АКУСТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА, ГОНДОЛА ДВИГАТЕЛЯ, САМОЛЕТ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ШУМА
ACOUSTIC STRUCTURE, ENGEL NACELLE, AIRCRAFT, METHOD OF MAKING ACOUSTIC STRUCTURE AND METHOD OF REDUCING NOISE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение, в целом, относится к акустическим структурам, которые используются для ослабления шума, который исходит от конкретного источника. Более конкретно, настоящее изобретение направлено на обеспечение относительно тонких акустических структур, которые способны ослабить широкий спектр шумовых частот, включая относительно низкочастотный шум, такой как низкочастотный шум, который генерируется двигателями самолета.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Широко признано, что лучшим способом борьбы с избыточным шумом, генерируемым определенным источником, является борьба с шумом в источнике. Это обычно достигается путем добавления акустических демпфирующих структур (акустической облицовки) к структуре источника шума. Одним особенно проблематичным источником шума является реактивный двигатель, используемый на большинстве пассажирских самолетов. Акустическая облицовка, как правило, включается во входное устройство двигателя, гондолу и выпускные структуры. Эти акустические облицовки включают в себя акустические резонаторы, которые содержат относительно тонкие акустические материалы или сетки, которые имеют миллионы отверстий, создающих акустическое сопротивление к звуковой энергии, генерируемой двигателем.
[0003] Сотовые конструкции популярным материалом для использования в авиационных и аэрокосмических летательных аппаратах, потому что они являются относительно сильными и легкими. Для акустических применений, таких как гондолы двигателей, акустические материалы добавляют к сотовой структуре так, что сотовые ячейки акустически закрыты на конце, расположенном вдали от двигателя и покрыты пористым покрытием на конце, расположенном ближе всего к двигателю. Закрывая сотовые ячейки акустическим материалом, таким образом, создается акустический резонатор, который обеспечивает затухание, демпфирование или подавление шума. Акустические перегородки также обычно располагаются внутри внутренней части сотовых ячеек для обеспечения резонатора с дополнительными свойствами ослабления шума.
[0004] Основной проблемой инженеров акустиков является изготовление гондолы, как тонкой и легкой, насколько это возможно, однако все еще обеспечивающей достаточное подавление или демпфирование частот звуковых волн во всем диапазоне шума, генерируемого реактивным двигателем. Это основная проблема проектирования является усложненной тем, что тенденцией в новых моделях больших реактивных двигателей является создание дополнительного шума на низких частотах. Новые проекты двигателя, как правило, используют меньше лопаток вентилятора, которые производят больше обходного воздуха при медленных скоростях. Это приводит к производству шума двигателя, имеющего более низкую частоту.
[0005] Конкретные частоты шума, которые демпфируются данной сотовой ячейкой или резонатором, непосредственно связаны с глубиной ячейки. В целом, когда частота шума снижается, глубина ячейки должна быть увеличена, чтобы обеспечить адекватное демпфирование или подавление. Относительно тонкие гондолы, имеющие глубину клеток порядка 1 дюйм или менее, являются адекватными для поглощения более высоких частотных диапазонов, генерируемых реактивным двигателем. Тем не менее, более глубокие акустические ячейки или резонаторы требуются для того, чтобы поглощать низкие частоты, которые, генерируются более новыми реактивными двигателями.
[0006] Один из подходов к решению проблемы поглощения более низкой частоты шума реактивной струи, состоит в том, чтобы просто построить гондолы с более глубокими ячейками. Однако это приводит к увеличению габаритов и веса гондолы, что противоречит проектной цели обеспечения гондол, которые являются как тонкими, так и легкими по весу, насколько это возможно. Кроме того, увеличение веса и размера гондолы, необходимое для поглощения низкочастотного шума, может быть неприемлемым, особенно для больших двигателей самолетов, где размер и вес гондолы является основным фактором, который необходимо учитывать при проектировании.
[0007] Другой подход заключается в акустически соединяемых вместе соседних ячейках для того, чтобы повысить эффективную акустическую глубину объединенных ячеек. Этот подход предусматривает поглощение низкой частоты; тем не менее, количество имеющихся в наличии акустических ячеек уменьшается в любой данной структуре за счет комбинации множества ячеек для образования единой акустической ячейки.
[0008] В настоящее время существует необходимость в разработке гондолы двигателя и других акустических структур, где акустическая структура способна подавлять более широкий диапазон частот шума без увеличения толщины или веса акустической структуры гондолы.
