本申请涉及一种用于由片材制造吸声结构的声学元件的方法、使用所述方法获得的吸声结构的声学元件、包括至少一个这种声学元件的吸声结构、以及包括这种吸声结构的动力装置。
背景技术:
根据现有技术的实施例,动力装置包括短舱以及被定位在短舱内的双流式涡轮发动机。短舱和涡轮发动机的一些表面包括用于使噪声干扰衰减的吸声结构。根据一个实施例,吸声结构包括多孔层、蜂窝状蜂窝层和反射层。
与目前市场上的一些涡轮发动机相比,uhbr(超高涵道比)涡轮发动机具有以更低频率旋转的风扇,使得吸声结构必须被配置成用于使低频声波衰减。为了衰减此类声波,蜂窝状蜂窝层必须非常深,这在重量、空间要求和制造方面具有不利影响。
2013年5月27日至29日在德国柏林举办的第19届aiaa/ceas航空声学会议中,美国航空航天学会(americaninstituteofaeronauticsandastronautics,aiaa)2013-2176“宽频带特殊声学吸收器概念的航空声学衬里应用[aero-acousticlinerapplicationsofthebroadbandspecialacousticabsorberconcept]”的文件中描述了使得可以吸收低频声波的吸声结构。该吸声结构包括多个囊体,这些囊体由与声波在其中传播的介质相接触的蒙皮封闭,以便各自限定腔体,空心锥体定位在该腔体中、远离囊体,该空心锥体具有通向蒙皮的基部。每个锥体包括至少一个声学孔口,该至少一个声学孔口使得可以将锥体的内部同锥体与囊体之间的空间相连接、根据所寻求的声学特性来定位并确定尺寸。此外,蒙皮至少在每个锥体上都是多孔的。
基于与亥姆霍兹谐振器和四分之一波长谐振器相同的原理,以这种方式形成的吸声结构使得可以有效地衰减由uhbr涡轮发动机发出的低频声音。
根据一个实施例,囊体和锥体通过模制由短纤维增强树脂或非增强树脂制成。这个实施例的机械特性和重量并不完全令人满意。
技术实现要素:
本发明旨在克服现有技术的全部或一些缺陷。
为此,本发明涉及一种用于制造吸声结构的声学元件的方法,所述声学元件包括具有圆柱形形状、圆锥形形状或截头圆锥形形状的至少一个腔室,其特征在于,所述方法包括从板材或片材上切割出至少一个预成型件的步骤、通过卷绕使所述预成型件成形的步骤、以及组装所述预成型件的两个侧边缘以获得所述腔室的圆柱形形状、圆锥形形状或截头圆锥形形状的步骤。
本发明的制造方法使得可以获得薄壁式腔室,这使得可以减轻机载重量。根据另一优点,该制造方法可以使用具有多种材料的板材或片材来实施,使得所述声学元件可以由适合于它们的环境的材料制成。
根据另一特征,所述制造方法包括在使所述预成型件成形的步骤之前在平坦预成型件中切割至少一个系列的狭缝的步骤。
根据另一特征,所述狭缝在所述预成型件被成形时大致被定位在包含所述预成型件的卷绕轴线的平面中并且从所述预成型件的弯曲边缘延伸。
根据另一特征,所述狭缝从所述预成型件的凹形弯曲边缘延伸并且限定了第一突片。此外,所述制造方法包括在对所述预成型件进行成形和组装的步骤之后折叠所述第一突片的步骤、以及连结所述第一突片从而获得所述腔室的底壁的步骤。
根据另一特征,所述预成型件包括从所述预成型件的凸形弯曲边缘延伸的第一系列的第一狭缝。
根据另一特征,所述预成型件包括第二系列的第二狭缝,所述第二狭缝从所述预成型件的凸形弯曲边缘延伸使得所述第二狭缝限定了第二突片。此外,所述制造方法包括:对所述预成型件进行切割、成形和组装从而获得第一腔室的步骤、将所述第一腔室定位在包括具有第一边缘的第二侧壁的第二腔室中的步骤、以及围绕所述第二侧壁的第一边缘折叠所述第二突片以将所述第二突片压靠在所述第二腔室的第二壁的外表面上以便获得所述第一腔室和所述第二腔室的组装的步骤。
根据另一特征,所述制造方法包括在使所述预成型件成形的步骤之前在所述平坦预成型件中获得至少一个孔的步骤。
根据另一特征,所述孔制造在所述狭缝的背离所述预成型件的边缘的端部处。
根据另一特征,所述制造方法包括对底部预型件进行切割和成形从而获得盘形形状的步骤、以及将所述底部预型件与所述圆柱形形状或截头圆锥形形状的腔室一起组装从而获得具有底壁的腔室的步骤。
根据另一特征,所述预成型件包括第一侧边缘和第二侧边缘,所述第一侧边缘和所述第二侧边缘各自具有若干非对齐的区段,所述区段被构造成在所述成形和组装步骤之后获得包括若干叠置的截头圆锥形形状的侧壁。
本发明还涉及一种使用根据前述特征之一所述的制造方法获得的吸声结构的声学元件。
