造１５０が、一式の空洞１２０のうちの少なくともいくつかに含まれてよい。より具体的には、図示のように、１つの内部セパレータ構造１５０を１つの空洞１２０内に配置することができる。内部セパレータ構造１５０は、任意の数の空洞１２０に含まれてよく、例えば、内部セパレータ構造１５０を、空洞１２０の一部またはすべてに配置することができる。内部セパレータ構造１５０は、空気などの流体が内部セパレータ構造の一方側から他方側へと移動できるように、膜、可撓メッシュ、または局所的に穿孔された材料を含むことができる。内部セパレータ構造１５０を、空洞１２０と一体に形成でき、あるいは内部セパレータ構造１５０を、図４に示されるように空洞１２０内に配置される別個のインサートとして形成できると考えられる。
【００２１】
内部セパレータ構造１５０は、任意の適切な形状、外形、輪郭、または高さを有することができ、その例として、半球形状、平坦パネル、または湾曲パネルが挙げられる。例えば、図４において、内部セパレータ構造１５０は、開いた上部および下部を有する砂時計形状を有するものとして図示されている。典型的な内部セパレータ構造１５０は、空洞１２０を、第１の容積Ｖ１を有する第１の流体空洞１５１、第２の容積Ｖ２を有する第２の流体空洞１５２、および第３の容積Ｖ３を有する第３の流体空洞１５３として示されている複数の流体空洞に分割する。幅１５６を有するネック１５４を、図示の典型的な砂時計形状を有する内部セパレータ構造１５０の最も狭い地点に定めることができる。
【００２２】
さらに、空洞１２０は、ネック部を定めるネック１５４と、空洞容積を定める第２の容積Ｖ２とを有する上述のとおりのヘルムホルツ共振器などの音響共振器の一部分を形成することができる。これに限られるわけではないが、一例においては、ネック１５４の幅１５６、第１の容積Ｖ１および第２の容積Ｖ２の相対的なサイズ、あるいは第３の容積Ｖ３のサイズを変えるなどにより、共振器を、音響共振器に進入するエンジン音に関連する所定の周波数を減衰させるように調律することができる。このようにして、セパレータ構造１５０を、特定の周波数または広帯域の騒音を減衰させるように調律することができる。
【００２３】
ファンアセンブリ１３の近くの環境に存在する音響周波数は、ファンアセンブリ１３から遠く離れた環境に存在する音響周波数とは異なる可能性があり、ネック１５４の幅１５６、第１の容積Ｖ１の第２の容積Ｖ２に対する比、または音響ライナ１００の全体の厚さ１６０などの物理的態様を、音響ライナ１００の配置場所に応じた種々の音響周波数を減衰させるように調整することができる。例示の目的で、図３が、音響ライナ１００のファンアセンブリ１３から遠い部分１７１について、この領域の音響周波数を減衰させるための減らされた全体の厚さ１６０で示している。音響周波数は、周方向においてもさまざまである可能性があり、音響ライナ１００の第２の部分１７２（図３）が、たとえ部分１７１、１７２がファン１３から同じ軸方向距離に位置する場合でも、部分１７１とは異なる音響減衰の要件を有する可能性がある。例示として、部分１７１，１７２は、それらの異なる全体の厚さ１６０に基づいて異なる音響減衰を達成することができるが、音響減衰特性を、上述のようにネックの幅１５６または容積比などの他の物理的態様によって達成してもよいことを、理解すべきである。
【００２４】
ここで図５を参照すると、仕切られた空洞１２０が、フレームワーク１４０によって形成されたハニカム形状を有するものとして示されている。ハニカム形状における仕切られた空洞１２０は、開放フレームワーク１４０によって形成された６つの壁と、第２の表面シート１３２によって形成された底壁と、第１の表面シート１３１によって形成された上壁とを有することができる。あるいは、上部を開くことも可能である。第１および第２の容積Ｖ１、Ｖ２がネック１５４によって連通でき、第３の容積Ｖ３が砂時計形状の内部セパレータ構造１５０を囲むことを、理解できるであろう。さらに、内部セパレータ構造１５０が有孔材料またはメッシュ材料を含み、あるいは内部セパレータ構造１５０が開いたネックまたは不連続なネック１５４を含む例において、第３の容積Ｖ３を第１または第２の容積Ｖ１、Ｖ２に連通させることができると考えられる。
【００２５】