[0009] Кроме того, имеется насущная необходимость в разработке акустических структур, где ряд конкретных частотных диапазонов шума, в пределах общего частотного диапазона шума, который демпфируется акустической структурой, мог быть заданным и конкретно демпфированным.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Предложена акустическая структура для снижения шума, генерируемого от источника, содержащая:
сотовую конструкцию, содержащую первый край, который должен быть расположен ближе к упомянутому источнику, и второй край, при этом сотовая конструкция содержит множество стенок сотовой конструкции, продолжающиеся между первым и вторым краями, причем стенки сотовой конструкции образуют множество ячеек, где каждая из упомянутых ячеек имеет площадь сечения, измеренную перпендикулярно к упомянутым стенкам сотовой конструкции;
- акустический экран, расположенный на втором краю сотовой конструкции или внутри, по меньшей мере, одной из ячеек для образования акустического резонатора, при этом глубина акустического резонатора равна расстоянию между первым краем сотовой конструкции и акустическим экраном;
- звуковой волновод, расположенный в указанном акустическом резонаторе, содержащий сплошную стенку непроницаемую для звуковых волн, имеющую внутреннюю и наружную поверхности и входной и выходной края, определяющие, соответственно вход и выход волновода, причем указанный вход волновода расположен ближе к первому краю сотовой конструкции, чем к выходному краю, причем указанная стенка звукового волновода делит указанную ячейку сотовой конструкции на внутренний волновой звуковой канал, сформированный внутренней поверхностью указанной стенки звукового волновода, указанного входа волновода, указанного выхода звукового волновода и части указанной стенки ячейки, проходящей между указанной входом волновода и первым краем указанной сотовой конструкции, а также на наружную звуковую волновую камеру, сформированную наружной поверхностью указанной сплошной стенки, акустического экрана, выхода звукового волновода и стенки сотовой конструкции;
первую акустическую перегородку, соединенную с указанным выходом волновода, при этом указанная первая акустическая перегородка имеет верхнюю часть, присоединенную к указанному выходу волновода, и нижнюю часть, расположенную ближе ко второму краю сотовой конструкции, причем указанная первая акустическая перегородка содержит проницаемую для звука стенку, имеющую свойства шумоподавления и которая проходит между верхней частью перегородки и нижней частью указанной первой акустической перегородки для формирования резонатора первой перегородки, соединенного с указанным звуковым волноводом,
вторую акустическую перегородку, присоединенную к нижней части указанной первой акустической перегородки и содержащую верхнюю часть, присоединенную к нижней части указанной первой акустической перегородки, и нижнюю часть, расположенную ближе ко второму краю сотовой конструкции, причем указанная вторая акустическая перегородка содержит проницаемую для звука стенку, имеющую показатель шумоподавления и которая проходит между верхней частью и нижней частью указанной второй акустической перегородки для формирования резонатора второй перегородки, причем показатель шумоподавления стенки указанной первой акустической перегородки отличается от показателя шумоподавления стенки указанной второй акустической перегородки.
Целесообразно, чтобы в акустической структуре:
- вход волновода был выполнен шире его выхода, с формированием звукового волновода в форме усеченного конуса;
- верхняя часть первой акустической перегородки была выполнена шире нижней части указанной первой акустической перегородки, с формированием первой акустической перегородки в форме усеченного конуса;
- второй участок перегородки имел грушевидную форму;
- вторая акустическая перегородка была выполнена в форме конуса;
- стенка указанной первой акустической перегородки была выполнена перфорированной;
- стенка второй акустической перегородки содержала сетку;
- показатель шумоподавления указанной проницаемой для звука стенки первой акустической перегородки был больше показателя шумоподавления указанной проницаемой для звука стенки второй акустической перегородки.
Изобретение также относится к гондоле двигателя, содержащей акустическую вышеуказанную акустическую структуру.
Изобретения также относится к самолету, содержащему вышеуказанную гондолу.
Изобретение также относится к способу изготовления акустической структуры для снижения шума, генерируемого от источника, при этом упомянутый способ содержит этапы, на которых:
- изготавливают сотовую конструкцию, содержащую первый край, который должен быть расположен ближе к упомянутому источнику, и второй край, при этом сотовая конструкция содержит множество стенок сотовой конструкции, продолжающихся между первым и вторым краями, причем стенки сотовой конструкции образуют множество ячеек, где каждая из ячеек имеет площадь сечения, измеренную перпендикулярно к стенкам сотовой конструкции;
- размещают акустический экран на втором краю сотовой конструкции или внутри, по меньшей мере, одной из упомянутых ячеек для образования акустического резонатора, при этом глубина акустического резонатора равна расстоянию между первым краем сотовой конструкции и акустическим экраном;
- размещают звуковой волновод в указанном акустическом резонаторе, содержащий сплошную стенку непроницаемую для звуковых волн, имеющую внутреннюю и наружную поверхности и входной и выходной края, определяющие, соответственно вход и выход волновода, причем указанный вход волновода расположен ближе к первому краю сотовой конструкции, чем к выходному краю, причем указанная стенка звукового волновода делит указанную ячейку сотовой конструкции на внутренний волновой звуковой канал, сформированный внутренней поверхностью указанной стенки звукового волновода, указанного входа волновода, указанного выхода звукового волновода и части указанной стенки ячейки, проходящей между указанной входом волновода и первым краем указанной сотовой конструкции, а также на наружную звуковую волновую камеру, сформированную наружной поверхностью указанной сплошной стенки, акустического экрана, выхода звукового волновода и стенки сотовой конструкции;