根据另一特征,吸声结构的所述声学元件包括具有至少一个第一侧壁的第一腔室、以及具有至少一个第二侧壁的第二腔室,所述至少一个第一侧壁在第一边缘和第二边缘之间延伸,所述第一腔室从被切割成平坦的、成形和组装的第一预成型件获得,所述至少一个第二侧壁在第一边缘和第二边缘之间延伸,所述第二腔室从被切割、成形和组装的第二预成型件获得,所述第一腔室和所述第二腔室在所述第一侧壁和所述第二侧壁的第一边缘处连接。
根据一个实施例,所述第二腔室包括由所述第二预成型件的突片形成的第二底壁,所述突片在连结区中折叠并彼此连接。
根据一种构型,所述突片由狭缝界定并且沿折叠线折叠,所述狭缝具有被定位在所述突片的折叠线上的孔。
根据另一实施例,所述第二腔室包括盘形形状,所述盘形形状具有底部以及与所述第二侧壁的第二边缘相连接的弯曲周缘边缘。
根据一种构型,所述弯曲周缘边缘包括由狭缝界定并沿折叠线折叠的若干突片,所述狭缝具有被定位在所述突片的折叠线上的孔。
根据一个实施例,所述第一腔室和所述第二腔室通过所述第一腔室和所述第二腔室的周缘上的连续或不连续的接触连结区连接,所述接触连结区邻接所述第一边缘,所述接触连结区在所述第一边缘的整个周缘上和在某一给定高度上延伸。
根据另一实施例,所述第一腔室包括在所述第一侧壁的第一边缘上的多个突片,所述多个突片围绕所述第二侧壁的第一边缘折叠以获得所述第一腔室和所述第二腔室之间的连接。
根据另一特征,所述第一侧壁包括从其第一边缘延伸的狭缝。
根据一种构型,所述狭缝的长度大于所述接触连结区的所述给定高度。
根据另一特征,所述声学元件包括被定位在所述第一腔室和所述第二腔室之间的第三腔室,所述第三腔室包括侧壁,所述侧壁由第一边缘和与所述第一边缘相反的第二边缘界定,所述第一边缘连接到所述第一腔室和所述第二腔室中的至少一个,所述第二边缘限定了声学孔口的边缘。
本发明还涉及一种吸声结构,所述吸声结构包括根据前述特征之一所述的至少一个声学元件;以及一种包括至少一个这种吸声结构的飞行器动力装置。
附图说明
参照附图,通过阅读仅作为示例给出的本发明的以下描述,进一步的特征和优点将变得明显,在附图中:
[图1]是飞行器的侧视图,
[图2]是包括至少一个吸声结构的飞行器动力装置的推力反向器装置的纵向截面,其展示了本发明的应用,
[图3]是吸声结构的透视截面,其展示了将本发明结合到声学面板中的模式,
[图4]是示出用于制造吸声结构的声学元件的方法的不同步骤的图解表示,其展示了本发明的第一实施例,
[图5]是根据图4中可见的第一实施例获得的声学元件的上部部分的透视截面,
[图6]是根据图4中可见的第一实施例获得的声学元件的下部部分的透视截面,
[图7]是示出用于制造吸声结构的声学元件的腔室的方法的不同步骤的图解表示,其展示了本发明的第二实施例,
[图8]是用于实施图7中可见的第二实施例的预成型件的一部分的透视图,
[图9]是在图7中可见的声学元件的下部部分的图解截面,其展示了本发明的第一变型,
[图10]是在图7中可见的声学元件的下部部分的图解截面,其展示了本发明的第二变型,
[图11]是示出用于制造吸声结构的声学元件的腔室的方法的不同步骤的图解表示,其展示了本发明的第三实施例,
[图12]是示出用于制造吸声结构的声学元件的腔室的方法的不同步骤的图解表示,其展示了本发明的第四实施例,
[图13]是示出用于制造吸声结构的声学元件的腔室的方法的不同步骤的图解表示,其展示了本发明的第五实施例,
[图14]是包括根据图13中可见的第五实施例产生的腔室的声学元件的上部部分的截面,
[图15]是示出用于制造吸声结构的声学元件的腔室的下部部分的方法的不同步骤的图解表示,其展示了本发明的实施例,
[图16]是声学元件的透视图,其示出了本发明的另一实施例,
[图17]是图16中可见的声学元件的下部部分的透视图,
[图18]是图16中可见的声学元件的俯视图,
[图19]是声学元件的透视图,其示出了本发明的另一实施例,
[图20]是示出用于制造吸声结构的声学元件的方法的不同步骤的图解表示,其展示了本发明的另一实施例,
[图21]是示出用于制造声学元件的腔室的方法的不同步骤的图解表示,其展示了本发明的另一实施例,
[图22]是吸声结构的不同元件的分解透视图,其展示了本发明的另一实施例,
[图23]是由图22中可见的元件获得的吸声结构的一部分的透视图,
[图24]是图23中可见的吸声结构的横向截面,
[图25]是示出用于制造吸声结构的声学元件的方法的不同步骤的图解表示,其展示了本发明的另一实施例,