一式の穿孔１３４が、空洞１２０への空気の進入を可能にするための所定のパターンの入口を形成することができる。図５の例において、穿孔１３４は、同一の面積、間隔、および幾何学的形状を有するものとして示されているが、必ずしもそのようである必要はない。さらに、一式の穿孔１３４は、所与の空洞１２０の上方にいくつかの穿孔１３４を有するものとして示されている。やはり、任意の数の穿孔１３４を空洞に連通させることができ、その数は、必ずしもすべての空洞について同一である必要はない。穿孔１３４は、必要に応じ、有孔シートのさまざまな領域において、円形、楕円形、長方形、または不規則など、面積、間隔、または幾何学的形状がさまざまであってよいことを、理解できるであろう。
【００２６】
動作時に、エンジン１１（図３）を通って流れる空気は、一式の穿孔１３４を通って流れ、選択された空洞１２０に進入することができる。内部セパレータ構造１５０は、空洞１２０内の空気を、共振空洞Ｖ２の特製の形状に基づく予め選択された周波数において共振させることができる一方で、この予め選択された周波数の外側の他の音響周波数は、共振することができず、したがって減衰させられることがない。図１の典型的な先行技術のパネルにおいては、空洞の容積全体が単一の共振空洞を形成するところ、空洞１２０の分割された空洞容積Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、内部セパレータ構造１５０の位置を変えることによって調整することが可能である。このようにして、内部セパレータ構造１５０は、空洞１２０の内部の幾何学的可変性を提供し、音波を吸収するための追加の空洞を提供し、したがって特定の音響周波数を減衰させる能力を改善することができる。
【００２７】
図６を参照すると、タービンエンジン１１は、音響パネル１００に加え、あるいは音響パネル１００に代えて、別の音響パネル２００を含むことができる。音響パネル２００は、音響パネル１００に類似しており、したがって同様の部分は、１００だけ増やした同様の数字によって識別され、第１の態様の同様の部分の説明が、特段の指示がない限り、第２の態様にも当てはまると理解される。
【００２８】
音響パネル２００は、第１の表面シート２３１と、一式の穿孔２３４を有する第２の表面シート２３２と、支持層２１０に形成された一式の仕切られた空洞２２０とを含む。支持層２１０は、第１の面２１１および第２の面２１２を含み、図示のように第１および第２の表面シート２３１，２３２の間を延びる内部フレームワーク２４０も形成する。一式の内部セパレータ構造２５０が、一式の空洞２２０のうちの少なくともいくつかの空洞の内部に含まれてよい。より具体的には、１つの内部セパレータ構造２５０を１つの空洞２２０の内部に配置することができ、任意の数の空洞２２０が、内部セパレータ構造２５０を含むことができる。
【００２９】
１つの相違点は、内部セパレータ構造２５０が、開いた頂部を有する切頭円錐など、円錐台の形状または外形を有するものとして図６に示されていることである。このようにして、この代案の内部セパレータ構造２５０は、空洞２２０を、内側容積Ｖｉを有する内側流体空洞２５１および外側容積Ｖｏを有する外側流体空洞２５２に分割する。内部セパレータ構造２５０の基部２５５を、図示のように空洞２２０の少なくとも１つの壁に交わらせて、支持層２１０の第２の面２１２に隣接して配置することができる。第１の表面シート２３１を、図４における説明と同様に、フレームワーク２４０によって形成された支持層２１０の第２の面２１２に隣接させて配置できることを、理解できるであろう。
【００３０】
仕切られた空洞２２０は、開放フレームワーク２４０によって形成された６つの壁と、第２の表面シート２３２によって形成された底壁と、第１の表面シート２３１によって形成された上壁とを備えるハニカム形状を有することができる。内側および外側容積Ｖｉ、Ｖｏを開口２５４によって連通させることができ、外側容積Ｖｏが円錐台形状の内部セパレータ構造２５０を取り囲むことを、理解できるであろう。さらに、内部セパレータ構造２５０が有孔材料またはメッシュ材料を含む例では、外側容積Ｖｏを内側容積Ｖｉに連通させることができると考えられる。
【００３１】
ここで図７を参照すると、円錐台形状の内部セパレータ構造が、３つの構成にて示されている。第１の構造２５０Ａは、直径２５６を有する第１の開口２５４Ａと、第１の高さ２５８Ａとを有することができる。第２の構造２５０Ｂは、第２の直径２５６Ｂを有する開口２５４Ｂと、第１の高さ２５８Ａよりも大きくてよい第２の高さ２５８Ｂとを有することができる。第３の構造２５０Ｃは、第１の開口２５６Ａよりも大きい第３の直径２５６Ｃを有する第３の開口２５４Ｃと、第１の高さ２５８Ａよりも小さい第３の高さ２５８Ｃとを有することができる。
【００３２】