- размещают первую акустическую перегородку в акустическом резонаторе, при этом упомянутая акустическая перегородка имеет верхнюю часть перегородки, расположенную ближе к первому краю сотовой конструкции, и нижнюю часть перегородки, расположенную ближе ко второму краю сотовой конструкции, причем акустическая перегородка содержит стенку перегородки, продолжающуюся между верхней частью перегородки и нижней частью перегородки, где стенка перегородки разделена, по меньшей мере, на первый участок перегородки, расположенный ближе к верхней части перегородки, и второй участок перегородки, расположенный ближе к нижней части перегородки, при этом акустическое демпфирование, обеспечиваемое первым участком перегородки, отличается от акустического демпфирования, обеспечиваемого вторым участком перегородки,
- размещают первую акустическую перегородку в указанном выходе волновода, при этом указанная первая акустическая перегородка имеет верхнюю часть, присоединенную к указанному выходу волновода, и нижнюю часть, расположенную ближе ко второму краю сотовой конструкции, причем указанная первая акустическая перегородка содержит проницаемую для звука стенку, имеющую свойства шумоподавления и которая проходит между верхней частью перегородки и нижней частью указанной первой акустической перегородки для формирования резонатора первой перегородки, соединенного с указанным звуковым волноводом,
- размещают вторую акустическую перегородку в нижней части указанной первой акустической перегородки и содержащую верхнюю часть, присоединенную к нижней части указанной первой акустической перегородки, и нижнюю часть, расположенную ближе ко второму краю сотовой конструкции, причем указанная вторая акустическая перегородка содержит проницаемую для звука стенку, имеющую показатель шумоподавления и которая проходит между верхней частью и нижней частью указанной второй акустической перегородки для формирования резонатора второй перегородки, причем показатель шумоподавления стенки указанной первой акустической перегородки отличается от показателя шумоподавления стенки указанной второй акустической перегородки.
Целесообразно, чтобы в способе:
вход волновода, был выполнен шире его выхода, с формированием звукового волновода в форме усеченного конуса;
- верхняя часть первой акустической перегородки была выполнена шире нижней части указанной первой акустической перегородки, с формированием первой акустической перегородки в форме усеченного конуса;
- второй участок перегородки имел грушевидную форму;
- вторая акустическая перегородка, была выполнена в форме конуса;
- стенка указанной первой акустической перегородки была выполнена перфорированной;
- стенка второй акустической перегородки содержала сетку;
- акустическая структура являлась гондолой для реактивного двигателя;
- показатель шумоподавления указанной проницаемой для звука стенки первой акустической перегородки был больше показателя шумоподавления указанной проницаемой для звука стенки второй акустической перегородки.
Изобретение относится также к способу снижения шума, генерируемого от источника, при этом упомянутый способ содержит этап, по меньшей мере, частичного окружения упомянутого источника шума вышеупомянутой акустической структурой. В соответствии с настоящим изобретением, было обнаружено, что акустический диапазон гондолы или другого типа акустической структуры может быть увеличен, и конкретные частотные диапазоны заданы для демпфирования посредством использования многосекционных перегородок. Многосекционные перегородки продолжаются вертикально внутри акустических ячеек для обеспечения различных участков перегородки, которые имеют различные акустические демпфирующие свойства. Было обнаружено, что использование таких трехмерных секционных перегородок не только позволяет им увеличить эффективную акустическую длину резонатора, но также позволяет им задавать ряд конкретных частот шума в пределах общего акустического диапазона резонатора.
[0011] Настоящее изобретение относится к акустическим структурам, в целом, и гондолам для авиационных двигателей, в частности. Акустические структуры в соответствии с настоящим изобретением, включают в себя сотовую конструкцию, которая имеют первый край, расположенный ближе всего к источнику шума, и второй край, расположенный дальше от источника шума. Сотовая конструкция включает в себя множество акустических ячеек, где каждая из акустических ячеек имеет множество стенок, которые продолжаются между первым и вторым краями сотовой конструкции. Акустический экран расположен на втором краю каждой акустической ячейки для образования акустического резонатора, который имеет глубину, которая равна расстоянию между первым краем сотовой конструкции и акустическим экраном.
[0012] В качестве дополнения к настоящему изобретению, многосекционная акустическая перегородка расположена в акустическом резонаторе. Многосекционная перегородка включает в себя верхнюю часть перегородки, расположенную ближе всего к первому краю сотовой конструкции, и нижнюю часть перегородки, расположенную ближе всего ко второму краю сотовой конструкции. Многосекционная перегородка дополнительно включает в себя стенку перегородки, которая продолжается вертикально внутри ячейки между верхней частью перегородки и нижней частью перегородки. Стенка перегородки разделена, по меньшей мере, на первый участок перегородки, расположенный ближе всего к упомянутой верхней части перегородки и второй участок перегородки, расположенный ближе всего к упомянутой нижней части перегородки. Акустическое демпфирование, обеспечиваемое первым участком перегородки, отличается от акустического демпфирования, обеспечиваемого упомянутым вторым участком перегородки.
