КОНСТРУКЦИЯ НА ОСНОВЕ СУПЕРПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ/ДИФФУЗНОГО СВЯЗЫВАНИЯ ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ШУМА ОТ ПОТОКА ВОЗДУХА
STRUCTURE BASED ON SUPERPLASTIC FORMING/DIFFUSION BINDING FOR REDUCING NOISE FROM AIR FLOW

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Гондолы двигателей используются для управления впуском в двигатель потока воздуха и выпуском его из двигателя, облегчения технического обслуживания и подавления шума, создаваемого турбовентиляторными двигателями с высокой степенью двухконтурности. Гондола может включать в себя антивибрационный экран, выполненный из композитной слоистой конструкции, составленной из облицовочных листов и сотовой сердцевины. Облицовочные листы выполнены перфорированными для ослабления шума. Гондола может дополнительно включать в себя изолирующие коврики, выполненные из керамических и металлических материалов между антивибрационным экраном и внутренним контуром двигателя. Изолирующие коврики защищают слоистую конструкцию от тепла двигателя.
[0002] Изолирующие коврики увеличивают вес, требуют технического обслуживания и увеличивают расходы на гондолу, но не оказывают прямого положительного влияния на конструкцию. Кроме того, изолирующие коврики занимают значительное пространство, что может привести к увеличению диаметра канала вентилятора. Они также расположены негладкой поверхностью на пути больших объемов потока воздуха, что увеличивает лобовое сопротивление. Увеличенные вес и лобовое сопротивление воздушного летательного аппарата отрицательно сказываются на топливной эффективности.
[0003] Существует необходимость в антивибрационном экране для высоких температур, обладающем способностью ослабления шума. Вследствие формы типичных газотурбинного двигателя и гондолы, обеспечивающих необходимые характеристики, также существует необходимость в том, чтобы антивибрационный экран соответствовал по форме сложным (например, с двойным контуром) поверхностям.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Согласно представленному варианту реализации изобретения система обеспечения движения содержит турбореактивный двигатель и гондолу двигателя, включающую в себя внутреннюю стенку, выполненную на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания (SPF/DB) и имеющую облицовочный лист горячей стороны напротив внутреннего контура двигателя и облицовочный лист холодной стороны, который имеет отверстия для ослабления шума.
[0005] Согласно другому представленному варианту реализации изобретения канал вентилятора содержит слоистую конструкцию на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, включающую в себя облицовочный лист, который формирует внутреннюю стенку и имеет множество отверстий, выполненных для подавления шума.
[0006] Согласно другому представленному варианту реализации изобретения монолитная слоистая конструкция на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB содержит сердцевину, расположенную между первым и вторым облицовочными листами с образованием слоистой конструкции. Сердцевина включает в себя множество ячеек. Первый облицовочный лист имеет множество отверстий для обеспечения поступления шума и воздуха в ячейки.
[0007] Согласно еще одному представленному варианту реализации настоящего раскрытия внутренняя стенка имеет криволинейность.
[0008] Согласно еще одному представленному варианту реализации настоящего раскрытия двигатель содержит турбовентиляторный двигатель.
[0009] Эти признаки и функции могут быть получены независимо в различных вариантах реализации настоящего изобретения или могут быть скомбинированы в других вариантах реализации. Дальнейшие подробности вариантов реализации настоящего изобретения можно увидеть со ссылкой на последующее описание и фигуры чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[00010] ФИГ. 1 представляет собой иллюстрацию системы обеспечения движения, включающей в себя турбинный двигатель и гондолу.
[00011] ФИГ. 2 представляет собой иллюстрацию канала вентилятора, включающего в себя внутреннюю стенку, которая включает в себя слоистую сердцевину с ячейками, образованными на основе суперпластического формообразования и диффузного связывания.
[00012] ФИГ. 3-6 представляют собой иллюстрации слоистых сердцевин на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, имеющих ячейки различных размеров и конфигураций.
[00013] ФИГ. 7 представляет собой иллюстрацию способа изготовления конструкции на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB.
[00014] ФИГ. 8 представляет собой иллюстрацию схемы сварки сердцевинных листов конструкции на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB.
[00015] ФИГ. 9A-9D представляют собой иллюстрации расширения пакета в конструкции на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB.
[00016] ФИГ. 10 представляет собой иллюстрацию способа формирования внутренней стенки гондолы из множества конструкций на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB.