空洞２２０（図６）において利用される内部セパレータ構造２５０は、すべてが同一の高さまたは開口の直径を有することができ、あるいは高さおよび開口の直径が、所望のとおりに音響パネル２００において所定のパターンで変化してよいことを、理解できるであろう。
【００３３】
上述したように、空洞２２０は、広帯域の騒音を含むさまざまな音響周波数を減衰させるように調律することができる音響共振器を形成することができる。空洞２２０は、ネック部を定める開口２５６と、空洞容積を定める内側容積Ｖｉとを有する上述のとおりのヘルムホルツ共振器などの音響共振器の一部分を形成することができる。調律を、内部セパレータ構造２５０の開口の直径２５８または高さ２５４を変えることによって達成することができ、前述のように、セル２２０を、先行技術の音響パネルと比較して、内部セパレータ構造２５０によってより正確に調律することができる。さらに、少なくとも１つの空洞２２０が内部セパレータ構造を含まずに空であってよく、このやり方で、内部セパレータ構造を含むセルおよび内部セパレータ構造を含まないセルのパターンを使用して、騒音の減衰のために音響パネルを調律することができる。
【００３４】
上記例示の態様は、内部セパレータ構造を、円柱形または矩形を含む他の形状を有するセルを含む単一のハニカムセルへと設置される単一の構成にて製造できることを示している。ここで図８を参照すると、内部セパレータ構造２５０を複数のセルグループにて製造し、第１の表面シート２３１と一体に形成することも可能であると考えられる。グループ化されたセパレータ構造は、セルごとに形状が違ってもよく、あるいはナセルの一領域と他の領域とで形状が違ってもよく、円錐台、砂時計、または他のセパレータ形状の組み合わせを、所与のグループ化にて利用することが可能である。さらに、内部セパレータ構造を、これらに限られるわけではないが、アルミニウム、ノーメックス、ガラス繊維、耐食鋼、チタン、熱可塑性材料、または熱硬化性複合材料など、開放層セルと同じ材料から製造することができ、セパレータを、セル製造プロセスにおいてセル内に形成することができる。
【００３５】
あるいは、内部セパレータ構造を、セル製造プロセスとは別のプロセスを用いて製造し、開放支持層セルへと挿入することができる。セパレータを、プレス成形、射出または他の成形技術、熱ドレープ形成、または付加製造などの既存の製造プロセスを利用して製造することができると考えられる。
【００３６】
図９が、タービンエンジン１１が、音響パネル２００に加え、あるいは音響パネル２００に代えて、別の音響パネル３００を含むことができることを示している。音響パネル３００は、音響パネル２００に類似しており、したがって同様の部分は、さらに１００だけ増やした同様の数字によって識別され、第１の態様の同様の部分の説明が、特段の指示がない限り、第２の態様にも当てはまると理解される。
【００３７】
音響パネル３００は、ハニカム形状または六角形形状を有するものとして図示されている一式の仕切られた空洞３２０を含むことができる。半球の形状または外形を有する内部セパレータ構造３５０を、図示のように空洞３２０内に配置することができる。セパレータ構造３５０は、直径３５６を有する上部開口３５４を含むことができ、半球形セパレータ構造３５０の曲率半径でもある高さ３５８をさらに含むことができる。上述のように、セパレータ構造３５０は、空洞を少なくとも２つの容積に分割することができ、所望に応じて有孔材料またはメッシュ材料を備えることができる。さらに、内部セパレータ構造３５０の基部３５５を、図示のように空洞２２０の少なくとも１つの壁と交わるように配置することができる。
【００３８】
本明細書に記載の音響パネルが、音響パネル内の仕切られた空洞の容積を任意の所望の数の部分容積へと細分化できるように、任意の所望の外形または形状を有してよい内部セパレータ構造を含むことができることを、理解できるであろう。砂時計、円錐台、および半球の形状にて示されているが、本開示の技術的思想におけるセパレータ構造について、多数の外形、形状、または変種を利用できることを理解すべきである。
【００３９】
図１０を参照すると、プロット４００が、音響周波数の関数としての吸収係数の関数を示している。音響パネルの吸収係数を、式（１）で
【００４０】
【数１】
2019061229.tif 000003
