(57)【要約】  本発明は、特に航空機エンジン用として適切な吸音材に関する。前記吸音材は、ハニカム形態に形成されかつ駆動ユニットで使用時にその騒音を吸収する３次元構造（１１）を有する。構造（１１）は、平坦な半製品を曲折することによって形成される複数の曲折ハニカム構造（８）を備える。平坦な半製品を曲折することによって生成される曲折ハニカム構造の使用により、広面域の曲成構造を吸音材もしくは吸音材要素として製造することが可能とされ、それによって、サドル効果が曲折のジオメトリによって回避される。特に、同構造の構造特性により、曲折ハニカム構造は当初から曲成３次元ジオメトリに対して調整可能とされる。曲折することによって、様々な曲折パターンによって任意に調整可能な３次元コア構造等が生成される。さらに、サドル効果が無いことによって、コアを吸音材の表面層に対して正確に位置決めすることが可能とされる。
2008519190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン使用時に該エンジンの騒音を吸収するハニカム形状の３次元構造（１１、１２）を有する、特に航空機のエンジン用吸音材において、
前記構造（１１、１２）は平坦な半製品（９、１９）を曲折することによって形成される曲折ハニカム構造（８、２８）を備えることを特徴とする吸音材。
【請求項２】
前記構造（１１、１２）は、予め画定された曲折パターンによる３次元コア構造とされることを特徴とする、請求項１に記載の吸音材。
【請求項３】
前記構造（１１、１２）は、予め画定された３次元形状表面またはジオメトリに適合可能とされるように曲成または曲成可能とされることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の吸音材。
【請求項４】
前記ハニカム状構造（１１、１２）のいくつかが積重および／または相互係合することを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の吸音材。
【請求項５】
前記平坦な半製品（１９）の一部表面（７ａ）から形成された１つまたは複数の穿孔表面（３０）であることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の吸音材。
【請求項６】
前記曲折ハニカム構造（８、２８）により形成されかつ前記吸音材の様々な側に具現化された少なくとも２つの物理的に分離された体積領域であることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の吸音材。
【請求項７】
前記体積領域の１つがそれぞれ隣接する上部および／または下部表面層（３０）であることを特徴とする、請求項６に記載の吸音材。
【請求項８】
前記曲折ハニカム構造（８、２８）は、前記エンジンの周縁および／またはインテーク深さに適合するまたは適合可能とされる１つまたは複数の予め画定された曲折ジオメトリを有することを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の吸音材。
【請求項９】
平坦な半製品を曲折することにより形成された曲折ハニカム構造（８、２８）を特に航空機のエンジン用吸音材要素とすることを特徴とする曲折ハニカム構造の用途。
【請求項１０】
前記曲折ハニカム構造（８、２８）は航空機のエンジン騒音を吸収するためのジオメトリに関して構成されることを特徴とする、請求項９に記載の曲折ハニカム構造の用途。
【請求項１１】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の吸音材を形成することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の曲折ハニカム構造の用途。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に航空機のエンジン用として適しかつエンジンにおいて使用時にエンジンの騒音を吸収するハニカム形状の３次元構造を有する吸音材に関する。さらに、本発明は曲折ハニカム構造の特定の用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン一般および特に航空機のエンジンには、高騒音発生の問題がある。