СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩЕЙ ПАНЕЛИ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ГОНДОЛЫ АВИАДВИГАТЕЛЯ
METHOD FOR MANUFACTURING OF ACOUSTIC PANEL, IN PARTICULAR, FOR AIRCRAFT ENGINE POD

Изобретение относится к мерам по снижению уровня шума, создаваемого двигателями, и в частности, авиадвигателями.
Перед авиапромышленностью стоит задача, еще более насущная в свете недавних законодательных актов - снизить уровень шума, испускаемого двигателями, и в частности, турбореактивными двигателями (ТРД).
Как известно, по большей части этот шум возникает в районе воздухозаборника гондолы, в которой заключен двигатель. Причина в том, что там располагается нагнетательный вентилятор двигателя, который очень сильно шумит, всасывая и рассекая воздух.
Известно также решение, состоящее в установке на внутренней поверхности воздухозаборника гондолы специальных звукопоглощающих панелей для снижения возникающего там шума.
Такие панели состоят, как правило, из блоков с ячеистой сердцевиной - подобные структуры обычно называют сотовыми. Наружная поверхность этих блоков, то есть дальняя от оси двигателя, имеет воздухонепроницаемое покрытие, тогда как покрытие внутренней поверхности (ближней к оси двигателя) пропускает воздух.
Эти панели образуют своего рода акустические резонаторы, как бы улавливающие шум, а следовательно, ослабляющие испускание звука вовне гондолы.
Геометрия гондолы и различные конструктивные соображения (например, может потребоваться применить ячеистые сердцевины различной плотности), часто предписывают располагать встык несколько блоков с ячеистыми сердцевинами для создания звукопоглощающей панели.
В подобных случаях, во избежание потерь эффективности звукопоглощения, зоны стыка таких блоков необходимо обрабатывать особо тщательно.
В настоящее время для соединения таких блоков друг с другом широко применяют нанесение на смежные края этих блоков специального клея, который при обжиге превращается в пену, образуя при этом своего рода соединительную полоску из вспученного материала между указанными краями.
Достоинство такого способа в том, что можно получить панель, которая с механической точки зрения ведет себя так же, как панель из цельного блока.
Недостаток же способа в том, что соединительная полоска из обожженного клея заполняет соседние ячейки блоков, что уменьшает эффективную акустическую площадь блока. Кроме того, такая соединительная полоска представляет собой разрыв акустического сопротивления, что тоже существенно снижает эффективность блока.
Итак, задача настоящего изобретения - устранение вышеперечисленных недостатков.
Эта задача решается посредством способа изготовления звукопоглощающей панели, в частности, для гондолы авиадвигателя, причем данная панель содержит по меньшей мере одну ячеистую сердцевину, одна из поверхностей которой имеет воздухонепроницаемое, т.н. наружное покрытие, а другая поверхность - перфорированное, т.н. внутреннее покрытие, и при этом ячеистая сердцевина образована соединением встык ряда блоков с ячеистой сердцевиной, каковой способ отличается тем, что содержит следующие шаги:
a) перед соединением встык блоков с ячеистой сердцевиной вскрывают ячейки, расположенные по краям предназначенных к соединению блоков;
b) соединяют эти блоки встык и «всухую» таким образом, что вскрытые ячейки заходят одна в другую.
С точки зрения акустики, сухое (без применения клея) взаимопроникновение предварительно вскрытых ячеек позволяет получить панель, в которой практически все ячейки участвуют в ослаблении шума.
Помимо этого, отсутствие клея позволяет устранить разрывы акустического сопротивления, которые имеют место в известных панелях.
В отношении же механики неожиданно выяснилось, что механическая прочность изготовленной заявляемым способом панели, по существу, сравнима с прочностью известных панелей.
Таким образом, благодаря указанным признакам, заявленный способ позволяет получить панель, которая, хотя и собрана из нескольких блоков, демонстрирует исключительно высокую однородность звукопоглощения по всему своему объему, а также удовлетворяет механическим требованиям.
Согласно другим, опциональным признакам заявляемого способа, он содержит:
- предварительный шаг, на котором выбирают ячеистые блоки несколько большего размера, чем нужно, и шаг с1), на котором поддерживают полученное на шаге (b) взаимопроникновение, за счет того, что блоки устанавливают с усилием, вызывающим механические напряжения. Таким образом, можно удерживать края этих блоков прижатыми друг к другу и получить в конечном итоге акустическую панель, обладающую практически такими же механическими свойствами, как панель из цельного блока;
- шаг с2), на котором поддерживают полученное на шаге b) взаимопроникновение посредством фиксирующих элементов типа скоб или скреп. Этот шаг, который можно применить как самостоятельно, так и в дополнение к предыдущему, позволяет исключительно прочно скрепить края двух смежных блоков;
- шаг d), на котором устанавливают послойно группы блоков, соединенных друг с другом в соответствии с любым из шагов а)-с2). Этот способ можно использовать для изготовления многослойных панелей, которые требуются в отдельных случаях.
Заявленное изобретение относится также к элементу, охватывающему двигатель, отличающемуся тем, что он снабжен, по меньшей мере, одной звукопоглощающей панелью, изготовленной описанным выше способом. Такой элемент позволяет добиться особо эффективного ослабления шума охватываемого им двигателя.
Предметом изобретения является также гондола, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, один вышеописанный элемент.
Как вариант, оболочку можно расположить в зоне воздухозаборника гондолы. Такое устройство гондолы позволяет, в частности, ослабить шум, создаваемый нагнетающим вентилятором двигателя.