[0013] Когда первый участок стенки перегородки является сплошным, он образует звуковой волновод. Звуковой волновод делит акустический ячейку на две акустические камеры. Две камеры обеспечивают эффективное увеличение длины резонатора ячейки. Эффективная длина резонатора ячейки может быть изменена путем изготовления сплошного участка короче или длиннее. В результате гондолы или другие акустические структуры могут быть изготовлены, которые способны поглощать низкие частоты шума без увеличения толщины или количества ячеек в гондоле.
[0014] В качестве другого признака изобретения, различные участки вертикально продолжающейся стенки перегородки могут быть сплошными, перфорированными или изготовленными из сетчатого материала для того, чтобы обеспечить широкий спектр демпфируемых профилей, где различные конкретные частотные диапазоны шума являются демпфированными посредством единой акустической перегородки. Относительными размерами и формой участков перегородки также можно варьировать для обеспечения еще дополнительного точного демпфирования конкретных заданных частотных диапазонов шума.
[0015] Широкое разнообразие эффективных акустических длин и конкретных акустических демпфирующих свойств сотовой ячейки может быть достигнуто в соответствии с настоящим изобретением посредством простого изменения типа материала, используемого для различных участков трехмерной перегородки, а также длины, местоположения, размера и формы различных участков. Настоящее изобретение обеспечивает значительное преимущество по сравнению с обычными акустическими сотовыми конструкциями, где акустические ячейки все имеют одинаковые эффективные акустические длины и где использование двумерных перегородок ограничивает количество конкретных частотных диапазонов, которые могут быть демпфированы.
[0016] Возможность акустически удлинить сотовые ячейки без увеличения толщины сотовой конструкции особенно полезно для гондол реактивных двигателей, когда желательно изготавливать сотовую конструкцию как можно тоньше, все еще обеспечивая акустические резонаторы, которые способны демпфировать низкочастотный шум реактивного двигателя. Кроме того, использование трехмерных многосекционных перегородок в соответствии с настоящим изобретением позволяет им задавать и ослаблять различные конкретные частотные диапазоны, генерируемые конкретным реактивным двигателем, что может быть особенно проблематичным.
[0017] Вышеописанные и многие другие признаки и сопутствующие преимущества настоящего изобретения станут более понятными при обращении к нижеследующему подробному описанию, приведенному со ссылкой на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0018] Фиг. 1 представляет иллюстративную акустическую структуру в соответствии с настоящим изобретением до того как сплошной и пористый облицовочные листы присоединяются к сотам.
[0019] Фиг. 2 представляет одну иллюстративную акустическую ячейку в соответствии с настоящим изобретением.
[0020] Фиг. 3 представляет вид в разрезе фиг. 2, который изображает внутренние и внешние акустические камеры, которые образованы, когда первый участок перегородки изготовлен из сплошного (акустически непроницаемого) материала.
[0021] Фиг. 4 представляет собой схематичный вид сбоку, показывающий четыре различные трехмерные конфигурации перегородки внутри четырех ячеек акустической сотовой конструкции.
[0022] Фиг. 5 представляет вид сверху по фиг. 4.
[0023] Фиг. 6 представляет собой вид сверху иллюстративной перегородки, до того, как перегородка помещается в акустическую ячейку для образования трехмерной секционной перегородки в соответствии с настоящим изобретением.
[0024] Фиг. 7 представляет собой схематичный чертеж, показывающий участок иллюстративной акустической структуры в соответствии с изобретением рядом с источником шума.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0025] Частично в покомпонентном виде участок иллюстративной акустической структуры в соответствии с настоящим изобретением представлен как 10 на фиг. 1. Акустическая структура 10 включает в себя акустическую сотовую конструкцию 12, которая зажата между пористым облицовочным листом 14 и сплошным акустическим экранирующим облицовочным листом 16. Участок собранной акустической структуры 10, представлен на фиг. 7, где он расположен рядом с источником 18 шума, который является генерирующим шум, который представлен стрелками 20.
[0026] Хотя акустическая структура по настоящему изобретению может быть использована для подавления шума от широкого спектра источников шума, акустическая структура особенно хорошо подходит для подавления шума, создаваемого авиационными двигателями и, в частности большими двигателями, используемыми для коммерческих воздушных судов. Соответственно, акустическая структура, представленная как 10 на фиг. 7, является, как правило, частью гондолы, которая окружает центральную активную зону турбовентиляторного реактивного двигателя 18.
[0027] Сотовая конструкция 12 включают в себя первый край 15, который находится ближе к источнику 18 шума, и второй край 17, который находится дальше от источника 18 шума. Стенки соовой конструкции продолжаются между первым и вторым краями для образования множества ячеек 22, при этом каждая имеет площадь сечения, измеренную перпендикулярно к стенкам. Акустический экран расположен на или вблизи второго края 17 каждой ячейки для того, чтобы сделать каждую ячейку акустическим резонатором. Несмотря на то, что акустические экраны могут быть вставлены в ячейки сотовой конструкции и перемещены от второго края 17, стандартная процедура заключается в размещении звукового экранирующего листа 16 на втором крае 17 сотовой конструкции для закрытия всех ячеек. Глубина всех ячеек (акустических резонаторов) будет равна расстоянию между первым краем 15 и акустическим экраном 16.