とりわけ、パーシャルフローレイショ(partial-flow ratio)の高いエンジンに関しては、エンジンインテークに強度の騒音発生がある。マッハ１を超える翼端速度はインテークダクトのアコースティックオイゲンモード(acoustic eignmodes)を励起する衝撃波等を生起させる。該モードは非常に効果的に外側に放射し、極めて大きな騒音を生起する。「バズソーノイズ(buzz-saw noise)」とも称されるこの騒音は、航空機の離陸段階中に空港近辺において特に強く感知される。しかし、騒音は航空機自体の客室内にも浸透し、乗客によって特に前方区分で感知される。さらに、ブロワもしくはファンのブレード通過振動数(blade passage frequency)に伴って生じる騒音分量(noise proportions)並びにその高調波（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）、および広帯域騒音(broadband noise)並びに圧縮機等、他のエンジンステージからの分量もまた考慮されなければならない。
【０００３】
エンジンのインテークダクトもしくはパーシャルフローダクト(partial-flow duct)におけるこの騒音を抑制するには、吸音面が通常エンジンインテークの面域に受動的吸音材として付着される。いわゆる「単自由度(single degree of freedom)」即ちＳＤＯＦ吸音材がしたがって主に使用され、同吸音材は実質的に穿孔シートもしくは目の細かいワイヤネットで被覆されたハニカム構造によって構成される。ハニカム構造は共鳴器として作用し、それによってハニカム構造の構造的深さは波長に適合され、波長の４分の１とされる。このタイプのＳＤＯＦ吸音材はしたがってこの共振周波数で特に効果的とされる。
【０００４】
(broadband damping)
騒音のより大きな広帯域減衰を可能とするため、２つまたは３つのＳＤＯＦ吸音材を直列接続して構成される吸音材が開発された。このタイプの吸音材は、２−ＤＯＦ吸音材あるいは３−ＤＯＦ吸音材とも称される。さらに、様々な構造的深さの吸音材を並列に接続する試みが為された。
【０００５】
図解のため、図２ａは、下部表面層２と上部表面層３の間に配置された複数のハニカム１を有する、知られているＳＤＯＦ吸音材を示す。図２ｂは、２層のハニカム１ａ、１ｂを表面層３の下に積重した、知られている２−ＤＯＦ吸音材を示す。
【０００６】
知られている吸音材に関しては、広面域の曲成構造が非常に複雑な形態でのみ製造可能とされ、高いコストが掛かるという問題がある。エンジンにおいて現行のハニカムコア吸音材はインテークの全面を覆わない点が特に不利とされる。その１つの理由はいわゆるサドル効果(saddle effect)とされ、そのためにハニカムを任意に曲成することができない。有効な表面がしたがって利用されず、エンジンインテークの騒音は十分には吸収あるいは減少され得ない。
【０００７】
図解のために、図３ａ、３ｂはサドル効果を示す。図３ａにより平坦に具現化されたハニカム構造の曲成を試みたとき、ハニカムのジオメトリが第１即ち内側の曲率半径ρ１および第２の曲率半径ρ２のサドル状構造を形成し、それによってハニカム構造のサドル状凹陥が形成される。
【０００８】
さらにまた、ハニカムが相互係合できないという問題があり、そのために継目無しの製造がなおさらに困難となる。その製造工程の故に、ハニカムはなおさら位置決めが正確にできず、多くの場合にそれは所要の穿孔が被覆されてしまう等の理由による。これは特に数自由度のＭＤＯＦ吸音材（MDOF = 多自由度(multiple degree of freedom))に当てはまり、その吸音材は中間層を極めて正確に位置決めすることが要求される。それは、積重するハニカム層同士が特段に正確に位置決めされなければならないことを意味する。このタイプの吸音材に関しては、上述のサドル効果によって表面層および中間層に対する各ハニカムの横方向変位を生じるため、その影響が特記される。
【０００９】
これまで、ＭＤＯＦ吸音材は常に、いくつかのコアを有するサンドイッチ構造によって製造されなければならなかった。そのためにコストが増え、ハニカムを穿孔された中間層に対して極めて正確に整合する必要がある。さらに、ハニカムは固定セルサイズに合わせてセットされる。それは可変体積の吸音材構造を実現することは可能でないことを意味する。