[00017] ФИГ. 11 представляет собой иллюстрацию конструкции на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, имеющей сложную форму.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[00018] Со ссылкой на ФИГ. 1 проиллюстрирована система 110 обеспечения движения, установленная на стойке или пилоне 105 ниже крыла 100 воздушного летательного аппарата. Система 110 обеспечения движения включает в себя турбореактивный двигатель. В некоторых вариантах реализации изобретения реактивным двигателем может быть турбовентиляторный двигатель 120. Обычный турбовентиляторный двигатель 120 включает в себя снабженный каналом вентилятор 121 и внутренний контур, или сердцевину, 122 двигателя (или газовый генератор) для привода вентилятора 121. Вентилятор 121 перемещает часть впускного воздуха через внутренний контур 122 двигателя (поток внутреннего контура), а другую часть впускного воздуха через канал 130 вентилятора, который обходит внутренний контур 122 двигателя (поток во втором контуре или обходной, или вентиляторный поток). Поток внутреннего контура ускоряется соплом, таким как сопло 124 с центральным телом. Тягу получают посредством выталкивания комбинации из более холодного потока во втором контуре и более горячего потока внутреннего контура. Отношение массового расхода потока через второй контур к потоку через внутренний контур называется степенью двухконтурности.
[00019] Система 110 обеспечения движения дополнительно включает в себя гондолу 140, которая включает в себя капот для закрытия снабженного каналом вентилятора и внутреннего контура 122 двигателя. Капот может быть выполнен из легкой конструкции с использованием материалов, устойчивых к низким температурам, таких как углеродный материал на основе эпоксидной смолы или алюминий. Капот служит в качестве аэродинамического обтекателя для канала вентилятора и связанных с ним механизмов. В варианте реализации по ФИГ. 1 капот включает в себя обтекатель 142 входа двигателя, обтекатель 144 вентилятора и обтекатель 146 сердцевины.
[00020] Приведена дополнительная ссылка на ФИГ. 2. Гондола 140 дополнительно включает в себя канал 130 вентилятора, также известный как реверсор тяги. Канал 130 вентилятора имеет внутреннюю стенку 132, которая отделяет поток во втором контуре от внутреннего контура 122 двигателя. Внутренняя стенка 132 имеет конструктивную возможность реагирования на нагрузки давления потока, а также на другие нагрузки гондолы. Внутренняя стенка 132 также может служить в качестве канала внутреннего контура для потока внутреннего контура и в качестве капота для внутреннего контура 122 двигателя. В качестве капота внутреннего контура двигателя внутренняя стенка 132 обеспечивает сочетание значительных конструктивных возможностей, теплостойкости и связанными с ней температурными градиентами, ослабления шума, противопожарной защиты двигателя и доступа к двигателю и его системам и компонентам. Внутренняя стенка 132 отводит тепло от внутреннего контура 122 двигателя путем его проведения в поток во втором контуре.
[00021] Раздвоенные элементы 134 крепят внутреннюю стенку 132 к обтекателю 146 сердцевины. В некоторых вариантах реализации изобретения раздвоенные элементы 134 могут быть выполнены за одно целое с внутренней стенкой 132. В других вариантах реализации изобретения раздвоенные элементы 134 могут быть присоединены (например, механически прикреплены) к внутренней стенке 132. В некоторых вариантах реализации изобретения обтекатель 146 сердцевины может быть выполнен за одно целое с каналом 130 вентилятора, а в других вариантах реализации обтекатель 146 сердцевины может быть выполнен отдельно от канала 130 вентилятора.
[00022] Гондола 130 дополнительно включает в себя дефлектор 136 реверсора тяги, который перенаправляет небольшую или основную часть потока во втором контуре наружу и вперед, чтобы обеспечивать реверс тяги против поступательного движения воздушного летательного аппарата. Часть дефлектора 136 может быть прикреплена к внутренней стенке 132 соединителями для дверец, которые преграждают путь потоку во втором контуре.
[00023] В дополнение к указанным выше функциям внутренняя стенка 132 подавляет шум двигателей, создаваемый компонентами турбины внутреннего контура 122 двигателя, а также и шум вентиляторов, который передается в воздушный поток во втором контуре. Для гондолы, имеющей длинный канал (то есть канал вентилятора, имеющий часть, которая проходит за выходную плоскость сопла потока вентилятора), подавление шума для той части, которая проходит за выходную плоскость сопла потока вентилятора, является опциональным.