[0028] Как представлено на фиг. 1, акустическая сотовая конструкция 12 изготавливается из множества взаимосвязанных ячеек 22. Для наглядности, одна ячейка 22 представлена на фигурах 2 и 3 без пористого облицовочного листа 14. В соответствии с настоящим изобретением, конусообразная многосекционная акустическая перегородка 30 расположена в акустическом резонаторе, образованном стенками 32 ячейки и акустическим экраном 16. Многосекционная перегородка 30 включает в себя первый участок 34 перегородки и второй участок 36 перегородки. Дополнительный участок 38 перегородки расположен между первым и вторым участками перегородки. Более чем один дополнительный участок перегородки может быть расположен между первым и вторым участками перегородки, если это необходимо.
[0029] Первый участок 34 перегородки может быть изготовлен из любого из материалов, используемых для изготовления акустических перегородок. Тем не менее, предпочтительно, чтобы участок 34 перегородки был изготовлен из сплошного материала, такого как пластиковая пленка или сетка, которая покрывается пластиком, чтобы сделать ее непроницаемой для звуковых волн. Сплошной участок 34 перегородки функционирует в качестве волновода, который имеет форму канала в виде усеченного конуса. Сплошной участок 34 перегородки включает в себя стенки 40, которые имеют внутренние и внешние поверхности 42 и 44, соответственно. Сплошной участок 34 перегородки включает в себя вход 46 и выход 48.
[0030] Сплошной участок 34 перегородки делит ячейку 22 на внутренний канал звуковой волны или камеру 50 и внешнюю камеру 52 звуковой волны. Внутренняя камера 50 для звуковой волны образована внутренней поверхностью 42 участка 34 перегородки 34, входом 46 перегородки, выходом 48 первого участка перегородки, и тем участком стенки ячейки, который продолжается между входом 46 и первым краем 15 ячейки. Внешняя камера 52 для звуковой волны образована внешней поверхностью 44 участка 34 перегородки, стенкой 32 ячейки, звуковым экраном 16 и выходом 48 участка перегородки.
[0031] Второй участок 36 перегородки может также быть изготовлен из любого из материалов, используемых для изготовления акустических перегородок. В этом примере осуществления, второй участок 36 перегородки является акустической сеткой, например, материалом перегородки тканого моноволокна, которое находится в виде конуса. Второй участок 36 перегородки не действует как волновод таким же образом, как первый участок 34 перегородки. Вместо этого, сетка во втором участке демпфирует или ослабляет шум звуковых волн, когда они проходят через сетку, и обеспечивает вторичный звуковой резонатор с переменной глубиной.
[0032] Дополнительный участок 38 перегородки может также быть изготовлен из любого из материалов, используемых для изготовления акустических перегородок. В этом периметре осуществления дополнительный участок 38 перегородки является перфорированной пленкой из пластмассы, которая имеет достаточно перфораций, чтобы позволить звуковым волнам проходить через перфорации. Дополнительный участок 38 перегородки подобно второму участку 36 перегородки не действует как волновод таким же образом как первый участок 34 перегородки, а скорее действует как акустический резонатор. Сетка, используемая во втором участке 36 перегородки, выбирается так, чтобы свойства демпфирования шумов (акустическое сопротивление) сетки отличались от перфорированной пленки или листа, используемого в дополнительном участке 38 перегородки.
[0033] Как представлено на фиг. 3, звук, входящий в резонатор (стрелки 54), проходит через внутреннюю камеру 50 для звуковой волны и проходит через выход 48 первого участка перегородки в два других участка 36 и 38 перегородки и во внешнюю камеру 52 для звуковой волны. Звуковые волны 54 отражаются обратно посредством образующих поверхностей внешней камеры 52 для звуковой волны, как показано стрелками 56. Отраженные звуковые волны 56 перемещаются обратно через два участка 36 и 38 перегородки и через выход 48 сплошной перегородки во внутреннюю камеру 50 для звуковой волны.
[0034] Использование звукового волновода, такого как сплошной первый участок 34 перегородки, управляет путем входящих звуковых волн, так что их эффективный путь перемещения является больше, чем глубина акустического резонатора. Это увеличение эффективного пути перемещения звуковых волн управляется и ограничивается размером и формой внутренней и внешней волновых камер. Размер и форма двух волновых камер, в свою очередь, зависит от размера, формы и расположения сплошного участка или участков волновода многосекционной перегородки. Эффективная акустическая длина ячейки 22 может быть увеличена путем изготовления сплошного первого участка 34 перегородки так, что он продолжается далее вниз в ячейку.