[图26]是示出用于制造吸声结构的声学元件的方法的不同步骤的图解表示,其展示了本发明的另一实施例。
具体实施方式
图1示出了飞行器10,该飞行器具有机身12、布置在机身12的两侧的两个机翼14、以及附接在机翼14下方的动力装置16。每个动力装置16包括短舱18和被定位在短舱18内的涡轮发动机20。动力装置16在后部包括推力反向器装置22。
根据图2中可见的实施例,动力装置16包括引导二次空气流的二次排放管道24,该二次排放管道在推力反向器装置22上由内壁26(也称为ifs或内部固定结构)和外壁28(也称为ofs或外部固定结构)限定。
根据一种构型,内壁26或外壁28包括吸声结构30(也称为声学面板),该吸声结构被定位在蒙皮32上,该蒙皮限定二次管道24、并且具有与二次空气流接触的外表面os和与外表面os相反的内表面is。
尽管被描述为应用于二次排放管道24,但是本发明不限于这个应用。吸声结构30因此可以被定位在具有与在运行期间声波在其中传播的介质接触的外表面os、以及与外表面os相反的内表面is的任何蒙皮32上,例如飞行器短舱的唇缘和进气口管道、飞行器短舱的风扇壳体或动力装置16的任何其他表面。不管构型如何,动力装置16包括至少一个吸声结构30。
根据图3中可见的实施例,吸声结构30从外表面os朝向内表面is包括多孔层34、至少一个蜂窝层36、反射层38和多个声学元件40,该多孔层的一个面形成外表面os,该多个声学元件被定位在蜂窝层36中、各自具有被多孔层34遮住的至少一个腔体。根据一种构型,蜂窝层36是具有用于容纳声学元件40的凹部的蜂窝结构。
根据另一实施例,吸声结构30包括蒙皮32以及多个声学元件40,该蒙皮的第一面形成外表面os并且该蒙皮的第二面形成内表面is,该多个声学元件被定位为抵靠蒙皮32的内表面is、各自具有被蒙皮32遮住的至少一个腔体,该蒙皮在每个声学元件40上至少是多孔的。
不管实施例如何,吸声结构30包括至少一个声学元件40。
根据图3中可见的实施例,声学元件40包括:
-第一腔室42,也称为锥体,该第一腔室具有由压靠在蒙皮32的内表面is上的边缘界定的第一口部44,使得第一腔室42和蒙皮32限定第一腔体46;
-第二腔室48,也称为囊体,第一腔室42被定位在该第二腔室中,该第二腔室至少部分地与第一腔室42分离,该第二腔室具有由压靠在第一腔室42(或者可选地,蒙皮32的内表面is)上的边缘限定的第二口部50,使得第二腔室48和第一腔室42(以及可选地,蒙皮32)限定第二腔体52;
-至少一个声学孔口54,该至少一个声学孔口穿过第一腔室42以连接第一腔体46和第二腔体52。
根据图22至图24中可见的另一实施例,声学元件40包括第一腔室42以及至少一个声学孔口54,该第一腔室具有第一口部44,该第一口部压靠在形成多孔层34的蒙皮上使得第一腔室42和多孔层34限定第一腔体46,该至少一个声学孔口穿过第一腔室42以将第一腔体46连接到蜂窝层36的小室的至少一个腔体。根据这个实施例,声学元件40包括单个腔室42。
根据图3和图23中可见的布置,声学元件40被布置成若干行和若干列。可以设想其他的布置。
例如,根据图3和图4中可见的实施例,第一腔室42为截头圆锥形形状并且包括第一侧壁56,该第一侧壁由第一边缘56.1和与第一边缘56.1相反的第二边缘56.2界定,该第一边缘被定向为朝向蒙皮32并形成第一口部44,该第二边缘限定了声学孔口54的边缘。
根据未示出的另一构型,第一腔室42为截头圆锥形形状,并且除了截头圆锥形的第一侧壁56之外还包括被定位在第一侧壁56的第二边缘56.2上的第一底壁,使得该第一底壁封闭第一腔体46。根据这个构型,(多个)声学孔口54被定位在第一侧壁56和/或第一底壁上。
根据未示出的另一实施例,第一腔室42是圆锥形的并且包括圆锥形第一侧壁,该圆锥形第一侧壁由被定向为朝向蒙皮32并形成第一口部的第一边缘以及封闭顶点界定。
根据图22至图24中可见的另一实施例,第一腔室42是管状的并且包括圆柱形第一侧壁56’,该圆柱形第一侧壁由被定向为朝向蒙皮32并形成第一口部44的第一边缘56.1’以及第二边缘56.2’界定。除了圆柱形第一侧壁56’,第一腔室42还可以包括第一底壁57’。(多个)声学孔口54被定位在第一侧壁56’和/或第一底壁57’上。
例如,根据图3和图4中可见的实施例,第二腔室48为截头圆锥形形状并且包括第二侧壁58和第二底壁60,该第二侧壁由被定向为朝向蒙皮32并形成第二口部50的第一边缘58.1和与第一边缘58.1相反的第二边缘58.2界定,该第二底壁被定位在第二侧壁58的第二边缘58.2上,使得该第二底壁封闭第二腔体52。
