(57)【要約】本発明による調整可能な吸音システムは、機体詰物領域、主要防音ブランケット領域、内装トリムパネル領域、およびハードトリム領域を含み、これらは、航空機外板を覆って層状に構成される。航空機に特有の音響特性に合わせて各領域の材料を特別にあつらえる、すなわち「チューニングする」ことによって、従来の普遍的な音処理による吸音よりも顕著に向上した吸音を実現させる。
2008532826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体フレーム部材に隣接して取付けられた機体詰物領域と、
前記機体フレーム部材に取付けられて、前記機体詰物領域を少なくとも部分的に覆う主要防音ブランケット領域と、
前記機体フレーム部材に取付けられて、前記主要防音ブランケット領域を少なくとも部分的に覆う内装トリムパネル領域と、
を備えることを特徴とする航空機キャビンの吸音システム。
【請求項２】
前記内装トリムパネルが、内部骨格部材に取付けられ、前記内部骨格部材は、前記機体フレーム部材に取付けられていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記機体詰物領域が、発泡体部分と、前記発泡体部分を覆って結合された質量バリア層と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記主要防音ブランケット領域が、前記航空機で発生する特有の音響出力に合わせて、層の厚さおよび密度を調整された材料層を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記内装トリムパネル領域が、複合コアに取付けられて分離層を少なくとも部分的に囲む質量バリア層を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記質量バリア層の質量が、前記航空機で発生する特有の音響出力に合わせて調整されることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記分離層の厚さが、前記航空機で発生する特有の音響出力に合わせて調整されることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記複合コアの材料が、前記航空機で発生する特有の音響出力に合わせて選択されることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
（１）航空機で発生する特有の音響出力に合わせて複数の吸音システム領域を調整するステップ、
を備えることを特徴とする航空機キャビン内での吸音方法。
【請求項１０】
前記ステップ（１）が、航空機外板に対して層状の配置で複数の吸音システム領域を配置することをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（１）が、前記航空機で発生する特有の音響出力に合わせて、主要防音ブランケット領域の材料層の厚さおよび密度を調整することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（１）が、前記航空機で発生する特有の音響出力に合わせて、内装トリムパネル領域の質量バリア層を調整することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップ（１）が、前記航空機で発生する特有の音響出力に応じて、内装トリムパネル領域のコア複合材料を選択することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記航空機で発生する特有の音響出力に応じて、内装トリムパネル領域のコア複合材料を選択することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記コア複合材料に応じて、前記内装トリムパネル領域の外板を選択することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
航空機部分であって、
空所を画定する多数のフレーム部材を有する機体構成要素と、
前記多数のフレーム部材に密に嵌る発泡体部分と、
前記多数のフレーム部材に取付けられた質量バリア層と、