Прочие признаки и преимущества изобретения явствуют из нижеследующего описания и рассмотрения приложенных чертежей.
Фиг.1 представляет собой вид в разрезе однослойной звукопоглощающей панели согласно изобретению.
Фиг.2 - вид в разрезе двухслойной звукопоглощающей панели согласно изобретению.
Фиг.3 - частичный схематический вид сверху зоны стыка двух блоков ячеистой сердцевиной, образующих звукопоглощающую панель согласно изобретению.
Фиг.4 - реальное изображение (фотоснимок) такой зоны стыка.
Как видно на фиг.1, однослойная звукопоглощающая панель согласно изобретению содержит, как правило, несколько, в данном случае два блока В1, В2 с ячеистой сердцевиной, размещенных между внутренним покрытием 1 и наружным покрытием 3.
Блоки В1, В2 взаимодействуют между собой в зоне 5 стыка, свойства которой подробно будут рассмотрены ниже.
Как показано на фиг.3 и фиг.4, ячейки А1, А2 блоков В1, В2 имеют в данном примере шестиугольное сечение, образуя в результате сотовые конструкции.
Как показано на фиг.1, сечение ячеек А1 блока В1 может быть, например, меньше сечения ячеек А2 блока В2, что продиктовано требованиями технического задания к акустическим и/или механическим характеристикам.
В качестве материала ячеек блоков В1 и В2 можно, в общем случае, применить легкий металлический сплав, пригодный для авиастроения. Внутреннее покрытие 1 можно выполнить из листового материала или ткани с отверстиями 7 напротив ячеек А1, А2, тогда как для наружного покрытия 3 можно использовать многослойный композитный материал.
Принцип действия такой акустической панели известен. Ее устанавливают во внутренней стенке гондолы таким образом, чтобы внутреннее покрытие 1 было обращено к размещенному в гондоле двигателю. Шум двигателя проникает в ячейки А1, А2 через отверстия 7 во внутреннем покрытии 1 и вибрирует внутри этих ячеек, образующих своего рода акустические резонаторы, что приводит к рассеянию акустической энергии, а следовательно, и к снижению уровня шума.
На фиг.2 показана двухслойная панель согласно изобретению, содержащая два слоя блоков с ячеистой сердцевиной, которые образованы, соответственно, блоками В1, В2 и В1', В2', причем блоки соединены между собой с помощью известных средств и размещены между внутренним покрытием 1 и наружным покрытием 3, аналогичными тем, что были рассмотрены применительно к фиг.1.
В такой двухслойной панели взаимодействие между блоками с ячеистой сердцевиной, во-первых, В1 и В2 и, во-вторых, В1' и В2' происходит, соответственно, в зонах 5, 5' стыков, свойства которых описаны ниже.
А именно, на фиг.3 и фиг.4 видно, что в зоне 5 стыка двух блоков В1, В2 ячейки А1, А2, соответственно находящиеся на смежных краях этих блоков, предварительно вскрыты, чтобы они могли заходить друг в друга.
Фактически, как показано на фиг.4, взаимопроникновение ячеек А1, А2 не столь идеально в геометрическом отношении, как показано на фиг.3.
Может, впрочем, оказаться, что надо подправлять эти ячейки перед их взаимопроникновением - в частности, в случае, когда они оказываются чрезмерно деформированными или даже схлопываются.
Однако, сказанное нисколько не умаляет излагаемых ниже достоинств изобретения.
Было обнаружено, что взаимопроникновение ячеек на краях смежных блоков позволяет изготовить звукопоглощающую панель, которая механически ведет себя, по существу, подобно традиционной панели из склеенных блоков.
В частности, удалось установить, что прочность на срез у акустических панелей, изготовленных заявленным способом, по существу, однородна по всему их объему, включая зоны стыка между блоками с ячеистой сердцевиной.
Такая однородная прочность чрезвычайно важна, поскольку она позволяет предотвратить передачу в наружное покрытие 3 паразитных нагрузок, в частности, изгибающих.
Также обнаружено, что механические свойства можно улучшить, обеспечивая прижатие блоков с ячеистыми сердцевинами друг к другу, за счет чего улучшается взаимопроникновение ячеек на краях этих блоков.
Одним из способов такого поддержания механического напряжения является применение блоков, размеры которых слегка превышают размеры промежутков, в которых их следует разместить, что обеспечивает их установку с тугой посадкой.
Другой способ улучшить соединение между блоками, в том числе как дополнение к описанному выше, заключается в использовании крепежных средств между ячейками, находящимися на краях этих блоков. В качестве таких средств можно применить, например, различные скобы или скрепы.
Как следует из вышеизложенного, взаимопроникновение ячеек, располагающихся по краям блоков, в механическом отношении вполне удовлетворительно заменяет клеевое соединение, используемое в известных системах.
С точки зрения акустики подобное сухое соединение исключает заполнение клеем ячеек А1, А2 в зоне 5 стыка блоков В1 и В2, поэтому указанные ячейки не выпадают из работы по ослаблению шума со стороны наружного покрытия 1, которое обращено к авиадвигателю.
Другими словами, отсутствие клея позволяет увеличить поверхность панели, фактически работающую на звукопоглощение.
Кроме того, в отсутствие клея можно устранить любые разрывы акустического сопротивления в теле панели, что также способствует повышению эффективности звукопоглощения.
Должно быть совершенно очевидно, что изобретение никоим образом не ограничивается описанными выше вариантами его осуществления, которые были представлены лишь в качестве примеров.