[00024] Внутренняя стенка 132 гондолы 130 включает в себя одну или более конструкций на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, которые выполнены для подавления шума. В некоторых вариантах реализации изобретения внутренняя стенка 132 может быть сформирована из одной монолитной конструкции на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB. В других вариантах реализации изобретения внутренняя стенка может включать в себя множество монолитных конструкций на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, которые сварены или иным образом соединены друг с другом.
[00025] Термин "суперпластическое формообразование" (SPF) в целом относится к процессу, при котором материал подвергают суперпластической деформации с превышением пределов нормальной для него пластической деформации. Суперпластическое формообразование может быть выполнено с определенными материалами, которые проявляют суперпластические свойства в пределах ограниченных диапазонов температуры и скорости деформации.
[00026] Термин "диффузное связывание" (DB) в целом относится к процессу соединения элементов с использованием тепла и давления для формирования твердотельного слияния между материалами соединенных элементов. Соединение посредством диффузного связывания происходит при температуре ниже точки плавления исходных материалов, подвергаемых соединению. Слияние между отдельными исходными материалами получают нагрузками давления, достаточными, чтобы вызвать полное сопряжение металлургических микроструктур и их взаимное диффундирование до полного соединения.
[00027] Каждая конструкция на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB выполнена из материала, который обладает способностью суперпластического формообразования/диффузного связывания. Примеры таких материалов включают в себя, без ограничения, марки материалов и сплавы на основе титана, алюминида титана, керамики, стекла, металлокерамического композита, нержавеющей стали, алюминия, Инконеля и других жаропрочных сплавов.
[00028] Приведена дополнительная ссылка на ФИГ. 3. Каждая конструкция 300 на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB внутренней стенки 132 имеет облицовочный лист 310 горячей стороны напротив внутреннего контура 122 двигателя, облицовочный лист 320 холодной стороны, который формирует внутреннюю поверхность канала вентилятора, и слоистую сердцевину 330 между облицовочными листами 310 и 320. Облицовочный лист 310 горячей стороны выполнен из материала, имеющего лучшую теплостойкость, чем облицовочный лист 320 холодной стороны. Сердцевина 330 включает в себя множество ячеек 332, которые формируют полости между облицовочными листами 310 и 320. Сердцевина 330 может быть выполнена из материала, имеющего большие свойства суперпластичности относительно материалов, используемых для формирования облицовочного листа 310 горячей стороны и облицовочного листа 320 холодной стороны, для того чтобы уменьшить разграничение в облицовочных листах 310 и 320.
[00029] Облицовочный лист 320 холодной стороны имеет отверстия 322 для ослабления шума. Отверстия 322 для ослабления шума выполнены для обеспечения возможности протекания воздуха во втором контуре в ячейки 332 сердцевины 330. Отверстия 322 и ячейки 332 формируют резонатор, который ослабляет шум двигателей.
[00030] Ослабление шума двигателей может быть отрегулировано посредством выбора высоты, длины и ширины, толщины листа, размера отверстий, формы и пространственных параметров ячеек и конкретной выраженной в процентах площади пропускного сечения (РОА) облицовочного листа 320 холодной стороны. Приглушение частот основано на функциональной зависимости между размером отверстий 322, толщиной облицовочного листа 320, имеющего отверстия 322, и глубины полостей ниже соответствующего отверстия. Приглушение также основано на схеме расположения отверстий 322. Различия в этих переменных будут влиять на эффективность ослабления шума конструкции 300. Конструкция 300 на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB может быть настроена для приглушения максимально возможно широкого диапазона частот шума реактивных двигателей.
[00031] Ослабление шума осуществляется пассивно. Пассивное ослабление не требует активного контроля за системой и отправки в нее сигналов обратной связи, чтобы создавать не совпадающий по фазе звук для подавления необходимых частот. Таким образом, внутренняя стенка 132 на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB выполняет ослабление шума без необходимости в увеличении веса и технического обслуживания системы для ослабления шума, обеспечивая при этом конструктивную прочность и теплостойкость.