と定義することができ、これは、音響の減衰の量に関係し、０．０が０％の減衰に相関し、１．０が１００％の減衰に相関する。砂時計のプロット４０２は、砂時計形状の内部セパレータ構造１５０を有する音響パネル１００によってもたらされる音響減衰の一例を示している。円錐形のプロット４０４は、円錐台形状の内部セパレータ構造２５０を有する音響パネル２００によってもたらされる音響減衰の一例を示し、従来のプロット４０６は、従来からの音響ライナを示す先行技術のパネル２によってもたらされる音響減衰の一例を示している。従来のプロット４０６が、約２．８ｋＨｚまでは高い吸収レベル（８５％を超える）を有し、より高い周波数で急速に吸収が低下することを、見て取ることができる。砂時計のプロット４０２は、約１．６ｋＨｚ以上の周波数について高い（８０％を超える）レベルの吸収を示し、円錐のプロット４０４は、示された周波数スペクトルの全体にわたって約４０％のより低いが変化しないレベルの吸収を示す。さらに、約３．６ｋＨｚを超える周波数において、砂時計のプロット４０２および円錐のプロット４０４の両方が、従来のプロット４０６よりも高い吸収レベルを有することも、見て取ることができる。
【００４１】
「安定」を、減衰の変動が最大０．２、すなわち２０％までである減衰係数を指すものと定義し、「有効」を、０．３すなわち３０％の減衰よりも大きい吸収係数を指すものと定義すると、図示の例において、以下を見て取ることができる。
【００４２】
・砂時計のプロット４０２の吸収係数は、約１．７〜６．４ｋＨｚの周波数において安定かつ有効である。
【００４３】
・円錐のプロット４０４の吸収係数は、約０．０〜５．８ｋＨｚの周波数において安定かつ有効である。
【００４４】
・従来のプロット４０６の吸収係数は、約０．０〜２．８ｋＨｚの周波数において安定かつ有効である。
【００４５】
したがって、内部セパレータ構造１５０，２５０が、従来からの音響パネルと比較して、安定かつ有効な吸収係数を有するより広い周波数範囲を有する改善された音響減衰性能を提供することが理解されよう。また、上述の内部セパレータ構造または代案の内部セパレータ構造を単一の音響パネルへと組み合わせてさまざまな程度の吸収を提供できることも理解されよう。例えば、これらに限られるわけではないが、異なる種類のセルが所定のパターンで交互に位置するなど、単一の音響パネルが、これらに限られるわけではないが砂時計の形状および円錐台の形状の内部セパレータ構造を所望に応じて隣接するセルに含んでいる内部セパレータ構造を含むことができ、あるいは単一の音響パネルが、内部セパレータ構造を有さない伝統的なセルと砂時計および円錐台の内部セパレータ構造を含むセルとの組み合わせを含むことができる。
【００４６】
上述の開示の態様は、提案される音響パネルが従来からの音響パネルと比較してより直線的な音響減衰プロファイルを有し、したがってより広い範囲の周波数の減衰においてより効率的であるなど、さまざまな利点を提供する。セパレータを、異なる周波数をより良好に減衰させるように幾何学的形状の変更によって容易に調律することができる。本開示は、利用可能な解決策の数が限られている商業環境において複数の周波数を減衰させる新たな方法を提案する。加えて、本明細書に記載のセパレータは、既存のコア形状に容易に適用可能であり、したがって製造コストを低減することができる。
【００４７】
これまでに説明されていない限りにおいて、種々の実施形態の異なる特徴および構造を、所望に応じて互いに組み合わせて使用することができる。或る特徴が、必ずしもすべての実施形態には示されていないかもしれないが、それは説明を簡潔にするためであり、存在しなくてもよいとの解釈を意味しない。したがって、異なる実施形態の種々の特徴を所望のとおりに混合し、あるいは結合させて新たな実施形態を形成することが、そのような新たな実施形態が明示的に説明されているか否かにかかわらず可能である。本明細書に記載の特徴のすべての組み合わせまたは置き換えが、本開示に包含される。
【００４８】
本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
［実施態様１］
第１の面（１１１、２１１）と、間隔を空けて位置する第２の面（１１２、２１２）とを有するとともに、前記第１の面（１１１、２１１）と前記第２の面（１１２、２１２）との間を延びて一式のセルを定めている一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）を含んでおり、前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）は開放面（１２２）を有している支持層（１１０、２１０）と、
前記第２の面（１１２、２１２）の前記開放面（１２２）を覆って閉じるように前記支持層（１１０、２１０）に動作可能に結合した第１の表面シート（１３１、２３１）と、