【特許文献１】米国特許第２，９５０，６５６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９４７，８８５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、広面域の、曲成構造の形成時にサドル効果が回避される吸音材を生成することにある。該吸音材は、特に航空機のエンジン用として適切かつ主にエンジンインテークの吸音材要素向けの高精度を実現可能とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は請求項１による吸音材によって、かつ請求項９による、曲折ハニカム構造の吸音材要素としての用途によって達成される。本発明のさらに別の有利な特徴、態様および詳細は従属請求項、明細書および図面によって開示される。
【００１２】
本発明による吸音材は、特に航空機のエンジン用として適切とされ、エンジン使用時にエンジンの騒音を吸収するハニカム形状の３次元構造を有し、それによって該構造は平坦な半製品を曲折することによって形成される曲折ハニカム構造を備える。
【００１３】
平坦な半製品を曲折することによって生成される曲折ハニカム構造の使用により、広面域の曲成構造を吸音材もしくは吸音材要素として製造することが可能とされ、それによって、サドル効果が曲折のジオメトリによって回避される。特に、同構造の構造特性により、曲折ハニカム構造は当初から曲成３次元ジオメトリに対して調整可能とされる。曲折することによって、様々な曲折パターンによって任意に調整可能な３次元コア構造等が生成される。さらに、サドル効果が無いことによって、コアを吸音材の表面層に対して正確に位置決めすることが可能とされる。曲折ハニカム構造により形成される個々の吸音材要素は、何ら問題なく相互係合が可能とされ、それによってさらに精度が高まる。
【００１４】
有利には、曲折ハニカム構造により形成されたこの構造は、予め画定された曲折パターンによる３次元コア構造である。様々な曲折パターンにより、完成品吸音材もしくは吸音材要素のどんな所望の曲面でも得ることが可能とされる。それによって、主として航空機のエンジンおよび特にエンジンインテークにおける正確な適合および位置決めが可能とされ、その結果、吸音の向上に至る。
【００１５】
有利には、ハニカム状構造のいくつかを積重する。それらはまた、相互係合も可能とされる。吸音材要素の一層正確な位置決めがしたがって達成される。
【００１６】
この吸音材は、１つまたは複数の穿孔表面を備えることによって穿孔表面が平坦な半製品の一部表面により形成されることが好ましい。それによって、生産中の労力がさらに縮減され、したがってコストが低減される。同時に、穿孔表面は吸音材が正確に予め画定されたポジションに位置決めされる。
【００１７】
この吸音材は、相互に物理的に分離された２つの体積領域を有し、その領域は曲折ハニカム構造によって形成されかつ吸音材の別々もしくは対向側に具現化されることが好ましい。これは即ち、例えば、曲折ハニカム構造コアがその基本的特性によって、同構造により形成された空間を２つの体積領域に分離することにより、一方の体積領域は上部表面層に隣接させ、他方の体積領域は下部表面層に隣接させる等することを意味する。したがって、特に、２−ＤＯＦ吸音材等の多次元吸音材を格段に簡潔かつ費用効果の良い形態で製造することが可能とされる。従来のＭＤＯＦ吸音材で必要とされた中央層の穿孔および位置決めは省かれる。穿孔は、従来方法に代え、曲折しない平坦な半製品の表面に、即ち、曲折および曲折ハニカム構造の形成前に行うことが可能とされる。それによって２−ＤＯＦ吸音材もしくは２−ＤＯＦシステムの極めて正確かつ変更自在の構成が可能とされる。
【００１８】
曲折ハニカム構造は、それぞれのエンジンの周縁またはインテーク深さ等に適合した、もしくは適合可能な１つまたは複数の予め画定された曲折ジオメトリを有することが好ましい。それは、様々な曲折ジオメトリによって、曲折ハニカム構造の体積寸法および体積深さを周縁およびインテーク深さに対応して変更可能となることを意味する。吸音材の構成において尚一層高い柔軟性がしたがって達成される。
【００１９】
曲折ハニカム構造が形成される一定の曲折パターンを設定もしくは選択することが可能なため、通気可能なコア構造あるいは隣り合うチャンバ同士の結合等もまた可能とされる。
【００２０】