[00032] Внутренняя стенка 132 на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB обеспечивает более высокую устойчивость к коррозии и тепловую защиту, чем сотовые конструкции. Вследствие очень высоких рабочих характеристик при высокой температуре внутренняя стенка на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB имеет более высокую конструктивную прочность и лучшие усталостные характеристики и обладает более высокой устойчивостью к повреждениям, чем сотовые конструкции.
[00033] Внутренняя стенка 132 на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB не требует изолирующего коврика для защиты от тепла двигателя. Благодаря устранению необходимости в изолирующем коврике, гондола 130 выполнена легче сотовой конструкции и имеет более гладкие поверхности для обеспечения прохода воздуха с меньшим лобовым сопротивлением.
[00034] Благодаря устранению необходимости в изолирующем коврике, гондола 130 выполнена меньше обычной гондолы. Меньшая гондола обеспечивает возможность использования более крупных двигателей, имеющих большие степени двухконтурности (при меньшем расходе сжигаемого топлива) без увеличения просвета до поверхности земли (и длины шасси) и/или обеспечивает возможность размещения в гондоле 130 большего количества оборудования и приспособлений.
[00035] Монолитное исполнение конструкции на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB приводит к увеличению ожидаемого срока службы по сравнению с сотовыми конструкциями на основе теплозащитного экрана. Срок службы сотового теплозащитного экрана зависит от целостности изолирующих ковриков. Ожидаемый срок службы может быть сокращен, если коврики повреждены или не размещены должным образом. Представленная монолитная конструкция на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB не имеет таких недостатков. Предполагаемый ожидаемый срок службы представленной конструкции на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB приближен к сроку службы воздушного летательного аппарата или превышает его.
[00036] Кроме того, представленная монолитная конструкция на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB не требует такого технического обслуживания, как сотовый теплозащитный экран. Соответственно, затраты на техническое обслуживание значительно ниже.
[00037] Представленная конструкция на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB может быть сформирована с получением сложных форм. Например, конструкция на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB может быть сформирована с получением формы, имеющей сложную периферическую, коническую, цилиндрическую, одномерную или многомерную криволинейность. Кроме того, раздвоенные элементы могут быть выполнены заодно целое. На ФИГ. 11 проиллюстрирован пример конструкции 1110 на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, имеющей сложную форму.
[00038] Отверстия 322 для ослабления шума не ограничены какими-либо конкретными геометрическими характеристиками. Примеры геометрических характеристик отверстий включают в себя отверстия, овалы, эллипсы, разрезы и вырезы.
[00039] Ячейки 332 сердцевины 330 не ограничены какими-либо конкретными геометрическими характеристиками. В последующих абзацах описано несколько различных геометрических характеристик.
[00040] Приведена дополнительная ссылка на ФИГ. 4. В некоторых вариантах реализации изобретения сердцевина 330 также может включать в себя перфорированную перегородку 334 между облицовочными листами 310 и 320. Множество ячеек 332 горячей стороны находятся между перегородкой 334 и облицовочным листом 310 горячей стороны, и множество ячеек 332 холодной стороны находятся между перегородкой 334 и облицовочным листом 320 холодной стороны.
[00041] Перфорированная перегородка 334 обеспечивает образование полупроницаемой поверхности, которая выполнена под 90 градусов от плоскости относительно конструкции вертикально стоящей стенки. Перегородка 334 отражает и выборочно передает звуковые волны с подавлением шума.
[00042] Перегородка 334 размещена в средней плоскости или выполнена немного со сдвигом, ближе к одному облицовочному листу, чем к другому. В качестве только одного примера перегородка 334 может быть выполнена со сдвигом 20% от центра. Выполнение перегородки 334 со сдвигом обеспечивает дополнительную степень свободы для ослабления шума, потому что ячейки на одной стороне перегородки 334 отличаются по размеру от ячеек на другой стороне перегородки 334.
[00043] Перегородка 334 обеспечивает еще одно преимущество. Она обеспечивает образование перегородки натяжения для увеличения конструктивной прочности и жесткости внутренней стенки 132.
[00044] Ячейки 332 не ограничены какой-либо конкретной формой. В некоторых вариантах реализации изобретения ячейки 332 могут быть треугольными, как проиллюстрировано на ФИГ. 3. ФИГ. 4 иллюстрирует сердцевину 410, включающую в себя перегородку 420 и квадратные или прямоугольные ячейки 430.