[0035] Иллюстративная многосекционная перегородка 30 включает в себя сплошной первый участок 34, который функционирует в качестве акустического волновода, второй сетчатый участок 36, и дополнительный средний участок 38, который является перфорированным. Соответственно, многосекционная перегородка 30 обеспечивает три различных уровня направления шумовой волны и демпфирования. Находящаяся одновременно на рассмотрении патентная заявка США с серийным номером 13/964, 629 описывает детали акустических волноводов, расположенных внутри акустических камер таким же образом, как сплошной первый участок 34. Содержание этой совместной заявки, таким образом, включено в качестве ссылки.
[0036] Возможен широкий выбор размеров, форм и конфигураций многосекционной акустической перегородки в соответствии с настоящим изобретением. Четыре иллюстративные многосекционные перегородки представлены на фигурах 4 и 5 как 60, 62, 64 и 66. Многосекционная перегородка 60 включает в себя первый сплошной пленочный участок 70 и колбообразный второй участок 72, который изготовлен из сетчатого материала перегородки. Многосекционная перегородка 60 дополнительно включает в себя два дополнительных участка перегородки, которые представлены как 74 и 76. Участок 74 перегородки является перфорированной пленкой или листом, а участок 76 перегородки имеет сетчатый материал перегородки, который является более укрупненным, чем сетка, используемая в участке 72. Многосекционная перегородка 60 обеспечивает направление волны в первом участке 70 для увеличения акустической глубины акустической ячейки, в то время как остающиеся три участка перегородки обеспечивают перегородку с тремя отличными значениями демпфирования. В примере осуществления, материалы перегородки для различных участков были выбраны так, чтобы значение cgs Rayl (1 дин/сек на кубический сантиметр) для участка 74 было равно 80 cgs R при (1200-1400 Гц), в то время как участки 76 и 72 будут иметь значение cgs Rayl 60 cgs R (1400-1600 Гц) и 50 cgs R (1600-1800 Гц), соответственно.
[0037] Иллюстративная многосекционная перегородка 62 не включает в себя сплошной участок волновода. Вместо этого перегородка 62 включает в себя акустические демпфирующие участки 80, 82, 84 и 86. Участок 80 состоит из перфорированной пленки, которая имеет значение cgs Rayl 100 для частот от 1000-1200 Гц. Участок 82 состоит из перфорированной пленки, которая имеет значение cgs Rayl 80 (1200-1200 Гц). Участки 84 и 86 состоят из акустической сетки, имеющей значение Rayl 60 cgs R (1400-1600 Гц) и 50 cgs R (1600-1800 Гц), соответственно.
[0038] Многосекционные перегородки, которые являются коническими или в форме усеченного конуса являются только одной возможной формой перегородки. Важно только, что перегородка разделяется на участки с различным направлением волны и/или демпфирующими свойствами, и что перегородка должна продолжаться вертикально внутри акустической ячейки. Например, трехмерные и многосекционные перегородки в соответствии с настоящим изобретением могут быть в форме цилиндра или другой трубчатой формы.
[0039] Иллюстративная цилиндрическая многосекционная перегородка представлена как 64. Цилиндрическая перегородка 64 включает в себя сплошной участок 90 и перфорированный участок 92. Цилиндрическая перегородка 64 прикреплена к стенкам сотовой конструкции в виде перегородки 94, которая включает в себя перфорированный или сетчатый центральный участок 95а и сплошной периметровый или плечевой участок 95b, который является связанным со стенками ячейки. Участок 90 перегородки действует в качестве волновода для увеличения эффективной акустической длины ячейки, в то время как перфорированный участок 92 обеспечивает акустический резонатор. Дополнительный сетчатый материал перегородки может быть расположен в нижней части цилиндрической перегородки 64 для обеспечения дополнительного ослабления шума, как показано на 96.
[0040] Другая иллюстративная цилиндрическая многосекционная перегородка представлена как 66. Эта цилиндрическая перегородка включает в себя первый участок 98 перегородки и второй участок 100 перегородки. Первый участок 98 перегородки составляет перфорированный лист, а второй участок 100 перегородки состоит из акустического сетчатого материала. Цилиндрическая перегородка 66 прикреплена к стенкам ячейки посредством сетчатого материала 102 перегородки, который связан со стенками ячейки. Сетчатый материал 104 перегородки может также быть расположен в нижней части цилиндрической многоэлементной перегородки для обеспечения дополнительного закрепления цилиндрической перегородки к стенкам ячейки, а также дополнительного демпфирования шума.
[0041] Размер, форма, расположение, конфигурация и вид материала, используемого для изготовления различных участков многосекционной перегородки, может быть различным для того, чтобы достичь широкого диапазона направления акустических волн и демпфирующих свойств. Одинаковый тип многосекционной перегородки может быть размещен в одинаковом месте внутри относительно большой группы акустических ячеек. Альтернативно, можно смешивать и сочетать различные многосекционные перегородки в различных местах в пределах акустической структуры для получения акустических структур с широким спектром акустических свойств.