前記機体フレーム部材に取付けられて前記機体詰物領域を少なくとも部分的に覆う主要防音ブランケット領域であって、前記航空機部分で発生する特有の音響出力に合わせて、層の厚さおよび密度を調整された材料層を含む主要防音ブランケット領域と、
前記機体フレーム部材に取付けられて前記主要防音ブランケット領域を少なくとも部分的に覆う内装トリムパネル領域であって、この内装トリムパネル領域は、複合コアに取付けられて分離層を少なくとも部分的に囲む質量バリア層を含み、この質量バリア層は、前記航空機部分で発生する特有の音響出力に合わせて質量を調整されてなる内装トリムパネル領域と、
を備えることを特徴とする航空機部分。
【請求項１７】
前記内装トリムパネルが内部骨格部材に取付けられ、前記内部骨格部材が前記多数のフレーム部材のうち垂直機体フレーム部材に取付けられることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機キャビンの騒音低減に関し、詳しくは、特定の航空機の型に合わせて特異的に調整される吸音システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音は、さまざまな騒音源から航空機キャビンに広がる。最も一般的な騒音源は、機内または機外に取付けられた、トランスミッション、エンジン、または回転翼システム等の、動的構成要素である。キャビンの他の騒音源は、航空機の様々な胴体構成要素を通る空気流である。これらの構成要素は、航空機内で振動を発生させ、この振動は、機体を通って伝搬し、キャビン内に広がる。
【０００３】
回転翼機のキャビンにおいて騒音が特に問題となる理由は、回転翼システムおよびトランスミッションシステムが、かなりの量の振動を機体構造に直接的に生み出すからである。ヘリコプタキャビンの主な騒音問題の１つは、メイントランスミッションからくるギアの高周波の甲高い騒音に囲まれていることである。この結果、一般に約３５０Ｈｚから約４０００Ｈｚまでのキャビンの騒音振動が生じる。対比的に、主回転翼と尾部回転翼との騒音源からの騒音振動は、２０Ｈｚから１２５Ｈｚまでの範囲であり、人間の耳の感度によって、最大４０＋ｄＢまで減衰される。
【０００４】
航空機キャビンの内部は、航空機の内部騒音を、市場の競争原理によって予め決められた一定のレベルより低く維持するように通常は設計される。例えば、エグゼクティブ輸送用回転翼機は、一般に、環境制御システム（ファン、換気、冷房／暖房システム）を止めた状態で、約７５ｄＢ  ＳＩＬ４の設計平均騒音レベル制限を提供する。ＳＩＬ４（会話妨害レベル４）の騒音測定基準は、５００Ｈｚ，１０００Ｈｚ，２０００Ｈｚ，４０００Ｈｚの各オクターブバンド音圧レベルの算術平均である。この騒音測定基準は、２人の間の会話の妨害する程度により、定常騒音を格付けする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
キャビン内の騒音レベルを所望のＳＩＬ４値未満に低減するために、さまざまな吸音システムが提供されている。しかし各システムは、一般に、航空機の型とは無関係に製造されている。これらは、おうおうにして有効ではあるが、特定の型の航空機は、特有の騒音特性を生み出すので、普遍的なひとつの吸音システムに合わないことがある。
【０００６】
従って、特定の航空機の型に特異的に合わせることができる軽量な吸音システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による調整可能な吸音システムは、機体詰物領域、主要防音ブランケット領域、内装トリムパネル領域、およびハードトリム領域を含む。各航空機の型は、その航空機に特有の音響特性を有し、特有の音響特性に対処する特別の材料の組み合わせが必要である。航空機に特有の音響特性に対して各領域の材料を特別にあつらえる、つまり「チューニング」ことにより、従来の普遍的な音処理による吸音よりも著しく向上した吸音を実現する。
【０００８】
