СТУПЕНЧАТЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ С МНОЖЕСТВОМ СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ
STEPPED ACOUSTIC STRUCTURES WITH MULTIPLE DEGREES OF FREEDOM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[01] В общем, настоящее изобретение относится к акустическим структурам, которые используются для ослабления шума, излучаемого от определенного источника. Более конкретно, настоящее изобретение касается образования акустических структур, которые имеют множество степеней акустической свободы.
ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
[02] Общепризнанно, что наилучший способ борьбы с излишним шумом, генерируемым определенным источником, заключается в обработке шума на источнике. Обычно его осуществляют добавлением акустических демпфирующих структур (звукопоглощающих покрытий) к структуре источника шума. Одним особенно проблематичным источником шума является реактивный двигатель, используемый на большей части пассажирских самолетов. Звукопоглощающие покрытия обычно располагают на входном устройстве двигателя, гондоле или выхлопных структурах. Эти звукопоглощающие покрытия включают в себя акустические резонаторы, которые содержат относительно тонкие акустические материалы или сетки, которые имеют миллионы отверстий, которые создают акустический импеданс для звуковой энергии, генерируемой двигателем.
[03] Сотовая структура представляет собой популярное средство, предназначенное для использования на самолетах и космических летательных аппаратах, поскольку оно является относительно прочным и легким. При акустических применениях, таких как гондолы двигателей, акустические материалы добавляют к сотовой структуре так, чтобы ячейки сотовой структуры были закрыты на концах, удаленных от двигателя, и покрыты пористым покрытием на концах, расположенных ближе всего к двигателю. При закрывании таким способом ячеек сотовой структуры создается акустический резонатор, который обеспечивает ослабление, демпфирование или подавление шума. Кроме того, акустические мембраны обычно включают внутрь ячеек сотовой структуры, чтобы образовать резонатор со свойствами дополнительного ослабления шума.
[04] Один способ включения акустических мембран в ячейки сотовой структуры заключается прежде всего в образовании планарных акустических вставок из акустического материала, такого как акустическая сетка или перфорированная акустическая пленка. Планарные акустические вставки изготавливают более крупными, чем отверстия ячеек. В соответствии с этим, когда вставки продвигают в ячейки толкателем, они свертываются в акустические мембраны в виде крышек. Формой крышки обеспечивается участок закрепления, который соприкасается со стенками ячейки, и центральный участок мембраны, который ослабляет звуковые волны в ячейке. После вставления в ячейку акустическая мембранная крышка постоянно удерживается на месте трением между участком закрепления акустической мембранной крышки и стенками сотовой структуры. Затем для постоянного присоединения участков закрепления вставленных акустических мембранных крышек к стенкам ячеек используют клей.
[05] Постоянное присоединение акустических мембранных крышек осуществляют погружением всей сотовой структуры в ванну с жидким клеем. Глубину, на которую сотовую структуру погружают в клей, выбирают так, чтобы участки закрепления вставленных акустических мембранных крышек были погружены в жидкий клей. Этот процесс погружения в клей является особенно эффективным, поскольку им обеспечивается одновременное присоединение многих сотен акустических мембран, которые располагаются в типичной сотовой акустической структуре.
[06] Во многих акустических ситуациях желательно иметь сотовую структуру, в которой ячейки имеют различные свойства акустического демпфирования. Например, глубину, на которой мембранная крышка закрепляется в каждой ячейке, можно изменять, чтобы получать ячейки с различным акустическим импедансом. Акустические структуры таких видов называют имеющими множество степеней акустической свободы вследствие изменчивости акустического импеданса ячеек.
2
2
[07] Сотовая структура, которая используется в акустических панелях для ослабления шума, генерируемого двигателем самолета, обычно имеет толщину от 1 до 3 дюймов (от 2,5 до 7,5 см), при этом ячейки имеют площади поперечного сечения от 0,05 до 1 дюйм (от 0,32 до 6,4 см). Стенки сотовой структуры обычно имеют толщину от 0,001 до 0,05 дюйма (от 0,002 до 0,13 см). Имеются несколько трудностей, связанных с закреплением мембранных крышек на различных глубинах в ячейках сотовой структуры для образования акустической структуры с множеством степеней акустической свободы. Отчасти эти трудности зависят от заданного расстояния между различными глубинами расположения мембранных крышек в ячейках сотовой структуры. Расположение мембранных крышек в ячейках на глубинах, которые отличаются друг от друга в относительно широких пределах, таких как от 0,25 до 2 дюймов (от 0,64 до 5 см), создает проблемы и трудности, которые отличаются от ситуации, в которой диапазон глубин расположения мембранных крышек относительно небольшой, такой как от 0,01 до 0,25 дюймов (от 0,025 до 0,64 см).
[08] Когда заданное различие глубин расположения мембран является относительно большим, участки закрепления мембранных крышек не совпадают. В результате требуются многократные применения клея. Например, когда три группы мембран вставляют на три различные глубины в пределах относительно большого диапазона, первую группу мембранных крышек следует вставлять на наибольшую глубины и затем присоединять на месте погружением сотовой структуры в ванну с клеем. При каждом процессе погружения остается пленка клея на всей стенке сотовой структуры, которую погружают в ванну с клеем. После затвердевания клея на первой группе мембранных крышек вторую группу мембранных крышек вставляют на среднюю глубину и присоединяют на месте путем повторного погружения в ванну с жидким клеем. После затвердевания второй пленки клея третью группу мембранных крышек вставляют на наименьшую глубину и присоединяют на месте путем погружения еще раз в ванну с жидким клеем. В результате, при расположении мембранных крышек на трех различных глубинах приходится наносить на стенки сотовой структуры три частично накладывающиеся пленки клея.
[09] Многочисленные пленки клея, которые необходимы для присоединения акустических мембран на различных глубинах в сотовой структуре, приводят к повышению веса акустической структуры и даже могут изменять физические свойства сотовой структуры. Кроме того, вставление второй и третьей групп планарных акустических вставок может быть трудным вследствие наращивания клея на стенках ячеек.
[10] Другая трудность существует, когда заданные разности глубин расположения мембранных крышек являются относительно небольшими. В этих ситуациях участки закрепления различных групп мембранных крышек в некоторой степени перекрываются, так что одного нанесения клея может быть достаточно, а может быть и недостаточно, для присоединения всех мембранных крышек на месте. Вместо многократного нанесения клея возникает трудность точного расположения мембранных крышек на множестве глубин, которые могут отличаться только от 0,01 дюйма до 0,25 дюйма (от 0,025 до 0,64 см).
[11] При некоторых акустических применениях может быть желательно располагать мембранные крышки в одной и той же сотовой структуре на глубинах ячеек, которые отличаются как относительно мало, так и относительно сильно. В этих ситуациях становятся существенными обе упомянутые выше трудности, касающиеся ограничения нанесения клея и точного расположения мембранных крышек.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[12] Согласно настоящему изобретению было обнаружено, что ступенчатая акустическая структура, в которой мембранные крышки закреплены в ячейках сотовой структуры на одной той же глубине, может обеспечивать множество степеней акустической свободы, которые раньше получали расположением мембранных крышек в ячейках на различных глубинах. Ступенчатую акустическую структуру получают вставлением или же образованием ступеньки в ячейке сотовой структуры, которая уменьшает площадь акустической поверхности участка мембраны мембранной крышки. Было обнаружено, что уменьшение площади поперечного сечения ячейки, обеспечиваемое ступенькой, приводит к изменениям акустического импеданса, который хорошо соответствует изменениям, которые получаются при относительно небольших уменьшениях глубины расположения участка мембраны в ячейке.