根据未示出的另一构型,第二腔室48是圆锥形的并且包括圆锥形第一侧壁,该圆锥形第一侧壁由被定向为朝向蒙皮32并形成第一口部的第一边缘以及封闭顶点界定。
根据另一实施例,第二腔室48是管状的并且包括圆柱形第二侧壁以及用于封闭第二腔体52的第二底壁,该圆柱形第二侧壁由被定向为朝向蒙皮并形成第二口部的第一边缘以及第二边缘限定。根据图25和26中可见的另一实施例,第二腔室48是管状的并且包括圆柱形第二侧壁,该圆柱形第二侧壁由被定向为朝向蒙皮并形成第二口部的第一边缘以及第二边缘界定。根据这个实施例,第二腔室48并不包括底部。该第二腔室可以从卷绕的矩形预成型件148获得,使得它形成管。
根据图3中可见的构型,第一腔室42大致位于第二腔室48的中心,使得第一壁56和第二壁58同轴并且具有单一旋转轴线ax。
当然,本发明不限于声学元件40的在图3和23中可见的布置和/或第一腔室42和第二腔室48的这些几何形状和构型。
根据图4中可见的实施例,声学元件40包括第一腔室42和第二腔室48,第一腔室42包括从成形的平坦第一预成型件62获得的第一侧壁56,第二腔室48包括从成形的平坦第二预成型件64获得的第二侧壁58以及从成形的平坦第三预成型件(被称为底部预成型件)66获得的第二底壁60。
第一预成型件62从板材或片材中切割出,并且具有形成角度α1的直的第一侧边缘68.1和第二侧边缘68.2、连接第一侧边缘68.1和第二侧边缘68.2的最远端的凸形第一弯曲边缘70.1、以及连接第一侧边缘68.1和第二侧边缘68.2的最近端的凹形第二弯曲边缘70.2。
在下文中,板材或片材是相对于其他尺寸而言平坦且薄的元件。
接下来,通过例如卷绕来成形第一预成型件62,使得第一侧边缘68.1和第二侧边缘68.2在连结区72中连接,以获得第一腔室42的第一侧壁56的截头圆锥形形状。根据一种构型,第一侧边缘68.1和第二侧边缘68.2在连结区72中在它们的整个长度上重叠,该连结区根据第一预成型件62的几何形状具有在2mm与10mm之间的宽度l1。第一侧边缘68.1和第二侧边缘68.2之间的连结通过结合、熔接、焊接或任何其他组装方法产生。
第一预成型件的角度α1依据第一侧壁52和连结区72所需的立体角来确定。第一弯曲边缘70.1和第二弯曲边缘70.2的曲率半径被确定成使得在第一侧边缘68.1和第二侧边缘68.2连结之后,凸形第一弯曲边缘70.1被布置在平面中并且形成第一侧壁56的第一边缘56.1,并且凹形第二弯曲边缘70.2被布置在平面中并且形成第一侧壁56的第二边缘56.2。
第二壁58以大致相同的方式由从板材或片材切割出的第二预成型件64获得。第二预成型件64具有形成角度α2的直的第一侧边缘72.1和第二侧边缘72.2、连接第一侧边缘72.1和第二侧边缘72.2的最远端的凸形第一弯曲边缘74.1、以及连接第一侧边缘72.1和第二侧边缘72.2的最近端的凹形第二弯曲边缘74.2。接下来,第二预成型件64被成形,并且第一侧边缘72.1和第二侧边缘72.2被连接,如同第一预成型件62一样。
底部预成型件66从板材或片材切割出,使得获得具有半径r的圆盘。接下来,底部预成型件66被成形(例如通过热成型),从而获得盘形形状75,该盘形形状具有对应于第二底壁60的平坦或拱顶形底部76、以及被构造成与第二侧壁58的第二边缘58.2接合的弯曲周缘边缘78。
然后,组装第一预成型件62、第二预成型件64和第三预成型件66,以获得声学元件40。因此,形成第一侧壁56的成形的第一预成型件62被插入到形成或热成型第二侧壁58的成形的第二预成型件64中,使得第一侧壁56和第二侧壁58的第一边缘56.1、58.1共面。接下来,第一侧壁56和第二侧壁58在邻接第一边缘56.1、58.1的接触连结区80(在图5中可见)中连接,该接触连结区在第一边缘56.1、58.1的整个周缘上和在2mm与10mm之间的高度l2上延伸。第一腔室42和第二腔室48的第一侧壁56和第二侧壁58之间的接触连结区80通过结合、熔接、焊接或任何其他组装方法产生。取决于所使用的制造方法,接触连结区80可以是连续的或不连续的(在第一腔室42和第二腔室48的圆周上)。
由第三预成型件66形成的盘形形状75被定位成使得其弯曲周缘边缘78覆盖第二侧壁58的第二边缘58.2。接下来,如图6所展示的,第二预成型件64和第三预成型件66在连结区82(在图6中可见)中连接,该连结区在第二侧壁58的第二边缘58.2的整个周缘上和在2mm与10mm之间的高度l3上延伸。第二预成型件64和第三预成型件66之间的连结通过结合、熔接、焊接或任何其他组装方法产生。