[00045] ФИГ. 5 и 6 иллюстрируют сердцевину 510, включающую в себя перегородку 520 и пирамидальные ячейки 530. На перегородке 520 сформированы основания пирамидальных ячеек 530. Каждый тетраэдр образует ячейку.
[00046] Стенки пирамидальных ячеек 530 могут быть выполнены перфорированными с отверстиями 532, чтобы обеспечивать две дополнительные степени свободы для ослабления шума. Таким образом, конструкция 510 на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, имеющая пирамидальные ячейки 530, может быть настроена для подавления четырех различных полос частот. В дополнение к указанным дополнительным степеням свободы, пирамидальные ячейки 530 обеспечивают более высокую жесткость чем, скажем, квадратные ячейки 430.
[00047] Ячейки 530, показанные на ФИГ. 5 и 6, имеют три стороны. При этом в других вариантах реализации изобретения пирамидальные ячейки могут иметь четыре, пять, шесть, семь или восемь сторон.
[00048] В некоторых вариантах реализации изобретения ячейки могут быть заменены удлиненными каналами. В некоторых вариантах реализации изобретения ячейки могут быть сформированы имеющими различные размеры и конфигурации для приглушения конкретных частот.
[00049] В некоторых вариантах реализации изобретения дополнительный приглушающий звук материал может быть прикреплен или подан под давлением в ячейки для дальнейшего улучшения свойства ослабления шума. Например, в ячейки может быть подан под давлением легкий пеноматериал.
[00050] Со ссылкой на ФИГ. 7 проиллюстрирован способ изготовления конструкции на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB. В этом конкретном примере сердцевина конструкции, образованной на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, будет иметь перегородку и пирамидальные ячейки.
[00051] В блоке 710 титановые листы разрезают по размеру. Для пирамидальных ячеек разрезают первый лист для получения облицовочного листа холодной стороны, разрезают второй лист для получения облицовочного листа горячей стороны и разрезают пять дополнительных листов для получения сердцевины. Сердцевина включает в себя листы для перегородки, сердцевины горячей стороны, сердцевины холодной стороны, пирамидальных ячеек горячей стороны и пирамидальных ячеек холодной стороны.
[00052] В некоторых вариантах реализации изобретения для получения облицовочного листа холодной стороны могут быть использованы бета сплавы на основе титана, поскольку бета сплавы обеспечивают устойчивость к окислению при высоких температурах при воздействии на них загрязняющих веществ, способствующих коррозии, таких как гидравлическая жидкость. Альфа-бета сплавы на основе титана могут быть использованы для получения сердцевинных листов. Альфа-бета сплав с мелким зерном имеет лучшие свойства суперпластического формообразования SPF и диффузного связывания, чем сплав со стандартным зерном при более низких температурах. В некоторых вариантах реализации изобретения перегородка может быть выполнена из коммерчески чистого титана вместо альфа-бета сплавов с мелким зерном. Альфа-бета сплав на основе титана, такой как 6-2-4-2, может быть использован для получения облицовочного листа горячей стороны, так как он обладает лучшей устойчивостью к высоким температурам и подходит для использования вблизи внутреннего контура двигателя.
[00053] В блоке 720 выполняют перфорацию листов перегородки и ячеек. В облицовочном листе холодной стороны формируют отверстия.
[00054] В блоке 730 листы сердцевины, перегородки и ячеек сваривают друг с другом для формирования узла сердцевины. Например, может быть использована решетчатая схема расположения, проиллюстрированная на ФИГ. 8. Основания пирамидальных ячеек будут сформированы совокупностью размещенных на расстоянии друг от друга первых сварных точек 810, которые проходят через все листы в сердцевине, а вершины пирамидальных ячеек будут сформированы совокупностью вторых сварных точек 820, которые проходят между листом ячеек и смежным с ним сердцевинным листом.
[00055] В дополнение к сварным швам или вместо них защитный материал типа Stop Off может быть выборочно применен между листами для предотвращения диффузного связывания частей смежных поверхностей листов.
[00056] В блоке 740 облицовочные листы монтируют на узле сердцевины. В блоке 750 облицовочные листы сваривают, и герметично уплотняют периметр всей сердцевины и облицовочных листов с формированием пакета. Возле периметра пакета может быть выполнен непрерывный сварной шов.