[13] Рассмотренный выше признак настоящего изобретения позволяет изготовлять акустическую структуру с множеством степеней свободы и исключать трудности, присущие закреплению мембранных крышек на глубинах, различающихся на величину только от 0,01 до 0,25 дюйма (от 0,025 до 0,64 см). Вместо этого мембранные крышки закрепляют на одной и той же глубине и ступеньки включают в ячейки для уменьшения площади поперечного сечения ячеек для хорошего соответствия профилям акустического импеданса, которые в ином случае достигаются при относительно небольших уменьшениях глубины расположения участков мембран.
[14] В качестве другого признака настоящего изобретения участки регулирования заглубления включены в мембранные крышки, так что участки мембран различных мембранных крышек могут быть расположены на различных глубинах в ступенчатой акустической структуре, даже если мембранные крышки закреплены на одинаковой глубине. При изготовлении акустической структуры с множеством степеней свободы этот признак позволяет исключить необходимость многократного нанесения клея, когда желательно, чтобы глубины, на которых закреплены мембранные крышки, отличались на относительно большую величину, например, порядка 0,25 дюймов (0,64 см) или больше.
[15] При объединении перечисленных выше признаков настоящего изобретения, включая использование ограничивающих площадь ступенек и участков регулирования заглубления, можно получать различные акустические структуры с множеством степеней свободы, в которых акустический импеданс резонаторов отличается в значительной степени, и в то же время использовать только одно нанесение клея для точного закрепления мембранных крышек в структуре на одной и той же глубине.
[16] Отчасти настоящее изобретение основано на ступенчатой акустической структуре, в которой акустические мембранные крышки расположены в ячейках так, что акустический импеданс по меньшей мере двух ячеек является различным. Этим обеспечивается ступенчатая акустическая структура с множеством степеней свободы, предназначенная для снижения шума, генерируемого от источника. Ступенчатая акустическая структура включает в себя сотовую структуру, имеющую первую сторону, которую располагают ближе всего к источнику шума, и вторую сторону. Сотовая структура образована множеством стенок, которые продолжаются между первой и второй сторонами сотовой структуры. Стенки образуют по меньшей мере первую и вторую ячейки, при этом каждая из ячеек имеет одну и ту же площадь поперечного сечения, измеряемую перпендикулярно к стенкам. Акустический барьер расположен на второй стороне сотовой конструкции, так что ячейки образуют акустические резонаторы, при этом глубина расположения каждого из акустических резонаторов равна расстоянию между первой стороной сотовой конструкции и акустическим барьером.
[17] Первая акустическая мембранная крышка расположена в одной из ячеек. Первая акустическая мембранная крышка включает в себя первый участок закрепления для прикрепления первой акустической мембранной крышки к стенкам ячейки. Первый участок закрепления имеет внешнюю кромку и первую границу закрепления, которая находится на первом расстоянии закрепления от внешней кромки. Первый участок закрепления присоединен к стенкам и продолжается параллельно им. Первая граница закрепления расположена в ячейке на первой глубине закрепления. Кроме того, первая акустическая мембрана включает в себя участок первой мембраны, который продолжается поперек стенок ячейки. Участок первой мембраны расположен на глубине расположения первой мембраны, так что ячейка образует первый акустический резонатор, который имеет первый акустический импеданс.
[18] Вторая акустическая мембранная крышка расположена в другой ячейке. Вторая акустическая мембранная крышка включает в себя второй участок закрепления для прикрепления второй акустической мембранной крышки к стенкам ячейки. Второй участок закрепления имеет внешнюю кромку и вторую границу закрепления которая находится на втором расстоянии закрепления от внешней кромки. Второй участок закрепления присоединен к стенкам и продолжается параллельно им. Вторая граница закрепления расположена на второй глубине закрепления в ячейке так, что вторая глубина закрепления равна первой глубине закрепления. Кроме того, вторая акустическая мембрана включает в себя участок второй мембраны, который продолжается поперек стенок ячейки. Участок второй мембраны расположен на глубине расположения второй мембраны в ячейке, так что ячейка образует второй акустический резонатор.
[19] В качестве признака настоящего изобретения предусмотрена ступенька для уменьшения площади поперечного сечения ячейки на глубине расположения второй мембраны. Площадь поперечного сечения уменьшается на достаточную величину, так что второй акустический резонатор имеет второй акустический импеданс, который отличается от первого акустического импеданса в достаточной степени для придания акустической структуре множества степеней свободы для снижения шума, генерируемого от источника.
[20] Когда глубина расположения первой мембраны равна глубине расположения второй мембраны, в качестве еще одного признака изобретения ступенька используется для уменьшения площади поперечного сечения ячейки на участке второй мембраны в достаточной степени для того, чтобы второй акустический импеданс соответствовал акустическому импедансу, который создавался бы первым резонатором, если бы участок первой мембраны был расположен ближе к первой стороне сотовой структуры, чем участок второй мембраны. Этот признак позволяет точно располагать участки мембран на одинаковой глубине в ячейках и в то же время использовать ступеньки для получения локализованных изменений площади поперечного сечения ячейки, чтобы согласовывать акустические импедансы, что раньше делали путем уменьшения глубины расположения мембраны на величину порядка от 0,01 до 0,25 дюйма (от 0,025 до 0,64 см).
[21] В качестве дальнейшего признака настоящего изобретения участок регулирования заглубления расположен между участком мембраны и участком закрепления первой мембранной крышки и/или второй мембранной крышки. Первый участок регулирования заглубления продолжается параллельно стенкам ячейки и включает в себя внешнюю границу, которая совпадает с первой границей закрепления. Кроме того, участок регулирования заглубления включает в себя первую границу мембраны, расположенную вокруг участка мембраны. Граница мембраны находится на расстоянии регулирования заглубления от внешней границы. Расстояние регулирования заглубления можно изменять в относительно широком диапазоне, так что глубину расположения первой мембраны и глубину расположения второй мембраны можно изменять до 1 дюйма (2,5 см) или больше. Этот признак позволяет использовать ступеньку для точной настройки эффективной глубины расположения мембраны и в то же время использовать участок регулирования заглубления для получения более значительных изменений фактических глубин расположения мембраны. Кроме того, ступеньки можно использовать для уменьшения различий расстояний регулирования заглубления, чтобы получать заданные различия акустических импедансов между ячейками.