従って、本発明は、特定の航空機の型に特異的に合わせることができる軽量な吸音システムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、主回転翼アセンブリ１２を有する回転翼機１０の概略を示す。航空機１０は機体１４を含み、機体１４には、反トルク回転翼１８の取付け部となる尾部１６が延在する。主回転翼アセンブリ１２は、１つまたは複数のエンジン２２によって（２０で概略を示す）トランスミッションを介して駆動される。開示した実施形態においては、特定のヘリコプタの構成を示すが、ターボプロップ、ティルトロータ、ティルトウイング形式の航空機などの他の回転翼機も、本発明から恩恵を受ける。
【００１０】
図２Ａを参照すると、機体部２４は、外板２８を支持する多数のフレーム部材２６と、外板２８に対向する調整可能な吸音システム２５と、を含む。
【００１１】
機体部２４は、航空機１０の外側構造であり、１つまたは複数の窓領域３０を含むことができる。窓領域３０は、一般に外板２８を貫いて多数のフレーム部材２６の間に配置される。多数のフレーム部材２６は、一般に直線的なパターンに配置されるが、本発明と共に種々の配置が用いられ得る。
【００１２】
多数のフレーム部材２６は、内部骨格構造部３４を支持する多数の内部骨格取付け部３２を含む（図２Ｃ）。内部骨格取付け部３２は、内部骨格構造部３４が、定位置に必ず「かちっとはまる」ように、内部骨格構造部３４に配置された対応する受け部３８を受けるポスト３６を含むことが好ましい。内部骨格構造部３４は、複合材料で製造されていることが好ましい。
【００１３】
多数のフレーム部材２６は、フレーム部材２６に取付けられたフックループファスナ片４０を含む。ファスナ片４０は、内部骨格取付け部３２の間でフレーム部材２６に直接に結合される。ファスナ片４０は、各垂直フレーム部材２６Vに沿って平行な配置で、航空機キャビンの床Ｆに対して垂直に配置されて、これらのファスナ片に防音ブランケット４２（図２Ｃ）が設置されることが好ましい。
【００１４】
図２Ｂを参照すると、ファスナ片４０にブランケット取付片（ＢＭＳ）４４が接着される。ＢＭＳ４４は、フックループ片４６を介してファスナ片４０に接着されて、ファスナ片４０に取り外し可能に接着される。ＢＭＳ４４は、概ね「＞＜」形の形状で、ＢＭＳ４４の対向する１対のウイング４６Ｌ，４６Ｒの間に、防音ブランケット４２を取り外し可能に捕まえる（図３にも図示）。
【００１５】
図２Ｄを参照すると、内部骨格構造部３４は、内部骨格取付け部３２に概ね重なるように取付けられて、ＢＭＳ４４がファスナ片４０に保持されることを補助する。ＢＭＳおよび関連する構成要素の他の態様をさらに理解するためには、本発明の譲受人に譲渡され、その全体が本明細書に組み込まれている米国特許出願番号＿__＿「航空機キャビンの吸音ブランケット取付システム」を参照されたい。
【００１６】
内部骨格構造部３４は、直角掛けファスナ等のファスナｆを介して、多数の吸音トリムパネル４８の支持および接着に使われる。
【００１７】
図３を参照すると、本発明による調整可能な吸音システム２５の断面図が示されている。通常の吸音システム２５は４つの領域に分かれているが、領域の数が４つより多くても、または少なくても、本発明から恩恵を受ける。４つの領域は、外板２８から航空機キャビン内部に向かって、機体詰物領域Ａ、主要防音ブランケット領域Ｂ、内装トリムパネル領域Ｃ、およびハードトリム領域Ｄ、と明確化される。各航空機の型によって特有の音響特性を有し、特有の音響特性を扱うために特別な材料の組み合わせが必要である。航空機に特有の音響特性に対して、各領域ＡからＤまでの材料を特別にあつらえる、つまり「調整（チューニング）する」ことにより、従来の普遍的な音処理による吸音よりも著しく向上した吸音を実現する。本明細書で用いられる「調整」とは、特定の航空機の型での音響試験およびモデリングを通して実現されるものである、ということを理解されたい。各領域で吸音システム領域を構築することにより、航空機キャビン内で選択的なＳＩＬ４値が達成されるように、層の配置が、航空機の型および前記各層に特別に合わせられる。
【００１８】
領域Ａでは、多数のフレーム部材２６が複数のフレーム空所５２を画定する。フレーム空所５２は、フレーム部材２６によって規定される奥行きで外板２８に隣接した空間である。各フレーム空所５２は、発泡体部分３５で満たされ、質量バリア層５７で覆われている。質量バリア層は、発泡体部分３５を覆って多数のフレーム部材２６に接着されている。発泡体詰物と関連する構成要素の他の態様をさらに理解するためには、本発明の譲受人に譲渡され、その全体が本明細書に組み込まれている米国特許出願番号＿＿＿「航空機機体の吸音システム」を参照されたい。