前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）のうちの少なくともいくつかの空洞（１２０、２２０、３２０）の内部に位置する一式の内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）と、
を備えており、
１つの内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）が、前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）のうちの１つの空洞（１２０、２２０、３２０）の内部に位置し、前記１つの内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）は、前記１つの空洞（１２０、２２０、３２０）を互いに連通した複数の流体空洞（１５１、１５２、１５３、２５１、２５２）へと分割する、音響ライナ（１００、２００、３００）。
［実施態様２］
一式の穿孔（１３４、２３４）を含んでおり、前記第１の面（１１１、２１１）の前記開放面（１２２）を覆うように前記支持層（１１０、２１０）に動作可能に結合した第２の表面シート（１３２、２３２）をさらに備える、実施態様１に記載の音響ライナ（１００、２００、３００）。
［実施態様３］
前記１つの内部セパレータ構造（１５０）は、３つの流体空洞（１５１、１５２、１５３）を形成するように構成された砂時計の形状の内部セパレータ構造（１５０）を備える、実施態様１に記載の音響ライナ（１００）。
［実施態様４］
前記１つの内部セパレータ構造（２５０、３５０）は、２つの流体空洞（２５１、２５２）を形成するように構成された円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）を備える、実施態様１に記載の音響ライナ（２００、３００）。
［実施態様５］
前記円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）の基部（２５５、３５５）は、前記支持層（１１０、２１０）の前記第２の面（１１２、２１２）に隣接する、実施態様４に記載の音響ライナ（２００、３００）。
［実施態様６］
前記円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）は、開放ネックを含む、実施態様５に記載の音響ライナ（２００、３００）。
［実施態様７］
前記円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）の基部（２５５、３５５）は、前記１つの空洞（２２０、３２０）の少なくとも１つの壁に交わる、実施態様４に記載の音響ライナ（２００、３００）。
［実施態様８］
前記支持層（１１０、２１０）は、ハニカムコアを含む、実施態様１に記載の音響ライナ（１００、２００、３００）。
［実施態様９］
前記一式の内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）は、前記支持層（１１０、２１０）と一体に形成される、実施態様１に記載の音響ライナ（１００、２００、３００）。
［実施態様１０］
航空機用エンジンアセンブリ（１１）であって、
航空機用エンジンを囲むように構成され、外気への吸気口（１９）を定める入口部（１７）を有しており、当該航空機用エンジンアセンブリ（１１）を通る環状の気流経路を少なくとも部分的に定めるナセル（１４）と、
前記航空機用エンジンまたは前記ナセル（１４）の少なくとも一方に動作可能に結合した音響パネル（１００、２００、３００）と、
を備えており、
前記音響パネル（１００、２００、３００）は、
第１の面（１１１、２１１）と、間隔を空けて位置する第２の面（１１２、２１２）とを有するとともに、前記第１の面（１１１、２１１）と前記第２の面（１１２、２１２）との間を延びて一式のセルを定めている一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）を含んでおり、前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）は開放面（１２２）を有している支持層（１１０、２１０）と、
前記第２の面（１１２、２１２）の前記開放面（１２２）を覆って閉じるように前記支持層（１１０、２１０）に動作可能に結合した第１の表面シート（１３１、２３１）と、