[22] Описанные выше и многие другие признаки и связанные с ними преимущества настоящего изобретения станут более понятными при обращении к нижеследующему подробному описанию в сочетании с сопровождающими чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
[23] фиг. 1 - перспективный вид типичной ступенчатой акустической структуры согласно настоящему изобретению»
[24] фиг. 2 - упрощенный вид, на котором показано, каким образом планарную акустическую вставку продвигают в акустическую сотовую структуру для образования акустической мембранной крышки, которая находится во фрикционном сцеплении с ячейкой сотовой структуры;
[25] фиг. 3 - схематичный вид сбоку, на котором показана ступенчатая акустическая сотовая структура, имеющая четыре ячейки, из которых три ячейки включают в себя ступеньку;
[26] фиг. 4 - схематичный вид сверху структуры из фиг. 3, на котором показаны три различные ступеньки, обеспечивающие различное уменьшение площади поперечного сечения ячейки; первая является 20%-ной ступенькой, которая оставляет 80% мембраны открытой и активной, вторая является 40%-ной ступенькой, которая оставляет 60% мембраны открытой и активной и третья является 60%-ной ступенькой, которая оставляет 40% мембраны открытой и активной;
[27] фиг. 5 - график, на котором показаны изменения импеданса, происходящие при изменении глубины расположения мембран от 0,3 дюйма (0,762 см) до 0,45 дюйма (1,14 см);
[28] фиг. 6 - график, на котором показано, что импеданс ячейки с 20%-ной ступенькой при глубине расположения мембраны 0,45 дюйма (1,14 см) соответствует импедансу бесступенчатой ячейки при глубине расположения мембраны 0,4 дюйма (1,02 см);
[29] фиг. 7 - график, на котором показано, что импеданс ячейки с 40%-ной ступенькой при глубине расположения мембраны 0,45 дюйма (1,14 см) соответствует импедансу бесступенчатой ячейки при глубине расположения мембраны 0,35 дюйма (0,889 см);
[30] фиг. 8 - график, на котором показано, что импеданс ячейки с 60%-ной ступенькой при глубине расположения мембраны 0,45 дюйма (1,14 см) соответствует импедансу бесступенчатой ячейки при глубине расположения мембраны 0,3 дюйма (0,762 см);
[31] фиг. 9 - вид типичного набора планарных акустических вставок согласно настоящему изобретению, каждая из которых включает в себя участок регулирования заглубления;
[32] фиг. 10 - вид сбоку, на котором показан типичный процесс нанесения клея на участки закрепления акустических вставок после вставления их сотовую структуру для образования акустических мембранных крышек;
[33] фиг. 11 - вид сбоку, на котором показана сотовая структура после присоединения акустических мембранных крышек на месте;
[34] фиг. 12 - схематичный вид сбоку, на котором показана ступенчатая акустическая структура, в которой как ступеньки, так и участки регулирования заглубления использованы в соответствии с настоящим изобретением;
[35] фиг. 13 - вид с пространственным разделением компонентов, на котором показана акустическая сотовая структура до присоединения к панели акустического барьера на одной стороне и проницаемой для звука сетки на другой стороне; и
[36] фиг. 14 - вид типичной акустической структуры согласно настоящему изобретению, расположенной для ослабления звука от источника шума.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[37] Ступенчатая акустическая сотовая структура, предназначенная для использования в акустической структуре согласно настоящему изобретению, показана в целом для примера позицией 10 на фиг. 1. Ступенчатая акустическая сотовая структура 10 включает в себя сотовую структуру 12, имеющую первую сторону 14, которую следует располагать ближе к источнику шума, и вторую сторону 16. Ступенчатая акустическая сотовая структура 10 включает в себя стенки 18, которые продолжаются между двумя сторонами 14 и 16, обозначая множество ячеек 20. Каждая из ячеек 20 имеет глубину расположения (также называемую толщиной сердцевины), которая равна расстоянию между двумя сторонами 14 и 16. Кроме того, каждая ячейка 20 имеет площадь поперечного сечения, которая измеряется перпендикулярно к стенкам 18 ячейки.
[38] Как показано на фиг. 13, ступенчатая акустическая сотовая структура 10 обычно расположена между пористым облицовочным листом 24 и сплошным облицовочным листом 26 акустического барьера. Сплошной облицовочный лист 26 акустического барьера образует акустический барьер на нижней части акустических ячеек 20, которая соответствует второй стороне 16 сотовой структуры 12. Каждая ячейка образует акустический резонатор, который имеет глубину расположения, равную расстоянию между первой стороной 14 и второй стороной 16. Индивидуальные акустические барьеры могут быть введены в ячейки 20, когда желательно, чтобы акустическая нижняя часть ячеек не соответствовала второй стороне 16 сотовой структуры 10. Когда это желательно, вставление сплошных барьеров в ячейки позволяет образовывать акустические резонаторы, которые имеют глубину расположения, которая меньше, чем расстояние между первой стороной 14 и второй стороной 16 сотовой структуры 12.
[39] Акустические мембранные крышки 22 расположены в каждой их ячеек 20. Мембранные крышки 22 имеют участок 23 закрепления, который присоединен к стенкам ячейки, и участок 25 мембраны, который продолжается поперек ячейки. Предпочтительно, чтобы участок 23 закрепления был расположен ближе к первой стороне 14 сотовой структуры, как это показано на фиг. 1. Однако при желании ориентацию мембранной крышки 22 в ячейке можно изменять на обратную так, чтобы участок 23 закрепления находился ближе к второй стороне 16 и сплошному акустическому барьеру 26, как это показано на фиг. 13.
[40] Настоящее изобретение относится к выполнению ступенчатой акустической сотовой структуры 10, в которой участки 25 мембран в мембранных крышках 22 расположены на одной и той же глубине вставления, а ступеньки образованы в некоторых ячейках для получения акустических импедансов, соответствующих акустическим импедансам, которые в ином случае получаются при уменьшении глубины вставления участков мембран. Ступенчатая акустическая сотовая структура имеет множество степеней акустической свободы.
[41] Кроме того, настоящее изобретение относится к ступенчатой акустической сотовой структуре, в которой участок регулирования заглубления расположен между участком 23 закрепления и участком 25 мембраны в мембранной крышке 22. Изменение участка регулирования заглубления позволяет удерживать участки закрепления на одинаковых глубинах в ячейках при расположении участков мембран на различных глубинах для получения акустической структуры, имеющей множество степеней свободы. Кроме того, добавление ступенек в ячейки позволяет уменьшать различия в размерах участков регулирования заглубления между различными ячейками при поддержании хорошего соответствия между профилями импеданса.
[42] На фиг. 3 представлен схематичный вид сбоку четырех типичных ячеек А, В, С и D, которые расположены в акустической сотовой структуре 10. Как показано на фиг. 4, все ячейки имеют одну и ту же площадь поперечного сечения, которая равна площади поперечного сечения ячейки А. Мембранные крышки 22а, 22b, 22c и 22d расположены в ячейках А, В, С и D, соответственно. Участки 25а, 25b, 25c и 25d мембран расположены на одной и той же глубине вставления или глубине (x) расположения мембраны.
[43] Согласно настоящему изобретению ступеньки 27b, 27c и 27d расположены в ячейках В, С и D, соответственно, для уменьшения площадей поперечного сечения ячеек, и они продолжаются на определенное расстояние внутри ячеек. Ступенька 27b имеет форму цилиндрической вставки, которая продолжается от участка 25b мембраны к первой стороне 14 для обеспечения 20%-ного снижения площади поперечного сечения ячейки по сравнению с ячейкой А. Ступенька 27с имеет форму цилиндрической вставки, которая продолжается от участка 25с мембраны к первой стороне 14 для обеспечения 40%-ного снижения площади поперечного сечения ячейки по сравнению с ячейкой А. Ступенька 27b имеет форму цилиндрической вставки, которая продолжается от участка 25d мембраны к первой стороне 14 для обеспечения 60%-ного снижения площади поперечного сечения ячейки. Трехступенчатые снижения на 20%, 40% и 60% приведены только для примера. Ступеньки могут использоваться для снижения площади поперечного сечения ячеек до любой процентной части в пределах диапазона от 10 до 85% площади поперечного сечения бесступенчатой ячейки (А).