根据图7至图10中可见的第二实施例,第二腔室48由平坦的单一预成型件64’获得,该预成型件被成形为以便获得第二侧壁58和第二底壁60。
第二预成型件64’从板材或片材中切割出,并且具有形成角度α2的第一侧边缘72.1’和第二侧边缘72.2’、连接第一侧边缘72.1’和第二侧边缘72.2’的最远端的凸形第一弯曲边缘74.1’、以及连接第一侧边缘72.1’和第二侧边缘72.2’的最近端的凹形第二弯曲边缘74.2’。
根据这个第二实施例,如图8中详细展示出的,第二预成型件64’包括多个狭缝84,每个狭缝从被定位在凹形第二弯曲边缘74.2’上的第一端部86.1延伸到第二端部86.2。狭缝84均匀地被分布在第二弯曲边缘74.2’的整个长度上。每个狭缝84在其第一端部86.1处在垂直于第二弯曲边缘74.2’的切线的方向上延伸。狭缝84具有在第二壁58的第二边缘58.2的半径与半径的一半之间的长度l4(第一端部86.1与第二端部86.2之间的距离)。这些狭缝84在它们之间限定了突片88。举例来说,第二预成型件64’包括4个、6个或8个突片88。
根据一种构型,每个狭缝84在其第二端部86.2处包括孔90。孔90的直径大于狭缝84的宽度。这些孔90可以是圆形的或其他形状的,并且具有0.2mm与3mm之间的直径。孔90使得可以限制任何裂纹的出现,赋予用于使突片88变形的一定灵活性,并且可以允许流体流通过第二腔室48,以便获得图7中箭头表示的泄放功能。
如前所述,第二预成型件64’被成形,并且第一侧边缘72.1’和第二侧边缘72.2’被连接,以便获得第二侧壁58。接下来,突片88沿着折叠线折叠、并且在连结区92中彼此连接,使得它们形成第二底壁60。根据图9中可见的第一变型,突片88被折叠成使得它们形成大致平坦的第二底壁60。根据图10中可见的第二变型,突片88被折叠成使得它们形成拱顶形第二底壁60。在已经折叠突片88后,孔90被定位在突片88的折叠线上。
根据图11中可见的第三实施例,第一腔室42和/或第二腔室48包括凸缘94。当第一腔室42设有凸缘94时,该凸缘被构造成压靠在蒙皮32的内表面is上、并且提供第一腔室42与蒙皮32之间的连接。当第二腔室48设有凸缘94时,该凸缘被构造成压靠在蒙皮32的内表面is或第一腔室42的凸缘上、并且提供第二腔室48与蒙皮32或第一腔室42之间的连接。
根据第三实施例,并且如前所述,第一腔室42和/或第二腔室48是从预成型件96获得的,该预成型件从板材或片材上切割出的,与第一预成型件64基本相似。这个预成型件96包括多个狭缝98,该多个狭缝各自从被定位在预成型件96的凸形第一弯曲边缘102上的第一端部100.1延伸到第二端部100.2。狭缝98均匀地被分布在凸形第一弯曲边缘102的整个长度上。每个狭缝98在其第一端部100.1处在垂直于凸形第一弯曲边缘102的切线的方向上延伸。狭缝的长度l5取决于凸缘94的宽度。每个狭缝98在其第二端部处100.2可以包括孔104,该孔的直径大于狭缝98的宽度。这些孔104可以是圆形的或其他形状的,并且具有0.2mm与3mm之间的直径。这些狭缝98在它们之间限定了突片106。
如图11所展示,预成型件96被变形并组装成使得获得圆锥形或截头圆锥形形状。接下来,突片106被折叠成使得它们形成凸缘94。
根据图12、图25和图26中可见的第四实施例,第一腔室42从预成型件108获得,该预成型件具有与第一实施例的预成型件64的轮廓基本相同的轮廓。这个预成型件108包括多个狭缝110,该多个狭缝各自从被定位在预成型件108的凸形第一弯曲边缘114(对应于第一侧壁58的第一边缘58.1)上的第一端部112.1延伸到第二端部112.2。狭缝110均匀地被分布在凸形第一弯曲边缘114的整个长度上。每个狭缝110在其第一端部112.1处在垂直于凸形第一弯曲边缘114的切线的方向上延伸。这些狭缝110的长度l6等于或略大于第一腔室42与第二腔室48之间的连结区80。如在第二实施例中那样,这些狭缝110可以具有孔。狭缝110赋予第一腔室42的上部部分一定柔性,这使得当第一腔室42和第二腔室48连结在一起时可以吸收任何变形。这些狭缝110还使得可以将第一腔室42的上部部分的锥部变宽。