[00057] В блоке 760 газовые линии листа сердцевины и облицовочного листа закрепляют на пакете. Эти газовые линии листа сердцевины будут обеспечивать приложение первого давления Р1 внутри сердцевины во время формирования на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, и газовые линии облицовочного листа будут обеспечивать приложение второго давления Р2 снаружи сердцевины во время формирования на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB.
[00058] В блоке 770 пакет загружают в устройство для формирования. Например, ФИГ. 9А показывает формующие обжимки 910 и 920 для формования при высоких температурах, выполненные в гидравлическом прессе с фиксацией. Обжимки 910 и 920 образуют полость 930 обжимок. Пакет 940 размещают в полости 930 обжимок. Пакет 940 включает в себя облицовочные листы 941 и 947 холодной стороны и горячей стороны, сердцевинные листы 942 и 946 холодной стороны и горячей стороны, листы 943 и 945 ячеек холодной стороны и горячей стороны и лист 944 перегородки.
[00059] ФИГ. 9А также показывает каждую первую сварную точку 810, проходящую через все листы 942-946 в сердцевине. Каждая вторая сварная точка 820 проходит между листом ячеек и смежным с ним сердцевинным листом.
[00060] В блоке 780 выполняют формирование на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB. Пакет нагревают и сжимают, так что смежные части листов, которые не обработаны защитным материалом Stop Off, оказываются соединены посредством диффузного связывания.
После этого, сжатый газ подают под давлением между листами для надувания пакета и, таким образом, суперпластичного формирования пакета с получением конфигурации, образованной поверхностью полости обжимок.
[00061] Как показано на ФИГ. 9В, давление Р1 внутри сердцевины больше, чем давление снаружи сердцевины. Облицовочные листы 941 и 947 прижимают к обжимкам 910 и 920 с формированием, таким образом, внешнего контура конструкции. Листы 943 и 945 ячеек начинают суперпластично расширяться за исключением первых сварных точек 810. Микроструктура материала, подвергнутого сварке, изменяется в той степени, в которой ему была придана несуперпластичность. Промежутки между первыми сварными точками 810 обеспечивают вентиляционные отверстия, чтобы сделать равным давление газа между ячейками конструкции сердцевины во время процесса формирования.
[00062] Как показано на ФИГ. 9С, давление Р1 в сердцевине увеличивают до значения Р2, которое значительно превышает Р1. Сердцевинные листы 942 и 946 проталкивают к облицовочным листам 941 и 947 и скрепляют с ними посредством диффузного связывания. Сердцевинные листы 942 и 946 также загибают назад на самих себя и скрепляют посредством диффузного связывания для формирования прямоугольных стенок. Листы 943 и 945 ячеек продолжают расширяться наружу. Положением листа 944 перегородки управляют посредством относительной суперпластичности сплавов и толщины сердцевинных листов 942 и 946. Например, разность в толщине между сердцевинными листами 942 и 946 заставляет более тонкий сердцевинный лист 942 формироваться быстрее, чем более толстый сердцевинный лист 946. Вследствие этого, лист 944 перегородки выполнен со сдвигом относительно положения средней плоскости.
[00063] Как показано на ФИГ. 9D, конструкция на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB полностью сформирована и имеет диффузное связывание на всех внутренних поверхностях. Сердцевинные листы 942 и 946 образуют прямоугольные ячейки, и листы 943 и 945 ячеек образуют пирамидальные ячейки. Сварные точки 810 и 820 сохраняют свою предварительную форму после формирования на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB.
[00064] После охлаждения пакета его извлекают из устройства для формирования. Соседние ячейки на одной стороне листа 944 перегородки и ячейки на противоположных сторонах листа 944 перегородки соединены по текучей среде либо отверстиями, созданными путем расширения материала между сварными точками, либо перфорациями в листах 943-945. Эти соединения по текучей среде обеспечивают расширение газа во время формирования на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB. Дополнительно, эти отверстия и перфорации выполняют функцию, схожую с функцией отверстий на облицовочном листе холодной стороны: они обеспечивают возможность функционирования ячеек в качестве резонаторов для ослабления шума. Таким образом, эти отверстия и перфорации обеспечивают дополнительные степени свободы, которые улучшают ослабление шума.