[44] Ступеньки 27b, 27c и 27d могут быть выполнены рядом способов при условии, что заданная степень снижения площади поперечного сечения будет достигаться в пределах заданного расстояния в ячейке. Предпочтительно помещать цилиндры 27b, 27c и 27d, имеющие внешние кромки 29b, 29c и 29d, которые соответствуют по форме стенкам ячеек, чтобы цилиндры могли быть вставлены в ячейки и точно установлены фрикционной посадкой до заданной глубины расположения мембраны. Каждый из цилиндров имеет внутреннюю кромку 31b, 31c и 31d, которая находится на расстоянии от внешней кромки, необходимом для получения заданной толщины стенки цилиндра и результирующего снижения площади поперечного сечения. Такой подход позволяет использовать одни и те же мембранные крышки для всех ячеек с цилиндрами переменной толщины и длины, помещаемыми для обеспечения заданных снижений площади поперечного сечения.
[45] Стенки цилиндрических вставок могут иметь равномерную толщину, чтобы форма поперечного сечения внутренней кромки соответствовала форме поперечного внешней кромки. В ином случае стенки могут иметь неравномерную толщину, чтобы внешняя кромка и внутренняя кромка имели разные формы в поперечном сечении. Например, внешняя кромка может быть гексагональной для соответствия стенкам ячейки, тогда как внутренняя кромка может иметь круговое поперечное сечение. Предпочтительно, чтобы снижение площади поперечного сечения ячейки, обеспечиваемое цилиндрической вставкой, было постоянным на протяжении всей длины цилиндрической вставки.
[46] Длину цилиндрической вставки можно изменять для получения небольших изменений профиля импеданса ячейки. Длина цилиндра должна быть по меньшей мере такой же, как участок закрепления мембранной крышки, и может быть такой же, как расстояние между участком мембраны и первой стороной. Цилиндрическая вставка 27d показана имеющей длину, которая больше, чем длина цилиндрических вставок 27b и 27с. Это показано только для примера, при этом следует понимать, что длину цилиндра можно изменять для получения заданных небольших изменений профиля импеданса ячейки.
[47] Цилиндрическую вставку можно помещать в ячейку после вставления мембранной крышки в ячейку и расположения в ней. В ином случае цилиндрическую вставку до вставления можно объединять с мембранной крышкой с тем, чтобы цилиндрическую вставку и мембранную крышку совместно вставлять и устанавливать фрикционной посадкой внутри ячейки на одном этапе.
[48] Типичные ступеньки 27b, 27c и 27d, показанные на фиг. 3 и 4, придают ячейкам В, С и D свойства или графики акустического импеданса, хорошо соответствующие графикам, которые получаются в случае, когда бесступенчатые участки мембраны, показанные позициями 125b, 125c и 125d, расположены в соответствующих ячейках. Расстояние между фактической глубиной расположения мембраны и эффективной глубиной расположения участка мембраны показано буквами b, c и d в ячейках В, С и D, соответственно.
[49] Ступенька 27b (дающая 20%-ное снижение площади поперечного сечения по сравнению с ячейкой А) обеспечивает эффективное уменьшение глубины расположения мембраны, так что акустический импеданс ячейки В хорошо соответствует акустическому импедансу ячейки А, если участок 25а мембраны расположен на глубине (x-b) расположения мембраны. Ступенька 27с (дающая 40%-ное снижение площади поперечного сечения по сравнению с ячейкой А) обеспечивает эффективное уменьшение глубины расположения мембраны, так что акустический импеданс ячейки С хорошо соответствует акустическому импедансу ячейки А, если участок 25а мембраны расположен на глубине (x-c) расположения мембраны. Ступенька 27d (дающая 60%-ное снижение площади поперечного сечения по сравнению с ячейкой А) обеспечивает эффективное уменьшение глубины расположения мембраны, так что акустический импеданс ячейки D хорошо соответствует акустическому импедансу ячейки А, если участок 25а мембраны расположен на глубине (x-d).
2
2
[50] Акустические имитационные и модельные исследования были выполнены для четырех ячеек сотовой структуры 10, представленной на фиг. 1, которая имела толщину 1,5 дюйма (3,81 см) (расстояние между сторонами 14 и 16). Материалом мембранной крышки была акустическая сетка, имевшая акустическое сопротивление 80 рейлов (R) и нелинейный коэффициент (НК) 1,6. При имитации и моделировании принимались во внимание температура 76,5°F (24,7 °С), давление 14 фунт/дюйм (0,98 кг/см), а источник звука имел общий уровень звукового давления (ОУЗД) 135 дБ.
[51] При первом исследовании цилиндрическим ступенькам 27b, 27c и 27d были приданы размеры и положения, показанные на фиг. 3 и 4. Глубина расположения всех мембран была равной x, где x=0,45 дюйма (1,14 см). При втором исследовании ступеньки не добавлялись в ячейки, так что площади поперечного сечения ячеек и участков мембран были такими же. Тот же самый материал мембранных крышек, который использовали при первом исследовании, также использовали при втором исследовании. При втором исследовании мембранные крышки были расположены в ячейке В', в которой глубина расположения мембраны составляла 0,4 дюйма (1,01 см) (b=0,05 дюйма (0,13 см)), ячейке С', в которой глубина расположения мембраны составляла 0,35 дюйма (0,89 см) (с=0,1 дюйма (0,26 см)), и ячейке D', в которой глубина расположения мембраны составляла 0,3 дюйма (0,76 см) (d=0,15 дюйма (0,38 см)).
[52] Акустический импеданс (Z) равен действительной части (R) акустического импеданса с добавлением мнимой части (X), при этом X умножается на мнимое число (i) (Z=R+iX). При обоих исследованиях были получены графики или профили акустического импеданса (Z), на которых показано изменение R и X в диапазоне частот от 0 до 5000 Гц.
[53] На фиг. 5 показаны графики импеданса для ячеек или резонаторов А, В', С' и D'. Действительная часть (R) импеданса показана кривыми AR, В'R, С'R и D'R для ячеек А, В', С' и D', соответственно. Соответствующая мнимая часть (X) импеданса показана кривыми АХ, В'Х, С'Х и D'Х. Как можно видеть из кривых, уменьшение глубины расположения мембраны с шагом 0,05 дюйма (0,13 см) от 0,45 дюйма (11,4 см) в ячейке А до 0,3 дюйма (0,76 см) в ячейке D' приводит к различным графикам импеданса. Вследствие различия графиков импеданса на фиг. 5 можно ожидать получения акустической структуры с множеством степеней свободы.