根据图13和图14中可见的第五实施例,第一腔室42从预成型件116获得,该预成型件包括狭缝118,这些狭缝各自从被定位在预成型件116的凸形第一弯曲边缘122上的第一端部120.1延伸到第二端部120.2。狭缝118均匀地被分布在凸形第一弯曲边缘122的整个长度上。每个狭缝118在其第一端部120.1处在垂直于凸形第一弯曲边缘122的切线的方向上延伸,并且具有长度l7。如同第二实施例一样,狭缝118可以具有孔。狭缝118在它们之间限定突片124,这些突片用于通过夹紧或卷曲获得第一腔室42与第二腔室48之间的连接。
根据这个第五实施例,第一腔室42被插入第二腔室48内部,直到狭缝118的第二端部120.2被定位成与形成第二腔室48的第二侧壁58的第一边缘58.1大致齐平。接下来,突片124围绕第二侧壁58的第一边缘58.1折叠,使得它们压靠在第二侧壁58的外表面上,如图14所展示的那样。
根据由图15展示的实施例,第二底壁60从第三底部预成型件126获得,该第三底部预成型件具有圆形周缘边缘128和径向狭缝130,这些径向狭缝各自在位于周缘边缘128上的第一端部132.1与第二端部132.2之间在径向方向上延伸。这些狭缝130的长度l8对应于盘形形状75的弯曲周缘边缘78的高度。这些狭缝在它们之间限定了突片134。
根据一种构型,每个狭缝130在其第二端部132.2处包括孔136,该孔的直径大于狭缝130的宽度。这些孔136可以是圆形的或其他形状的,并且具有0.2mm与3mm之间的直径。孔136使得可以限制任何裂纹的出现,赋予用于使突片134变形的一定灵活性,并且可以允许流体流通过第二腔室48,以便获得图17中箭头表示的泄放功能。
一旦第三底部预成型件126已经从板材或片材切割出,该三底部预成型件就通过沿着折叠线弯曲突片134使得获得盘形形状75来成形。成形后,孔136被定位在突片134的折叠线上。
根据由图16、图17和图18展示的实施例,声学元件40包括:
-第一腔室42,该第一腔室根据图12中可见的第四实施例从第一预成型件108获得并且与第二腔室48一起组装;
-第二腔室48,该第二腔室从根据图4中可见的第一实施例切割和成形的第二预成型件64和根据图15中可见的实施例切割和成形的第三底部预成型件126获得,第二预成型件64和第三预成型件126根据图4中可见的第一实施例被组装。
根据这个实施例,声学元件40包括:第一侧壁56上的狭缝110,这些狭缝从第一侧壁56的第一边缘56.1延伸,以有助于第一腔室42和第二腔室48的组装;狭缝130,用于有助于第三预成型件126的成形;以及孔136,用于获得泄放功能。
根据由图19展示的另一实施例,声学元件40包括:
-第一腔室42,该第一腔室根据图12中可见的第四实施例从第一预成型件108获得并且与第二腔室48一起组装;以及
-第二腔室48,该第二腔室根据在图7至图10中可见的第二实施例从第二预成型件64’获得。
根据这个实施例,声学元件40包括用于有助于第一腔室42和第二腔室48的组装的狭缝110、以及用于获得泄放功能的孔90。
根据图20中可见的另一个实施例,声学元件40包括:
-第一腔室42,该第一腔室根据图12和图13中可见的第四和第五实施例从第一预成型件138获得并且与第二腔室48一起组装,该第一预成型件具有第一系列的第一狭缝110和第二系列的第二狭缝118,该第一系列的第一狭缝使得可以加宽第一腔室42的上部部分的锥部,该第二系列的第二狭缝在它们之间并与第一狭缝10限定突片124,这些突片用于获得第一腔室42与第二腔室48之间的连接,第一狭缝110比第二狭缝118更长;
-第二腔室48,该第二腔室从根据图4中可见的第一实施例切割和成形的第二预成型件64和根据图15中可见的实施例切割和成形的第三预成型件126获得,第二预成型件64和第三预成型件126根据图4中可见的第一实施例被组装。
根据这个实施例,声学元件40包括:第一侧壁56上的狭缝110,这些狭缝从第一侧壁56的第一边缘56.1延伸,以加宽第一腔室的锥部;第一侧壁56的第一边缘56.1上的多个突片124,该多个突片围绕第二侧壁58的第一边缘58.1折叠,以获得第一腔室42与第二腔室48之间的连接;狭缝130,用于有助于第三预成型件126的成形;以及最后孔136,用于获得泄放功能。
根据图26中可见的另一实施例,声学元件40包括:
-截头圆锥形第一腔室42,该第一腔室具有在第一端部处的声学孔口54、以及在第二端部处的第一口部44,该第一口部由压靠在蒙皮32的内表面is上的边缘56.1界定,使得第一腔室42和蒙皮32限定第一腔体46;