【００１９】
発泡体部分３５は、難燃性でポッセの音響特性を有する軽量の発泡体であるＤｅｇｕｓｓａ  ＡＧ  Ｓｏｌｉｍｉｄｅ  ＴＡ‐３０１ポリイミド発泡体などのＳｏｌｉｍｉｄｅというポリイミド発泡体であることが好ましい。Ｓｏｌｉｍｉｄｅ発泡体は、軍用に広く用いられ、ＭＩＬ‐Ｔ‐２４７０８としても知られている。各発泡体部分３５は、フレーム空所５２内に密に嵌る、つまり「圧入」されている。
【００２０】
質量バリア層５７は、質量を増加させるために、硫酸バリウム粉末または類似の緻密材で質量荷重を与えられる。質量バリア層５７は、米国カリフォルニア州リバーサイド所在のＤｕｒａｃｏａｔ  Ｃｏｒｐ．社製のＤＵＲＡＳＯＮＩＣ等の、約１／１６インチ（約１．６ミリメートル）から約１／４インチ（約６．４ミリメートル）までの厚さを有する、バージン（高品質）ビニルの単一層であることが好ましい。ビニルは、柔軟性、固有の高い制振特性、および比較的高い密度を有するため、好ましい材料であるが、質量バリア層５７は、シリコンやゴムシート材などの様々な代替材料から作られ得る。使用される材料は、柔軟性、最低限の剛性、相対的に高い表面密度、耐火性、炎に晒されたときの低レベルの有毒煙霧放出、および費用などに基づいて選択される。
【００２１】
質量バリア層５７は、航空機１０で発生した特有の音響出力に対し、層の密度が調整されることが好ましい。
【００２２】
領域Ｂでは、ブランケット４２は典型的には、下層８発泡体層ＦL、ビニル質量バリア層ＶM、および上層発泡体層ＦUからなるサンドイッチ構造を含む。Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  Ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ社が商標名ＴＥＤＬＡＲの名で販売しているフッ化ポリビニル材料から作られた防湿材が、サンドイッチ構造を取り囲んで、取扱いによる発泡体層の損傷を防止し、発泡体層による流体（水、オイル、油圧流体等）の吸収を防止する。
【００２３】
ブランケット４２は、航空機１０で発生する特有の音響出力に対して、各材料層の厚さおよび密度が調整されることが好ましい。ブランケット質量層どうしが離される距離は、航空機に特有の騒音特性に個別に対応して、逆効果の音響減衰にならないように、特定の周波数での共振帯域通過を避けて決められる。ブランケット質量層の間に、嵩高性の高い分離層を追加することにより、従来の剛直な音響発泡体では失われてしまう柔軟な質量バリアによる性能を維持し、かつ吸音力によって減衰性能が向上することも見出された。嵩高性の高い材料の材料特性により、高熱溶落ち保護も増強される。
【００２４】
１対のウイング４６Ｒについて記述されるが、反対側にある対のウイング４６Ｌも同様に構成されていることを理解されたい。対のウイング４６Ｒにある第１ウイング４６Ｒａは、ＢＭＳベース材料層５４に縫い付けられたウイングフックループ片５２を含む。ベース材料層５４は、概ね「＞＜」形の形状で、防音ブランケット４２と同じような材料で製造される。対のウイング４６Ｒにある第１ウイング４６Ｒａに対向する第２ウイング４６Ｒｂは、ウイングフックループ片５６と、好ましくは発泡体で製造されてＢＭＳベース材料層５４に縫い付けられた音響的ガスケット片５８と、を含む。フックループ片５６は、中央の交差部５０に近接して配置された音響的ガスケット片５８と、ほぼ平行である。
【００２５】
ブランケット４２は、両面にブランケットフックループ片６０（一面を示す）を含む。両面にあるブランケットフックループ片６０は、ウイングフックループ片５２，５６に対応し、ウイング４６Ｒａ，４６Ｒｂの間にブランケットが保持される。音響的ガスケット片５８は、防音ブランケットの接着の際に従来見られた音漏れを最少化する。
【００２６】
領域Ｃでは、吸音トリムパネル４８は、複合コア６２、分離層６４、および質量バリア層６６を含む。複合コア６２は、航空機キャビンにいる乗客から見える外側表面の美観を決め、単独で領域Ｄを画定する。
【００２７】