[54] На фиг. 6 показан график импеданса для ячейки В из первого исследования, на котором кривая действительной части импеданса показана как BR, а кривая мнимой части импеданса показана как ВХ. Как показано на фиг. 6, график импеданса для ячейки В хорошо соответствует графику импеданса для ячейки В'. В соответствии с этим при уменьшении площади поперечного сечения ячейки (на 20%), создаваемом ступенькой 27b, получается профиль акустического импеданса, хорошо соответствующий профилю, который получается при перемещении участка мембраны ячейки А на 0,05 дюйма (0,13 см) ближе к краю 14 ячейки (b=0,05 дюйма (0,13 см)).
[55] На фиг. 7 показан график импеданса для ячейки С из первого исследования, на котором кривая действительной части импеданса показана как CR, а кривая мнимой части импеданса показана как СХ. Как показано на фиг. 7, график импеданса для ячейки С хорошо соответствует графику импеданса для ячейки С'. В соответствии с этим при уменьшении площади поперечного сечения мембраны (на 40%), создаваемом ступенькой 27с, получается профиль акустического импеданса, хорошо соответствующий профилю, который получается при перемещении участка мембраны ячейки А на 0,1 дюйма (0,25 см) ближе к стороне 14 ячейки (с=0,1 дюйма (0,25 см)).
[56] На фиг. 8 показан график импеданса для ячейки D из первого исследования, на котором кривая действительной части импеданса показана как DR, а кривая мнимой части импеданса показана как DX. Как показано на фиг. 8, график импеданса для ячейки D хорошо соответствует графику импеданса для ячейки D'. В соответствии с этим при уменьшении площади поперечного сечения мембраны (на 60%), создаваемом ступенькой 27d, получается профиль акустического импеданса, хорошо соответствующий профилю, который получается при перемещении участка мембраны ячейки А на 0,15 дюйма (0,38 см) ближе к стороне 14 ячейки (d=0,15 дюйма (0,38 см)).
[57] Уменьшение типичными ступеньками 27b, 27c и 27d площадей поперечных сечений ячеек на величину от 20 до 60% приводит к эффективному изменению глубины расположения мембраны на величину от 0,05 дюйма (0,13 см) до 0,15 дюйма (0,38 см). Можно ожидать, что ступеньки, которые уменьшают площадь поперечного сечения ячейки на 85%, можно использовать для получения эффективных изменений глубины расположения мембраны до 0,25 дюйма (0,64 см). Графики импеданса, показанные на фиг. 6-8, являются примерами профилей акустического импеданса согласно настоящему изобретению, которые хорошо соответствуют друг другу.
[58] В этих акустических структурах, в которых заданные множество степеней свободы могут быть получены изменением глубины расположения мембраны на 0,25 дюйма (0,635 см), требуемые множество степеней свободы могут быть получены согласно настоящему изобретению при использовании ступенек для уменьшения площади поперечного сечения участка ячейки до 85% и расположении участков мембран на той же самой глубине.
[59] В других ситуациях желательно, чтобы множество степеней свободы акустической структуры получались изменением глубины на больше чем 0,25 дюйма (0,635 см). В этих ситуациях участок регулирования заглубления включают в мембранную крышку между участком закрепления и участком мембраны.
[60] Как показано на фиг. 2, мембранные крышки 22Р образуют из планарных акустических вставок 30, которые продвигают толкателем 32 в сотовую структуру 10Р. Позиции на фиг. 2 соответствуют позициям на фиг. 1 за исключением того, что Р добавляется для указания на то, что сотовая структура является исходной структурой, для которой все еще требуется создание постоянных соединений мембранных крышек 22Р для образования конечной акустической сотовой структуры 10. Акустические вставки 30 являются более крупными по сравнению с отверстиями ячеек, так что им придают капсулообразную форму во время вставления в ячейки 20Р. Результирующие мембранные крышки удерживаются на месте трением благодаря возврату в прежнее состояние материала акустической вставки. При необходимости можно использовать многочисленные толкатели для одновременного вставления многочисленных планарных акустических вставок. Мембранные крышки 22Р обычно включают в себя участок 23Р закрепления, продолжающийся параллельно стенкам 18Р ячейки и участку 25Р мембраны, который продолжается поперек стенок 18Р ячейки.
[61] Планарные акустические вставки, которые включают в себя участок регулирования заглубления, используют таким же образом, как акустические вставки 30, для образования акустической структуры, имеющей множество степеней свободы при снижении шума, генерируемого источником. Типичный набор трех планарных акустических вставок, каждая из которых включает в себя участок регулирования заглубления, показан на фиг. 9. Набор включает в себя первую планарную акустическую мембрану 40, вторую планарную акустическую мембрану 50 и третью планарную акустическую мембрану 60. Чтобы образовать акустическую структуру, имеющую множество степеней свободы, в наборе должны быть по меньшей мере две различные планарные акустические вставки (например, 40 и 50). В наборе может быть больше трех различных акустических вставок. Набор трех акустических вставок описывается в этой заявке для примера, при этом следует понимать, что количество различных акустических вставок в наборе ограничивается только множеством степеней свободы, которые желательны для данной акустической структуры. Кроме того, следует понимать, что количество конкретных видов планарных акустических вставок (например, 40, 50 или 60), вставляемых в любую определенную акустическую сотовую структуру, может находиться составлять тысячу или больше.
[62] Первая планарная акустическая вставка 40 включает в себя первый участок 41 закрепления, имеющий внешнюю кромку 42, которая задает периметр первой акустической вставки 40, и первую внутреннюю границу, показанную пунктиром 43. Первая внутренняя граница 43 отнесена внутрь от внешней кромки 42 на первое расстояние закрепления, показанное как AD1. Кроме того, первая акустическая вставка 40 включает в себя участок 44 регулирования заглубления первой мембраны. Внешняя граница 45 участка 44 регулирования заглубления первой мембраны совпадает с первой внутренней границей 43 первого участка 41 закрепления. Кроме того, участок 44 регулирования заглубления первой мембраны включает в себя границу 46 первой мембраны, которая отнесена внутрь от внешней границы 45 на первое расстояние DCD1 регулирования заглубления. Участок 47 первой мембраны расположен в центре первой акустической вставки 40. Периметр участка 47 первой мембраны прикреплен к участку 44 регулирования первой мембраны вдоль границы 46 мембраны.
[63] Вторая планарная акустическая вставка 50 включает в себя второй участок 51 закрепления, имеющий внешнюю кромку 52, которая задает периметр второй акустической вставки 50, и вторую внутреннюю границу, показанную пунктиром 53. Вторая внутренняя граница 53 отнесена внутрь от внешней кромки 52 на второе расстояние закрепления, показанное как AD2. Кроме того, вторая акустическая вставка 50 включает в себя участок 54 регулирования заглубления второй мембраны. Внешняя граница 55 участка 54 регулирования заглубления второй мембраны совпадает с второй внутренней границей 53 второго участка 51 закрепления. Кроме того, участок 54 регулирования заглубления второй мембраны включает в себя границу 56 второй мембраны, которая отнесена внутрь от внешней границы 55 на второе расстояние DCD2 регулирования заглубления. Участок 57 второй мембраны расположен в центре второй акустической вставки 50. Периметр участка 57 второй мембраны прикреплен к участку 54 регулирования второй мембраны вдоль границы 56 мембраны.