-圆柱形第二腔室48,第一腔室42被定位在该第二腔室中,该第二腔室至少部分地与第一腔室42分离,该第二腔室具有由压靠在第一腔室42(或者可选地,蒙皮32的内表面is)上的边缘58.1限定的第二口部50。
例如,根据一个实施例,第一腔室42包括第一侧壁56,该第一侧壁由第一边缘56.1和与第一边缘56.1相反的第二边缘56.2界定,该第一边缘被定向为朝向蒙皮32并形成第一口部44,该第二边缘限定了声学孔口54的边缘。根据一种构型,第一腔室42从图12中展示的预成型件108获得。
根据一个实施例,第二腔室48从如图25中展示的矩形预成型件148获得。
第一腔室42和第二腔室48在邻接边缘56.1、58.1的第一连结区80中连接,该第一连结区通过结合、熔接、焊接或任何其他组装方法获得。
根据图26中可见的实施例,声学元件40包括被定位在第一腔室42与第二腔室48之间的第三腔室150,该第三腔室包括侧壁152,该侧壁由第一边缘152.1和与第一边缘152.1相反的第二边缘152.2界定,该第一边缘被定向为朝向蒙皮32并连接到第一腔室42和第二腔室48中的至少一个,该第二边缘限定了声学孔口154的边缘。
根据一种构型,第三腔室150从与图12中可见的预成型件108相类似的预成型件获得,并且第三腔室的第一边缘152.1在通过结合、熔接、焊接或任何其他组装方法获得的第二连结区156中连接到第二腔室48。根据图26中可见的构型,第二连结区156相对于第一连结区80偏移。在变型中,第一连结区80和第二连结区156可以叠置。
当然,本发明不限于声学元件40的这些实施例,其可以通过组合第一预成型件、第二预成型件和第三预成型件的不同实施例来获得。
此外,如图21所展示的,第一腔室42和第二腔室48的第一侧壁56和第二侧壁58中的至少一个可以包括若干叠置的截头圆锥形形状140、140’。根据一个实施例,第一腔室42或第二腔室48从预成型件142获得,该预成型件并不包括直的侧边缘,而是包括各自具有若干非对齐的区段144.1、144.2、146.1、146.2的第一侧边缘144和第二侧边缘146。对于每个截头圆锥形形状140、140’,预成型件142包括由第一侧边缘144的第一区段144.1、144.2和第二侧边缘146的第二区段146.1、146.2形成的一对区段。对于每一对,第一区段和第二区段形成依据截头圆锥形形状140、140’的立体角确定的角度。
第一腔室42和第二腔室48的第一侧壁56和第二侧壁58不一定是圆锥形或截头圆锥形的。根据图22至图24中可见的实施例,声学元件40包括:从矩形平坦预成型件获得的、被成形为圆柱形的圆柱形侧壁;以及可选地从成形的平坦预成型件获得的底壁。
不管实施例如何,声学元件40包括至少一个腔室42、48,该至少一个腔室具有从成形的平坦预成型件获得的至少一个壁56、56’、58、60。
不同的预成型件从由金属或复合材料制成的板材或片材切割出。在复合材料的情况下,片材具有在0.3mm与0.8mm之间的厚度。
根据本发明的制造方法使得可以使用包括嵌入树脂基体中的长纤维的复合材料,例如热塑性塑料。与短纤维不同,长纤维拥有改进的机械特性,特别是在载荷承载方面。根据本发明的制造方法还使得可以使用在高温下具有良好机械特性的金属(诸如涡轮发动机喷管喷口的金属),诸如钛或超级合金(例如,以
不管材料如何,用于制造腔室42、48的方法包括:从板材或片材上切割出预成型件的步骤,绕卷绕轴线ax卷绕预成型件以便获得圆柱形形状、圆锥形形状或截头圆锥形形状的步骤,以及使得预成型件的两个侧边缘连接以保持圆柱形形状、圆锥形形状或截头圆锥形形状的组装步骤。
依据材料,切割步骤可以通过激光或水射流切割、冲压或任何其他切割技术实行。
对于卷绕步骤,预成型件可以在芯轴上卷绕以便成形。
依据材料,组装步骤可以通过熔接(电、超声波、感应等)、结合或任何其他组装技术来实行。
因此,使用相同的制造方法,可以获得例如适用于短舱的进气口的由复合材料制成的声学元件、例如适用于短舱的内壁的由铝合金制成的声学元件、以及例如适用于二次排放管道24的由钛或
在变型中,底壁可以通过模制获得或者从通过模压、热成型或适合于预成型件的材料的任何其他成形技术成形的平坦预成型件获得。