[0042] Дополнительное акустическое демпфирование и затухание может быть обеспечено посредством включения одной или нескольких обычных двумерных перегородок внутрь акустической ячейки. Кроме того, можно включить множество двумерных акустических перегородок внутрь, выше и/или ниже многосекционной перегородки.
[0043] Различные несплошные участки многосекционной акустической перегородки могут быть изготовлены из любых стандартных акустических материалов, используемых для обеспечения ею ослабления шума, в том числе, тканые волокна и перфорированные листы. Для сетчатых участков, предпочтительным является использование материала тканых волокон для акустической перегородки. Эти сетчатого типа акустические материалы, как правило, предусматриваются в качестве относительно тонких листов сетчатой ткани открытой структуры, которая специально предназначена для обеспечения ослабления шума. Предпочтительно, чтобы акустический материал был сеточной тканью открытой структуры, которая соткана из волокон моноволокна. Волокна могут состоять из стекла, углерода, керамики или полимеров. Моноволокна полимерных волокон, изготовленные из полиамида, полиэфира, полиэтиленового хлортрифторэтилена (ECTFE), этиленового тетрафторэтилена (ETFE), политетрафторэтилена (ПТФЭ), полифениленсульфида (ПФС), полифторэтиленового пропилена (FEP), полиэфирэфиркетона (РЕЕК), полиамида 6 (нейлона 6, ПА6) и полиамида 12 (нейлона 12, ПА12), являются всего лишь несколькими примерами. Сетчатая ткань открытой структуры, изготовленная из РЕЕК, является предпочтительной для применения при высоких температурах, таких как гондолы реактивных двигателей. Примеры сетчатых материалов для перегородки дополнительно описаны в патентах США №№7,434,659; 7,510,052 и 7,854,298, содержание которых включено в данное описание путем ссылки. Материал перегородки, который используется в перфорированных участках многосекционной перегородки, предпочтительно, изготавливается посредством лазерного сверления пластиковых листов, изготовленных из любого из указанных выше пластиков.
[0044] Сплошные участки многосекционной перегородки могут быть изготовлены из самых разнообразных материалов при условии, что они совместимы с другим материалом (материалами) перегородки, используемыми для изготовления многосекционной перегородки. Предпочтительно, чтобы одни и те же типы материалов, описанных выше, для применения в изготовлении участков акустического сопротивления многосекционной перегородки, также использовались для изготовления сплошных участков. Сплошные стенки, предпочтительно, изготавливаются из акустически непроницаемого материала так, чтобы свести к минимуму передачу звука в поперечном направлении через сплошной участок многосекционной перегородки. Использование сплошных стенок гарантирует, что все звуковые волны, поступающие в акустическую ячейку, должны полностью проходить через внутреннюю камеру для звуковой волны перед входом в наружную камеру для звуковой волны.
[0045] Входной конец многосекционной перегородки, предпочтительно, имеет форму, чтобы соответствовать стенкам акустической ячейки. Например, многосекционная перегородка, используемая в акустической ячейке с шестиугольным поперечным сечением, будет иметь входной конец, который соответствует шестиугольной форме ячейки. Это позволяет многосекционной перегородке быть надежно связанной со стенками акустических ячеек. Вход многосекционной перегородки может быть связан со стенками акустической ячейки использованием клеящих технологий, включающих в себя термическое соединение. Фланец может быть включен в качестве верхней части многосекционной перегородки для обеспечения увеличенной площади поверхности для соединения к стенкам сотовой конструкции.
[0046] Многосекционная перегородка может быть изготовлена, вставлена в акустическую ячейку и присоединена на место таким же образом, как двумерные акустические перегородки, описанные выше в патентах США №№7,434,659; 7,510,052 и 7,854,298, содержание которых включено в данный документ посредством ссылки. Основное отличие состоит в том, что настоящие многосекционные перегородки являются трехмерными и продолжаются вертикально внутри ячейки, тогда как предшествующие акустические перегородки являются, по существу, плоскими.
[0047] Пример двумерной перегородки, которая может быть вставлена в ячейку 22 сотовой конструкции для образования многосекционной трехмерной перегородки 30, показан на фиг. 6 как 30а. Перегородка 30а изготовлена из акустического сетчатого материала, в котором первый участок 34а покрывается пластиком для того, чтобы сделать первый участок сплошным и непроницаемым для звуковых волн. Второй участок 36а является не покрытым, так что он остается в качестве акустической сетки. Дополнительный участок 38а покрыт пластиком для получения его сплошным, а затем лазером пробуренным, для образования перфораций в этом участке. Двумерная перегородка вставляется в сотовую ячейку с тем, чтобы образовать трехмерную и многосекционную перегородку, как представлено на фигурах 2 и 3. После того, как она будет вставлена в акустическую ячейку, и образована в требуемую трехмерную форму, многосекционная перегородка соединяется на месте с использованием подходящего клея.