[64] Третья планарная акустическая вставка 60 включает в себя участок 61 закрепления, имеющий внешнюю кромку 62, которая задает периметр акустической вставки 60, и третью внутреннюю границу, показанную пунктиром 63. Третья внутренняя граница 63 отнесена внутрь от внешней кромки 62 на третье расстояние закрепления, показанное как AD3. Кроме того, акустическая вставка 60 включает в себя участок 64 регулирования заглубления третьей мембраны. Внешняя граница 65 участка 64 регулирования заглубления третьей мембраны совпадает с третьей внутренней границей 63 третьего участка 61 закрепления. Кроме того, участок 64 регулирования заглубления мембраны включает в себя границу 66 третьей мембраны, которая отнесена внутрь от внешней границы 65 на третье расстояние DCD3 регулирования заглубления. Участок 67 третьей мембраны расположен в центре третьей акустической вставки 60. Периметр участка 67 третьей мембраны прикреплен к участку 64 регулирования заглубления третьей мембраны вдоль границы 66 мембраны.
[65] Предпочтительно, чтобы расстояния AD1, AD2 и AD3 закрепления были одинаковыми для всех акустических вставок. Предпочтительно, чтобы расстояние закрепления было одним и тем же для акустических вставок, которые не имеют участка регулирования заглубления. Например, типичные расстояния закрепления составляют от 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,7 дюйма (1,8 см). Нет необходимости в том, чтобы расстояния закрепления были одинаковыми в том случае, если внутренние границы 43, 53 и 63 расположены в сотовой структуре на одной и той же глубине. Например, чтобы обеспечить дополнительную поверхность соединения для более крупной акустической вставки 60, AD3 может быть больше, чем AD2 или AD1. Однако внутренняя граница 63 участка 61 закрепления должна располагаться на такой же глубине в ячейках сотовой структуры, как и внутренние границы 43 и 53 мембранных крышек 41 и 51, соответственно. В соответствии с этим считается, что глубина прикрепления или закрепления мембранной крышки вместе с участком регулирования заглубления должна быть местом внутренней границы участка закрепления после помещения акустической вставки в ячейку.
[66] Согласно настоящему изобретению участки регулирования заглубления используют в случае, когда желательно получать резонаторы при глубине расположения мембраны, которая находится в относительно широком диапазоне от 0,25 дюйма (0,64 см) до 1 дюйма (2,5 см) или более. Эти относительно сильно различающиеся глубины получают изменением расстояний DCD1, DCD2 и DCD3 регулирования заглубления от 0,25 дюйма (0,64 см) до 1 дюйма (2,5 см). Следствием различных расстояний регулирования заглубления является расположение участков мембран на различных глубинах в сотовой структуре с получением множества степеней акустической свободы. Расположение внутренних границ участков закрепления на одной и той же глубине позволяет закреплять мембранные крышки при использовании однократного погружения в клей и в то же время располагать участки мембран на различных глубинах.
[67] На фиг. 10 показана часть сотовой структуры 10Р, в которой первая, вторая и третья планарные акустические вставки расположены в ячейках сотовой структуры для образования первой акустической мембранной крышки 40С, второй акустической мембранной крышки 50C и третьей акустической мембранной крышки 60С. Позиции на фиг. 10 соответствуют позициям на фиг. 3 за исключением того, что буква С добавлена для указания, что планарные мембранные вставки образованы в акустических мембранных крышках во время процесса вставления. Все участки 41С, 51С и 61С закрепления расположены на одной и той же глубине, так что клей в ванне 70 в равной мере покрывает их. Различные расстояния регулирования заглубления приводят к расположению участков 47С, 57С и 67С мембран в акустической сотовой структуре на разных глубинах с получением заданных множества степеней свободы.
[68] Сотовую структуру 10Р вынимают из клеевой ванны 70 и позволяют жидкому клею высохнуть или затвердеть для образования сотовой структуры 10. Как показано на фиг. 11, в сотовой структуре 10 акустические мембранные крышки 40С, 50C и 60C постоянно присоединены к сотовой структуре клеем в местах 71, 72 и 73, соответственно. Можно использовать любой из жидких клеев, обычно используемых для присоединения мембранных крышек к стенкам сотовой структуры. Предпочтительные жидкие клеи включают в себя жидкие клеи, которые являются стабильными при высоких температурах (150-200 °С). Примеры жидких клеев включают в себя эпоксидные смолы, акриловые смолы, фенольные смолы, цианоакрилатные смолы, бисмалеимидные смолы, полиамид-имидные смолы и полиимидные смолы.
[69] На фиг. 9 расстояния AD1, AD2 и AD3 закрепления трех вставок показаны одинаковыми. Расстояния закрепления определяются местоположением мембраны в ячейке и глубиной погружения в клеевую ванну 70. Как показано на фиг. 10, нижние края всех мембранных вставок расположены на одинаковой глубине, так что клей наносится на протяжении одинаковых расстояний закрепления до внутренних границ 43С, 53С и 63С. Для расположения участков мембран на различных глубинах в ячейках необходимо изменять расстояния регулирования заглубления.
[70] При желании можно использовать набор мембран, где объединенное общее расстояние закрепления и расстояние регулирования заглубления является одинаковым для всех мембран в наборе. В этом случае нижние части мембран располагают на различных глубинах в ячейках и участки мембран располагают по существу на различных глубинах. Расстояния закрепления для мембран являются различными, поскольку все внутренние границы находятся на одинаковой глубине, которая регулируется уровнем клея в ванне во время нанесения клея, тогда как нижние части или периметры мембран расположены на различных глубинах. Поскольку объединенное расстояние закрепления и расстояние регулирования заглубления является одинаковым для всех мембран в наборе, различием расстояний закрепления создаются различия расстояний регулирования заглубления, а это объединенное расстояние является участком, расположенным между внутренней границей и участком мембраны. Это различие расстояний регулирования заглубления, которое происходит вследствие изменения расстояния закрепления, обеспечивает положение участков мембран на различных глубинах при использовании единственного этапа нанесения клея и набора мембран, в которых все мембранные крышки имеют одинаковую длину (AD+DCD) концевой части.
[71] На фиг. 12 представлен схематичный вид сбоку четырех других типичных ячеек E, F, G и Н, которые расположены в ступенчатой акустической сотовой структуре 10 и которыми демонстрируется совместное использование ступенек и участков регулирования заглубления для получения акустической структуры, имеющей множество степеней свободы. Как показано стрелкой AD, внутренние границы участков закрепления всех мембранных крышек расположены на одной и той же глубине (глубине закрепления). Мембранная крышка 22е расположена в ячейке Е и включает в себя участок 23е закрепления и участок 25е мембраны. Видно, что участок регулирования заглубления отсутствует. В соответствии с этим DCD для мембранной крышки 22е равно 0. Глубина расположения участка мембраны показана буквой y.
[72] Мембранная крышка 22f расположена в ячейке F и включает в себя участок 23f закрепления, участок 25f мембраны и цилиндрическую вставную ступеньку 27f, которая обеспечивает 25%-ное снижение площади поперечного сечения ячейки. Мембранная крышка 22f не имеет участка регулирования заглубления. В соответствии с этим DCD для мембранной крышки 22f также равно 0. Глубина расположения мембраны на участке 25f мембраны также равна y. Эффективная глубина расположения акустической мембраны для ячейки F показана позицией 125f. Эффективной глубиной 125f расположения акустической мембраны обеспечивается ячейка с графиком акустического импеданса, который хорошо соответствует графику акустического импеданса бесступенчатого участка 25е мембраны, если участок 25е мембраны размещен на глубине y-f расположения мембраны.