さらに、曲折ハニカム構造によって、別々に製作されたハニカム構造を積重し、それらを簡潔な形態で相互係合することが可能となり、それによってほとんど継目の無い構築が可能とされる。
【００２１】
本発明の１つの態様によれば、平坦な半製品を曲折することによって形成された曲折ハニカム構造は、特に航空機のエンジン用吸音材要素として使用される。そのジオメトリにより、曲折ハニカム構造は航空機のエンジン騒音を吸収するのに適切とされるように構成される利点がある。曲折ハニカム構造は、特に、本発明による吸音材を形成もしくは製作するために使用される。
【００２２】
本発明による吸音材に関して述べる利点および特徴は、本発明による曲折ハニカム構造の特定の用途にも当てはまる。
【００２３】
本発明を以下に例により図面に基づいて説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の好ましい実施形態とされる吸音材１０を示す。吸音材１０はハニカム形状の３次元構造１１を有する。ハニカム構造１１は曲成コアを形成し、その形態はエンジンのインテークで使用されるように具現化される。そのため、ハニカム形状の３次元構造１１は、リングを形成するように曲成される。これは、リングの壁が３次元ハニカム構造１１により構成されることを意味する。
【００２５】
その構造即ちハニカム構造１１は、平坦な半製品を曲折することによって形成される複数の曲折ハニカム構造８を備える。
【００２６】
図４は平坦な半製品９を示し、同品から吸音材１１（図１参照）の曲折ハニカム構造８が曲折によって形成される。そのため、半製品９は、相互に実質的に垂直指向する２つの主な方向Ａ、Ｂにジグザグに進む複数の曲折ライン３ａ、３ｂにより構成される画定された適切な曲折パターンを有する。主方向Ａ沿いの曲折ライン３ａおよび主方向Ｂ沿いの曲折ライン３ｂは、したがってそれぞれ実質的に相互に平行に進む。曲折ライン３ａ、３ｂの進路は、平坦もしくは２次元の半製品９に規則的に自己反復する台形状の幾何学的パターンを形成する。パターン４ａは、したがって曲折ハニカム構造８（図１参照）が平坦な半製品９を適切に曲折した状態で曲折ライン３ａ、３ｂ沿いに形成される形状とされる。これは、曲折ハニカム構造を有する３次元ハニカム構造が、画定された幾何学的曲折パターンに基づいて平坦もしくは２次元の半製品を曲折することによって製作され、そのハニカム構造は先ずプレート状形態で具現化され、個々の曲折ハニカム構造８もしくはハニカム要素の寸法によって画定された厚さを有することを意味する。
【００２７】
図１に示すコアの曲折ハニカム構造８は、吸収される音波の共鳴器として作用し、個々の要求事項による寸法およびジオメトリに従って具現化される。
【００２８】
曲折による曲折ハニカム構造の製造はそれ自体知られており、例えば米国特許第２９５０６５６号および米国特許第５９４７８８５号に詳細に記載されている。その方法は、サドル効果の無い吸音材１０を形成するために本発明により使用される。
【００２９】
曲折ハニカム構造８を形成するには、平坦な、薄い材料に様々な方向に向かう折り目を設け、その折り目は複数のジグザグ状曲折ラインによって形成される。曲折ハニカム構造の個々の表面要素は、例えば、平行四辺形、台形、三角形等、もしくは種々の幾何学的形態の組合せとすることが可能とされる。
【００３０】
図５は、一部表面７ａが穿孔された、平坦な半製品１９を示す。さらに他の特徴として、該平坦な半製品１９は既に上述した平坦な半製品９（図４参照）に対応する。一部表面７ａが穿孔されることによって吸音材要素の製作が一層簡素化され、知られている位置決め中の問題が回避される。
【００３１】
図４および図５に示す平坦な半製品９もしくは１９の曲折の後に、プレート状形態で成形化されかつ個々の曲折ハニカム構造の寸法によって画定された厚さを有する３次元ハニカム構造が製作される。次いで、ハニカム構造は予め画定された３次元形状表面に適合するように曲成される。特殊なハニカムジオメトリであるため、図１に示すリング状コアの形成等、曲折ハニカム構造の曲成に関して望ましくない圧力は生起せず、したがって知られているサドル効果は回避される。曲折ライン３ａ、３ｂによって平坦な半製品９、１９に予め画定された個々の折り目は柔軟性を備え、３次元ハニカム構造１１の曲成時に曲折角の適合を可能とする。これは、個々の曲折ハニカム構造８（図１参照）が平坦な半製品９、１９を曲折することによって製作されるために剛性でなく、柔軟性を備え、曲折ハニカム構造８の個々の壁要素間角度の適合が可能とされることを意味する。