前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）のうちの少なくともいくつかの空洞（１２０、２２０、３２０）の内部に位置する一式の内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）と、
を備え、
１つの内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）が、前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）のうちの１つの空洞（１２０、２２０、３２０）の内部に位置し、前記１つの内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）は、前記１つの空洞（１２０、２２０、３２０）を互いに連通した複数の流体空洞（１５１、１５２、１５３、２５１、２５２）へと分割する、航空機用エンジンアセンブリ（１１）。
［実施態様１１］
一式の穿孔（１３４、２３４）を含んでおり、前記第１の面（１１１、２１１）の前記開放面（１２２）を覆うように前記支持層（１１０、２１０）に動作可能に結合した第２の表面シート（１３２、２３２）をさらに備え、前記一式の穿孔（１３４、２３４）のうちの少なくとも１つの穿孔（１３４、２３４）は、前記１つの空洞（１２０、２２０、３２０）に連通する、実施態様１０に記載の航空機用エンジンアセンブリ（１１）。
［実施態様１２］
前記１つの内部セパレータ構造（１５０）は、前記１つの空洞（１２０）内に３つの流体空洞（１５１、１５２、１５３）を形成するように構成された砂時計の形状の内部セパレータ構造（１５０）を備える、実施態様１０に記載の航空機用エンジンアセンブリ（１１）。
［実施態様１３］
前記１つの内部セパレータ構造（２５０、３５０）は、前記１つの空洞（２２０、３２０）内に２つの流体空洞（２５１、２５２）を形成するように構成された円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）を備える、実施態様１０に記載の航空機用エンジンアセンブリ（１１）。
［実施態様１４］
前記円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）の基部（２５５、３５５）は、前記支持層（１１０、２１０）の前記第２の面（１１２、２１２）に隣接する、実施態様１３に記載の航空機用エンジンアセンブリ（１１）。
［実施態様１５］
前記円錐台または半球の形状の内部セパレータ構造（２５０、３５０）は、開放ネックを含む、実施態様１４に記載の航空機用エンジンアセンブリ（１１）。
［実施態様１６］
前記一式の内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）は、前記支持層（１１０、２１０）と一体に形成される、実施態様１０に記載の航空機用エンジンアセンブリ（１１）。
［実施態様１７］
音響ライナ（１００、２００、３００）の一部分を形成する方法であって、
第１の面（１１１、２１１）と、間隔を空けて位置する第２の面（１１２、２１２）とを有するとともに、前記第１の面（１１１、２１１）と前記第２の面（１１２、２１２）との間を延びて一式のセルを定めている一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）を含んでおり、前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）は開放面（１２２）を有している支持層（１１０、２１０）を形成するステップと、
前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）のうちの少なくとも１つの空洞（１２０、２２０、３２０）を、該少なくとも１つの空洞（１２０、２２０、３２０）内の内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）によって互いに連通した複数の容積に分割するステップと、
前記第２の面（１１２、２１２）の前記開放面（１２２）を覆って閉じるように前記支持層（１１０、２１０）の前記第２の面（１１２、２１２）に表面シート（１３１、２３１）を動作可能に結合させるステップと、
を含む方法。
［実施態様１８］
前記少なくとも１つの空洞（１２０、２２０、３２０）を分割するステップは、前記少なくとも１つの空洞（１２０、２２０、３２０）内に内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）を配置するステップを含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様１９］