[73] Мембранная крышка 50g расположена в ячейке G и включает в себя участок 51g закрепления, участок 57g мембраны и участок 54g регулирования заглубления, который имеет протяженность или высоту s. Глубина расположения мембраны на участке 57g мембраны равна y+s. Мембранная крышка 40h расположена в ячейке Н и включает в себя участок 41h закрепления, участок 47h мембраны и участок 44h регулирования заглубления, который имеет протяженность или высоту t. Глубина расположения мембраны на участке 47h мембраны равна y+t. Цилиндрическая ступенька 27h включена в ячейку Н для обеспечения 25%-ного снижения площади поперечного сечения ячейки. Эффективная глубина расположения акустической крышки для ячейки Н показана позицией 147h. Эффективной глубиной 147h расположения акустической мембраны обеспечивается ячейка с графиком акустического импеданса, который хорошо соответствует графику акустического импеданса бесступенчатой ячейки, когда участок мембраны имеет такую площадь поперечного сечения, какую имеет ячейка Н, но когда участок мембраны расположен на глубине y+t-h расположения мембраны. Для примера на фиг. 12 показаны различные расстояния s и t регулирования заглубления. Два расстояния t и s регулирования заглубления мембраны могут быть одинаковыми. Предпочтительно, чтобы каждой из расстояний s и t регулирования заглубления составляло от 0,1 дюйма (0,25 см) до 1 дюйма (2,5 см).
[74] Типичные конфигурации ячеек, показанные на фиг. 12, позволяют легко и точно получать самые разные фактические и эффективные глубины расположения мембран при использовании только одного нанесения клея для присоединения мембранных крышек на месте. Многочисленные варианты и сочетания возможны в зависимости от выбора желаемых параметров, включающих 1) глубину для AD, 2) глубины y, y+s и y+t расположения участков мембран и 3) эффективные глубины (y-f) и (y+t-h) расположения мембран, зависящие от выбора толщины цилиндрической стенки цилиндрической ступеньки, которой определяется снижение площади поперечного сечения ячейки, и длины ступеньки.
[75] Материалами, используемыми для изготовления сотовой структуры 10 могут быть любые из тех, которые обычно используются в акустических структурах, в том числе металлы, керамики и композиционные материалы. Примеры металлов включают в себя алюминий и сплавы алюминия. Примеры композиционных материалов включают в себя стекловолокно, номекс и различные сочетания графитированных и керамических волокон с подходящими смолами матрицы. Смолы матрицы, которые могут противостоять относительно высоким температурам (от 150 до 200 °С), являются предпочтительными. Материалами, используемыми для изготовления сплошных акустических экранирующих листов 26, также могут быть любые из листовых материалов со сплошной облицовкой, обычно используемых для акустических структур, которые обычно включают в себя материалы некоторых видов, используемые для изготовления сотовой структуры. Материалами, используемыми для изготовления пористого облицовочного листа 24, также могут быть любые материалы, обычно используемые для таких пористых структур, если только поры или перфорации в структуре являются достаточными для прохождения звуковых волн от реактивного двигателя в акустические ячейки или резонаторы.
[76] Участки закрепления и участки регулирования заглубления мембран в акустических вставках предпочтительно изготавливать из тонкой сплошной пластиковой пленки, которая имеет гибкость, достаточную для складывания при образовании акустических мембранных крышек. Эти тонкие сплошные пленки могут быть изготовлены из полиамида, такого как полиамид 6 (нейлон 6, РА6) и полиамид 12 (нейлон 12, РА12), полиэфира, сополимера полиэтилена и хлортрифторэтилена (ECTFE), сополимера этилена и тетрафторэтилена (ETFE), политетрафторэтилена (PTFE), полифенилсульфида (PPS), полифторэтиленпропилена (FEP) и полиэфирэфиркетона (PEEK). Тонкие листы или пленки из полиэфирэфиркетона являются предпочтительными. Такие сплошные пленки можно получить от различных поставщиков, таких как Victrex USA (Гринвилл, Южная Каролина), который производит листы из полиэфирэфиркетона под фирменным наименованием полимер VICTREX PEEK™. Пленки, используемые для изготовления участков закрепления и участков регулирования заглубления мембран обычно имеют толщину от 0,001 до 0,006 дюйма (от 0,025 до 0,152 мм). Пленки могут быть перфорированными для уменьшения веса и также для увеличения площади поверхности пленки, предназначенной для приклеивания участка закрепления к стенке ячейки.
[77] Предпочтительно, чтобы участок закрепления и участок регулирования заглубления мембраны данной акустической вставки были изготовлены из одного куска пластиковой пленки. Внутренняя граница закрепления участка закрепления и внешняя граница участка регулирования заглубления мембраны совпадают друг с другом (см. 43, 53 и 63). Различные планарные акустические вставки из данного набора вставок продвигают в ячейки сотовой структуры таким образом, чтобы совпадающие границы участков закрепления и участков регулирования заглубления мембран находились на одной и той же глубине или по меньшей мере достаточно близко к одной и той же глубине, чтобы было возможно нанесение жидкого клея на участки закрепления. Этим гарантируется, что участки мембран будут расположены на различных глубинах в ячейках сотовой структуры для придания акустической структуре множества степеней свободы.
[78] Расстояния закрепления участков закрепления планарных акустических вставок обычно находятся в пределах от 0,01 дюйма (0,025 см) до 0,5 дюйма (1,27 см). Расстояния регулирования заглубления для участков регулирования заглубления мембран в таких акустических структурах обычно находятся в пределах от 0 (когда участок регулирования заглубления не включен в мембранную крышку) до 1 дюйма (2,5 см) и более в случае особенно толстой акустической сотовой структуры. Разность расстояний регулирования заглубления между различными планарными акустическими вставками может изменяться в широких пределах и ограничивается глубиной расположения ячейки сотовой структуры, расстояниями закрепления, местоположением участка закрепления в ячейке и заданным множеством степеней акустической свободы.
[79] Предпочтительно, чтобы участок мембраны акустической вставки был выполнен из сетчатой ткани, тканной из элементарных волокон. Волокна могут быть образованы из стекла, углерода, керамики или полимеров. Элементарные полимерные волокна могут быть изготовлены из полиамида, такого как полиамид 6 (нейлон 6, РА6) и полиамид 12 (нейлон 12, РА12), полиэфира, сополимера полиэтилена и хлортрифторэтилена (ECTFE), сополимера этилена и тетрафторэтилена (ETFE), политетрафторэтилена (PTFE), полифенилсульфида (PPS), полифторэтиленпропилена (FEP) и полиэфирэфиркетона (PEEK), и это только несколько примеров. Предпочтительно, чтобы материал, используемый для изготовления участка мембраны, соответствовал материалу, который используется для изготовления участка закрепления и участка регулирования заглубления мембраны. Для высокотемпературных применений предпочтительно использовать сетчатый материал, изготовленный из полиэфирэфиркетона. Сетчатые материалы и другие акустические материалы, которые можно использовать для образования мембранных крышек согласно настоящему изобретению, можно получить от различных поставщиков. Например, полотна сетчатого материала можно получить от SEFAR America Inc. (Buffalo Division Headquarters 111 Calumet Street Depew, NY 14043) под фирменными наименованиями SEFAR PETEX, SEFAR NITEX и SEFAR PEEKTEX.