【００３２】
個々の場合の要求事項により、曲成ハニカム構造１１等に対しては１つまたは複数の表面層等が設けられ、同表面層は、例えば穿孔され、ハニカム構造１１の両側に配置可能とされる。曲折ハニカム構造を有する吸音材の構成においては、様々なハニカム構造１１が製作されかつ積重または相互係合するように配置され、特に、航空機エンジン用の寸法およびジオメトリの吸音材を如何様にも形成可能とされる。
【００３３】
穿孔された一部表面７ａを備える半製品１９等から形成されたいくつかのハニカム構造を積重して配置することが可能とされ、それによって、曲折前の半製品９の一部表面７ａに既に穿孔が施されているため、穿孔付きの中央層を加えるには及ばない。広帯域効果を有する２−ＤＯＦ吸音材がしたがって製作され、同吸音材は比較的費用効果がありかつ正確に製造可能とされる。個々の曲折ハニカム構造８の体積の寸法およびその膨張あるいは深さはそれぞれの曲折ジオメトリによって求められ、エンジンのインテーク深さおよび周縁に対応して変更可能とされる。一層広帯域の、格段に有効な吸音がしたがってエンジンにおいて達成される。
【００３４】
図６は曲折ハニカム構造２８を有する吸音材１２の断面を示し、同ハニカム構造は裏当て層２７と穿孔された表面層３０の間に配置される。上述の通り、曲折ハニカム構造２８は半製品から曲折によって形成される。曲折ハニカム構造の具現化によって、相互に分離された２つの体積領域がハニカム構造内に形成され、それによって２−ＤＯＦ吸音材が１つのハニカム構造層のみによって形成される。
【００３５】
いくつかの吸音材１２を積重して、例えば４−ＤＯＦ、６−ＤＯＦ、８−ＤＯＦ吸音材等の多次元吸音材を形成することが可能とされ、それによってハニカム構造層同士は穿孔層３０によってそれぞれ分離される。
【００３６】
隣り合うチャンバもしくは曲折ハニカム構造８または２７、２８の結合が、平坦な半製品１９に既に設けられた予め画定された穿孔によって、目標のかつ簡潔な形態で達成可能とされる。さらに、穿孔された半製品の曲折によって、例えば、通気形コア構造、即ちハニカム状３次元構造１１を形成する可能性もありとされ、これにおいては個々の領域もしくはハニカムが目標の形態で相互に結合され、あるいは穿孔を介して通気される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好ましい実施形態により曲成コアとして具現化された吸音材の図である。
【図２ａ】従来技術によるＳＤＯＦ吸音材の図である。
【図２ｂ】従来技術による２−ＤＯＦ吸音材の図である。
【図３ａ】平坦な状態の知られている吸音材のハニカム構造の図である。
【図３ｂ】サドル効果を示す曲成状態の知られている吸音材のハニカム構造の図である。
【図４】図１に示すコアを形成するための平坦な曲折パターンの図である。
【図５】本発明による吸音材が形成される、穿孔された一部表面を有する平坦な半製品の曲折パターンの図である。
【図６】曲折ハニカム構造の層を有する吸音材の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
３ａ  曲折ライン
３ｂ  曲折ライン
４ａ  パターン
７ａ  一部表面
８  曲折ハニカム構造
９  半製品
１０  吸音材
１１  ハニカム構造
１２  吸音材
１９  平坦な半製品
２７  裏当て層
２８  曲折ハニカム構造
３０  穿孔層
【図１】
2008519190.tif 000003
【図２ａ】
2008519190.tif 000004
【図２ｂ】
2008519190.tif 000005
【図３ａ】
2008519190.tif 000006
【図３ｂ】
2008519190.tif 000007
【図４】
2008519190.tif 000008
【図５】
2008519190.tif 000009
【図６】
2008519190.tif 000010
【国際調査報告】
2008519190.tif 000011
2008519190.tif 000012
2008519190.tif 000013
2008519190.tif 000014
2008519190.tif 000015
2008519190.tif 000016