[0048] Многосекционная перегородка может быть образована путем обработки цельного куска материала сетки для образования различных участков, как описано выше. Тем не менее, возможно изготавливать многосекционные перегородки сначала образовывая различные участки, а затем скрепляя их между собой в требуемой конфигурации. Другие процессы изготовления возможны при условии, что получающаяся трехмерная перегородка включает в себя участки, которые соединены друг с другом на границе между участками таким образом, что не оказывают отрицательного влияния на акустические свойства многосекционной перегородки. Сочетание процессов изготовления также возможно. Например, многосекционная перегородка 60, представленная на фиг. 4, может быть сначала образована участками 70, 74, и 76 из отдельного куска акустической сетки, который должен быть обработан для изготовления участка 70 сплошным, а участка 74 перфорированным. Кусок обработанной сетки затем формуют в форму усеченного конуса с завершающим колбообразным сетчатым участком 72, связанным с нижней частью перегородки в форме усеченного конуса. Заканчивающаяся завершенной колбой конусообразная перегородка затем вставляется в акустическую камеру и присоединяется к стенкам ячейки.
[0049] Периметр в верхней части многосекционной перегородки не обязательно должен совпадать с формой поперечного сечения акустической ячейки. Верхняя часть периметра может иметь меньшую площадь сечения и/или отличную форму. В этих случаях, буртик или соединительная деталь располагается между верхней частью периметра перегородки и стенками ячейки. Буртик, предпочтительно, изготавливается из звуконепроницаемого материала, так что все звуковые волны направляются через вход перегородки. При желании, буртик или соединительная деталь могут быть изготовлены из звукопроницаемого материала, такого как сетка или перфорированный материал перегородки. Например, см. цилиндрическую перегородку 66 на фиг. 4, которая присоединена к стенке ячейки путем сетчатого буртика, который также продолжается выше верхней части перегородки.
[0050] Материалы, используемые для изготовления сотовых ячеек, могут быть любыми из обычно используемых в акустических структурах, включая металлы, керамику и композиционные материалы. Примеры металлов включают алюминий и алюминиевые сплавы. Примеры композиционных материалов включают в себя стекловолокно, номекс и различные комбинации из графита или керамических волокон с подходящими матричными смолами. Матричные смолы, которые могут выдержать относительно высокие температуры (300°F к 400°F), являются предпочтительными. Материалы, используемые для изготовления сплошной листовой поверхности 16, также могут быть любыми из материалов сплошной листовой поверхности, обычно используемых для акустических структур, которые обычно включают одинаковый тип материалов, используемых для изготовления сотовой структуры. Материалы, используемые для изготовления пористой листовой поверхности 14, также могут быть любыми из материалов, обычно используемых в таких пористых структурах при условии, что поры или перфорации в структуре являются достаточными для того, чтобы позволить звуковым волнам от реактивного двигателя или другого источника входить в акустические ячейки или резонаторы.
[0051] Для гондол реактивных двигателей, сотовые ячейки, как правило, имеют площадь поперечного сечения между приблизительно 0,1 до 0,5 дюйма, а квадратные глубину от примерно 1,0 до 2,0 дюймов. Использование многосекционных перегородок с частично сплошными стенками позволяет изготавливать гондолы, имеющие глубины сотовых ячеек на нижней границе диапазона толщин, которые обеспечивают такое же ослабление низкочастотного шума или подавление, которое обеспечивается гондолами, имеющими толщины в пределах верхней границы диапазона толщин.
[0052] Способность получить гондолу, которая имеет определенную толщину, и увеличить эффективную длину резонатора без увеличения толщины резонатора или уменьшения количества доступных акустических ячеек, является существенным преимуществом, так как позволяет изготавливать гондолу, как тонкую и легкую, насколько возможно, в то же время еще способную демпфировать шум с относительно низким уровнем частоты, который генерируется современными конструкциями реактивных двигателей. Кроме того, использование многосекционной перегородки, которая продолжается вертикально внутри ячейки (трехмерной перегородки) позволяет перегородке задавать и демпфировать несколько конкретных частотных диапазонов, как на высокой, так и на низкой границе звуковых частот, генерируемых источниками шума и, в частности, реактивными двигателями.
[0053] Как упоминалось ранее, предпочтительно, чтобы сплошная листовая поверхность 16 была использована в качестве звукового экрана для закрытия второго края 17 сотовой конструкции для образования акустических резонаторов. В этой ситуации, звуковые экраны являются все расположенными вдоль второго края сотовой конструкции. Акустическая глубина ячеек может быть изменена, если это необходимо, посредством использования отдельных экранов вместо листовой поверхности. Отдельные экраны вставляются и соединяются на месте внутри ячейки для обеспечения желаемой глубины акустического резонатора.
[0054] Имея, таким образом, описанные примеры осуществления настоящего изобретения, следует отметить для специалистов в данной области техники, что раскрытия являются только иллюстративными, и что различные другие варианты, адаптации и модификации могут быть выполнены в пределах объема настоящего изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления, а ограничивается только прилагаемой формулой изобретения.