[80] Сочетанием участка мембраны, выполненного из сетчатой ткани, с участком закрепления и участком регулирования заглубления мембраны, выполненными из сплошной пластиковой пленки, обеспечивается предпочтительное сочетание акустических свойств и прочности мембраны. Особенно предпочтительными являются сочетания участков мембран из сетчатой полиэфирэфиркетоновой ткани с участками зацепления и регулирования заглубления мембран, которые выполнены из сплошной полиэфирэфиркетоновой пленки. Участки мембран из сетчатой полиэфирэфиркетоновой ткани, объединенные с участками зацепления и регулирования заглубления, являются более плоскими и более равномерными по размеру, чем акустические участки мембран, выполненные полностью из сетки. Более плоские участки мембран позволяют создавать акустические структуры с равномерной толщиной участков мембран, которую можно тщательно контролировать.
[81] Участок мембраны прикрепляют к участку регулирования заглубления мембраны по границе мембраны (например, 46, 56 и 66 на фиг. 9) участка регулирования заглубления мембраны. Предпочтительно, чтобы это прикрепление достигалось привариванием участка регулирования заглубления мембраны к участку мембраны. Сварку выполняют известными способами сварки, предназначенными для соединения друг с другом двух кусков пластика. Кроме того, участок мембраны можно присоединять к участку регулирования заглубления при использовании клея.
[82] В тех ячейках, в которых участок мембраны имеет такую же площадь поперечного сечения, как и ячейка, сетчатую ткань приваривают или же непосредственно присоединяют к участку закрепления, когда участок регулирования заглубления отсутствует. Если он имеется, сетчатую ткань соединяют с участком регулирования заглубления. Ступенька может быть образована продолжением сплошной пленки от участка закрепления или участка регулирования заглубления до участка мембраны для снижения площади поперечного сечения сетчатой ткани на необходимую величину. Однако предпочтительно вставлять круговое кольцо или цилиндр для регулирования снижения площади поперечного сечения сетчатой ткани и для улучшения регулирования глубин вставления.
[83] В ситуациях, в которых вся мембранная крышка выполнена из сетчатой ткани, предпочтительно образовывать ступеньку вставлением кольца или втулки до заданной глубины расположения мембраны до, после или во время вставления сетчатой мембранной крышки.
[84] Планарные акустические вставки могут включать в себя одну или несколько вставок, которые имеют участки мембран, выполненные из сплошной полимерной пленки такого же вида, который используется для участков закрепления и участков регулирования заглубления мембраны. Включение таких сплошных планарных акустических вставок позволяет располагать акустические экраны на различных глубинах в ячейках одновременно с помещением в сотовую структуру других сетчатых акустических вставок. Затем такой же единственный этап нанесения клея можно использовать для присоединения сплошных акустических вставок из набора вместе с сетчатыми акустическими вставками, поскольку они все закрепляются на одной и той же глубине закрепления.
[85] Когда вся мембранная крышка изготовлена из сплошной пленки, участок мембраны может быть образован просверливанием отверстий в пленке. Отверстия можно образовывать при использовании лазера или другой подходящей системы сверлильной системы.
[86] Участок мембраны может иметь любую форму, которую обычно используют в акустических структурах. Мембрана может быть в виде кругового диска, показанного на фиг. 9. Кроме того, мембрана может иметь форму эллипса или овала. Участок мембраны также может иметь форму многоугольника, такого как квадрат, прямоугольник, шестиугольник или восьмиугольник.
[87] Площадь поперечного сечения участка мембраны, выполненного из акустической сетки, приближается к или равна площади поперечного сечения ячеек сотовой структуры, когда ступенька не используется. Использование ступенек, которые уменьшают площадь поперечного сечения ячейки и акустической сетки на 20-85%, обеспечивает эффективное уменьшение глубины расположения акустической мембраны на величину порядка от 0,5 дюйма (0,13 см) до 0,25 дюйма (0,64 см). Это уменьшение эффективной акустической глубины не достигается просто изменением акустических свойств сетки. Например, исследования с имитированием были проведены для сравнения графиков импеданса участков мембран, которые выполнены из различных акустических сеток. Графики импеданса были получены для мембранных крышек при глубине расположения мембран 0,45 дюйма (1,14 см), при этом крышки были изготовлены из сетки, имевшей нелинейный коэффициент 1,6 и удельный акустический импеданс 70 и 120 рейлов. Кроме того, график импеданса был получен для мембранной крышки, имевшей глубину расположения мембраны 0,4 дюйма (1,02 см), которая была изготовлена из сетки, имевшей нелинейный коэффициент 1,6 и удельный акустический импеданс 80 рейлов. Площади поперечного сечения участков мембран были одинаковыми и равными площади поперечного сечения ячейки. Графики импеданса для сеток с удельным акустическим импедансом 70 и 120 рейлов плохо соответствуют графику импеданса для сетки с удельным акустическим импедансом 80 рейлов. Это показывает, что изменением значения удельного акустического импеданса сетки не достигается такое же снижение эффективной глубины расположения мембраны (0,05 дюйма (0,13 см)), которое получается согласно настоящему изобретению, когда 20%-ное снижение площади поперечного сечение ячейки, создаваемое цилиндрической вставкой, приводит к эффективному снижению на 0,05 дюйма (0,13 см) глубины расположения мембраны.
[88] Предпочтительно использовать в ячейках акустические сетки, имеющие одинаковые или подобные значения удельного акустического импеданса и нелинейные коэффициенты, чтобы гарантировать получение заданных различий фактических и эффективных акустических импедансов между ячейками при использовании ступенек и участков регулирования заглубления согласно настоящему изобретению.
[89] Хотя акустическую структуру согласно настоящему изобретению можно использовать для подавления шума разнообразных источников шума, акустическая структура особенно хорошо подходит для подавления шума, создаваемого двигателями самолетов, и особенно крупными двигателями, используемыми на транспортных самолетах. В соответствии с этим акустическая структура, показанная на фиг. 13, обычно является частью гондолы, которая окружает внутренний контур турбовентиляторного двигателя, представленного в общих чертах позицией 90 на фиг. 14. Положение различных типичных мембранных крышек 40С, 50C и 60С, которые представляют собой планарные акустические вставки из типичного набора, показаны на местах в сотовой структуре 10, в которой они закреплены на одной и той же глубине. Чтобы получить обтекатель с множеством степеней акустической свободы, некоторые участки 47С, 57С и 67С мембран включают в себя участки регулирования заглубления, так что некоторые участки мембран расположены на разных глубинах в сотовой структуре, и в некоторых ячейках расположены цилиндрические вставки для достижения заданных снижений площади поперечного сечения ячеек.
[90] Специалистам в данной области техники, имеющим описанные примеры вариантов осуществления настоящего изобретения, следует иметь в виду, что в рамках раскрытия они являются только примерными и что многие другие альтернативы, доработки и модификации могут быть сделаны в объеме настоящего изобретения. Соответственно, настоящее изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления, а ограничено только прилагаемой формулой изобретения.