[00065] Со ссылкой на ФИГ. 10 проиллюстрирован способ формирования внутренней стенки гондолы из множества конструкций на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB. В блоке 1010 формируют множество конструкций на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB. В блоке 1020 конструкции на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB соединяют (например, сваривают, скрепляют) вместе для формирования полного сечения внутренней стенки. В длину соединенные конструкции могут покрывать внутренний контур двигателя или могут проходить за внутренний контур двигателя.
Кроме того, настоящее раскрытие содержит варианты реализации согласно следующим пунктам:
1. Система обеспечения движения, содержащая:
турбореактивный двигатель и
гондолу двигателя, включающую в себя внутреннюю стенку на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, имеющую облицовочный лист горячей стороны напротив внутреннего контура двигателя и облицовочный лист холодной стороны, который имеет отверстия для ослабления шума.
2. Система по п. 1, в которой двигатель является турбовентиляторным двигателем.
3. Система по п. 1, в которой облицовочный лист горячей стороны выполнен из материала, имеющего лучшую теплостойкость, чем облицовочный лист холодной стороны.
4. Система по п. 1, в которой внутренняя стенка имеет криволинейность.
5. Система по п. 1, в которой внутренняя стенка включает в себя множество соединенных друг с другом монолитных конструкций на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB.
6. Система по п. 1, в которой внутренняя стенка дополнительно имеет слоистую сердцевину между облицовочными листами, причем отверстия для ослабления шума размещены с обеспечением возможности протекания воздуха в сердцевину.
7. Система по п. 6, в которой сердцевина включает в себя множество ячеек; причем
ячейки и отверстия в облицовочном листе формируют резонатор для ослабления шума.
8. Система по п. 6, в которой облицовочный лист горячей стороны и облицовочный лист холодной стороны имеют меньшие свойства суперпластичности относительно материалов, используемых для формирования сердцевины, для того чтобы уменьшить разграничение в облицовочных листах.
9. Система по п. 6, в которой сердцевина включает в себя перфорированную перегородку между облицовочными листами, первое множество ячеек между перегородкой и облицовочным листом горячей стороны и второе множество ячеек между перегородкой и облицовочным листом холодной стороны.
10. Система по п. 9, в которой перегородка выполнена со сдвигом относительно облицовочных листов, чтобы обеспечивать дополнительную степень свободы для ослабления шума на множестве частот.
11. Система по п. 9, в которой ячейки являются пирамидальными.
12. Система по п. 11, в которой стенки ячеек выполнены перфорированными, чтобы обеспечивать две дополнительные степени свободы для ослабления шума.
13. Канал вентилятора, содержащий слоистую конструкцию на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, включающую в себя облицовочный лист, который формирует внутреннюю стенку и имеет множество отверстий, выполненных для подавления шума.
14. Гондола двигателя, содержащая канал по п. 13.
15. Монолитная слоистая конструкция на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, содержащая сердцевину, расположенную между первым и вторым облицовочными листами с образованием слоистой конструкции, причем
сердцевина включает в себя множество ячеек, а
первый облицовочный лист имеет множество отверстий для обеспечения поступления шума и воздуха в ячейки.
16. Конструкция по п. 15, в которой сердцевина включает в себя перфорированную перегородку.
17. Конструкция по п. 16, в которой перегородка выполнена со сдвигом по направлению к одному из облицовочных листов.
18. Конструкция по п. 15, в которой ячейки являются пирамидальными.
19. Конструкция по п. 15, в которой слоистая конструкция выполнена в виде внутренней стенки гондолы двигателя.
20. Конструкция по п. 15, в которой слоистая конструкция выполнена в виде сопла с центральным телом.
[00066] Конструкция на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB согласно настоящему документу не ограничена гондолами двигателей. Другие варианты применения в аэрокосмической сфере включают в себя, помимо прочего, сопла с центральным телом реактивных двигателей и выхлопные трубы вспомогательных силовых установок.
[00067] Конструкция на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB, согласно настоящему документу не ограничена применениями в аэрокосмической сфере. Например, конструкции на основе суперпластического формообразования/диффузного связывания SPF/DB могут быть использованы в качестве теплозащитных экранов и глушителей для автомобилей, поездов, грузовых автомобилей, мотоциклов с высокопроизводительной системой выпуска, гоночных автомобилей, лодок, кораблей, электрогенераторных турбин, сопел ракетных двигателей. Отверстия в облицовочных листах в целом ориентированы по направлению к основному источнику звука, который необходимо приглушить.