分離層６４は、ノーメックスフェルトなどの嵩高性の高い分離材であることが好ましい。分離層６４は、複合コア６２に隣接して配置されている。分離層６４は、複合コア６２に接着されていることが好ましい。質量バリア層６６は、複合コア６２に取付けられ、少なくとも部分的に分離層６４を囲む。
【００２８】
質量バリア層６６は、質量を増加させるために、硫酸バリウム粉末または類似の緻密材で質量荷重を与えられる。質量バリア層６６は、約１／１６インチ（約１．６ミリメートル）から約１／４インチ（約６．４ミリメートル）までの厚さを有するバージン（高品質）ビニルで作られていることが好ましい。ビニルは、柔軟性、固有の高い制振特性、および比較的高い密度を有するため、好ましい材料であるが、質量バリア層６６は、シリコンやゴムシート材などの様々な代替材料から作られ得る。
【００２９】
質量バリア層６６は、複合コア６２に接合される接合領域６７と、分離層６４に隣接する柔軟領域６９と、を含む。柔軟領域６９は、複合コア６２にほぼ平行で、これらの間に分離層６４をはさむ。質量バリア層６６が、柔軟領域６９の柔軟性を保持しつつ、分離層６４を介して接触することを確実にすることにより、従来の構造よりも大きなダンピングを実現する。接合領域６７は、ファスナｆを受けることを可能にする堅い領域を提供して、吸音トリムパネル４８を内部骨格構造部３４に取り外し可能に固定する。吸音トリムパネルと関連する構成要素との他の態様をさらに理解するためには、本発明の譲受人に譲渡され、その全体が本明細書に組み込まれている米国特許出願番号＿＿＿「航空機内装トリムパネルシステムの吸音システム」を参照されたい。
【００３０】
質量バリア層６６の質量は、航空機１０で発生する特有の音響出力に合わせて調整されることが好ましく、分離層６４の厚さは、航空機１０で発生する特有の音響出力に合わせて調整されることが好ましい。
【００３１】
領域Ｄでは、複合コア６２は、外板７２を上張りされたコア材料７０を含む。コア材料７０の材料の選択および厚さ、ならびに外板７２に使う材料の種類は、航空機１０で発生する特有の音響出力に合わせて調整されることが好ましい。試験の結果、ハニカムコア材料７０は、外板の種類に関わらず、所望の周波数範囲において、堅い発泡体コアよりも減衰する量が少ないことが見出された。ファイバーグラス、ケブラー、および炭素繊維のコア材料について、重量、強度、および音響的減衰率は、吸音に関する外板の選択にあまり影響を与えないことも見出された。しかし、ダンピングを実施する試みがなされたとき、外板の選択は関連性が高かった。材料の剛性は、共振ダンピングでは重要な役割を果たすので、ファイバーガラスの外板に適用されるとき、与えられるダンピング量は増加し、ダンピングに使われる重量は減少した。
【００３２】
特定のステップの流れが示され、記述され、権利の請求がなされるが、特に示されていない限り、ステップは任意の順序で行われても、分割されても、組み合わされてもよいことを理解されたい。また、その場合でも、本発明から恩恵を受ける。
【００３３】
これまでの記述は、例示的なものであり、制限による範囲の画定のためではない。上述の教示を考慮して本発明の多くの修正および変更が可能である。本発明の好ましい実施形態を記述したが、本発明の範囲内で一定の修正が生じることを当業者は理解するであろう。従って、本発明は、請求の範囲内で別の方法により実践することができる。このため、本発明の特許請求の範囲および内容を決定するために請求項を検討されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明と共に用いる例示的な回転翼機の実施形態の斜視図。
【図２Ａ】機体部の斜視図。
【図２Ｂ】ブランケット取付片を指定の機体部材に接着した図２Ａの機体部の斜視図。
【図２Ｃ】防音ブランケットをブランケット取付片に取付け、内部骨格部材を指定の機体部材に接合した図２Ｂの機体部の斜視図。
【図２Ｄ】内装トリムパネルを内部骨格部材に取付けた図２Ｃの機体部の斜視図。
【図３】本発明による吸音ブランケット取付システムの断面図。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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