前記内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）を配置するステップは、前記少なくとも１つの空洞（１２０、２２０、３２０）内で前記内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）を膨張させるステップを含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様２０］
前記少なくとも１つの空洞（１２０、２２０、３２０）を分割するステップは、前記内部セパレータ構造（１５０、２５０、３５０）を前記支持層（１１０、２１０）と一緒に付加製造または成形するステップを含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様２１］
有孔表面シート（１３２、２３２）を、該表面シート（１３２、２３２）で前記第１の面（１１１、２１１）の前記開放面（１２２）を覆い、かつ該有孔表面シート（１３２、２３２）の少なくとも１つの穿孔（１３４、２３４）が前記一式の仕切られた空洞（１２０、２２０、３２０）のうちの一空洞に連通するように、前記支持層（１１０、２１０）の前記第１の面（１１１、２１１）に動作可能に結合させるステップ
をさらに含む実施態様１７に記載の方法。
【符号の説明】
【００４９】
２  音響パネル（先行技術）
４  開放フレームワーク（先行技術）
６  無孔の裏側シート（先行技術）
７  穿孔（先行技術）
８  有効の表面シート（先行技術）
９  セル（先行技術）、音響共振器セル、ハニカムセル
１０  穿孔（先行技術）
１１  航空機用エンジンアセンブリ、タービンエンジン
１２  タービンエンジン
１３  ファンアセンブリ、ファン
１４  ナセル
１６  環状のバイパスダクト
１７  入口部
１８  矢印
１９  吸気口
２１  ファン部分
２３  環状のファンケース
２５  後方ダクト
１００  音響パネル／ライナ、環状音響ライナ
１１０  支持層
１１１  第１の面
１１２  第２の面
１２０  空洞
１２１  開放フレームワーク
１２２  開放面
１３１  第１の表面シート
１３２  第２の表面シート
１３４  一式の穿孔
１４０  開放フレームワーク
１５０  内部セパレータ構造
１５１  第１の流体空洞
２５４Ｂ  第２の開口
２５４Ｃ  第３の開口
２５５  基部
２５６  幅、開口
２５６Ａ  第１の直径
２５６Ｂ  第２の直径
２５６Ｃ  第３の直径
２５８  高さ
２５８Ａ  第１の高さ
２５８Ｂ  第２の高さ
２５８Ｃ  第３の高さ
３００  音響パネル／ライナ
３２０  空洞
３５０  内部セパレータ構造、半球形セパレータ構造
３５４  ネック、上部開口
３５５  基部
３５６  幅
３５８  高さ
４００  プロット
４０２  砂時計のプロット
４０４  円錐のプロット
４０６  従来のプロット
Ｖｉ  内側容量
Ｖｏ  外側容積
Ｖ１  第１の容積、空洞容積
Ｖ２  第２の容積、空洞容積
Ｖ３  第３の容積、空洞容積
１５２  第２の流体空洞
１５３  第３の流体空洞
１５４  ネック
１５６  幅
１６０  ライナ全体の厚さ
１７１  部分
１７２  第２の部分
２００  音響パネル／ライナ
２１０  支持層
２１１  第１の面
２１２  第２の面
２２０  空洞、セル
２３１  第１の表面シート
２３２  第２の表面シート
２３４  一式の穿孔
２４０  開放フレームワーク、内部フレームワーク
２５０  内部セパレータ構造
２５０Ａ  第１の構造
２５０Ｂ  第２の構造
２５０Ｃ  第３の構造
２５１  内側流体空洞
２５２  外側流体空洞
２５４  ネック、開口、高さ
２５４Ａ  第１の開口
２５４Ｂ  開口
２５４Ｃ  第３の開口
【図１】
2019061229.tif 000004
【図２】
2019061229.tif 000005
【図３】
2019061229.tif 000006
【図４】
2019061229.tif 000007
【図５】
2019061229.tif 000008
【図６】
2019061229.tif 000009
【図７】
2019061229.tif 000010
【図８】
2019061229.tif 000011
【図９】
2019061229.tif 000012
【図１０】
2019061229.tif 000013
【外国語明細書】
2019061229000001.pdf