预成型件可以包括宽度为零或至少1mm的狭缝,以赋予预成型件一定柔性,以便于促进成形或组装步骤,或者限定突片,这些突片被折叠或弯曲成使得当预成型件具有盘形形状75(如图15所示)时它们形成底壁(如图7所示)、凸缘(如图11所示)、第一腔室42与第二腔室48之间的连接(如图13所示)或者弯曲周缘边缘78。当预成型件已成形时,狭缝大致被定位在包含卷绕轴线ax的平面中、并且从预成型件的弯曲边缘延伸。当存在狭缝时,该制造方法包括在使所述预成型件成形的步骤之前在平坦预成型件中切割狭缝的步骤。
根据另一特征,预成型件包括在狭缝上或其他地方的圆形或其他形状的至少一个通孔,以执行泄放功能或声学功能。如果存在至少一个孔,则该制造方法包括在使所述预成型件成形的步骤之前在平坦预成型件中获得至少一个孔的步骤。
根据本发明,用于制造吸声结构的声学元件的腔室的方法使得即使在复合材料的情况下也可以获得具有令人满意的机械特性的声学元件、以及使得可以减轻机载重量的薄壁。根据另一优点,该制造方法可以用于不同的材料,使得可以制造适合不同环境的声学元件。
1.一种用于制造吸声结构的声学元件的方法,所述声学元件包括具有圆柱形形状、圆锥形形状或截头圆锥形形状的至少一个腔室(42,48),其特征在于,所述方法包括从板材或片材上切割出至少一个预成型件(62,64,64’,96,108,116)的步骤、通过卷绕使所述预成型件(62,64,64’,96,108,116)成形的步骤、以及组装所述预成型件(62,64,64’,96,108,116)的两个侧边缘(68.1,72.1,72.1’,68.2,72.2,72.2’)以获得所述腔室(42,48)的圆柱形形状、圆锥形形状或截头圆锥形形状的步骤。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括在使所述预成型件(64’,96,108,116)成形的步骤之前在所述平坦预成型件(64’,96,108,116)中切割至少一个系列的狭缝(84,98,110,118)的步骤。
3.根据权利要求2所述的制造方法,其特征在于,所述狭缝(84,98,110,118)在所述预成型件(64’,96,108,116)被成形时大致被定位在包含所述预成型件(64’,96,108,116)的卷绕轴线(ax)的平面中并且从所述预成型件(64’,96,108,116)的弯曲边缘(74.2’,102,114,122)延伸。
4.根据权利要求2或3所述的制造方法,其特征在于,所述狭缝(84)从所述预成型件(64’)的凹形弯曲边缘(74.2’)延伸并且限定了第一突片(88),并且所述制造方法包括在对所述预成型件(64’)进行成形和组装的步骤之后折叠所述第一突片(88)的步骤、以及连结所述第一突片(88)从而获得所述腔室(42,48)的底壁(60)的步骤。
5.根据权利要求2至4之一所述的制造方法,其特征在于,所述预成型件(108,138)包括从所述预成型件(108,138)的凸形弯曲边缘(114)延伸的第一系列的第一狭缝(110)。
6.根据权利要求2至5之一所述的制造方法,其特征在于,所述预成型件(116,138)包括第二系列的第二狭缝(84),所述第二狭缝从所述预成型件(116)的凸形弯曲边缘(122)延伸使得所述第二狭缝限定了第二突片(124),并且所述制造方法包括:对所述预成型件(116)进行切割、成形和组装从而获得第一腔室(42)的步骤、将所述第一腔室(42)定位在包括具有第一边缘(58.1)的第二侧壁(58)的第二腔室(48)中的步骤、以及围绕所述第二侧壁(58)的第一边缘(58.1)折叠所述第二突片(124)以将所述第二突片压靠在所述第二腔室(48)的第二壁(58)的外表面上以便获得所述第一腔室和所述第二腔室(42,48)的组装的步骤。
7.根据权利要求2至6之一所述的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括在使所述预成型件(64’,96,108,116,138)成形的步骤之前在所述平坦预成型件(64’,96,108,116,138)中获得至少一个孔(90,104)的步骤。
8.根据前一权利要求所述的制造方法,其特征在于,所述孔(90)制造在所述狭缝(84)的背离所述预成型件(64’)的边缘的端部(86.2)处。
9.根据前述权利要求之一的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括对底部预型件(66,126)进行切割和成形从而获得盘形形状(75)的步骤、以及将所述底部预型件(66,126)与所述圆柱形形状或截头圆锥形形状的腔室(42,48)一起组装从而获得具有底壁(57’,60)的腔室(42,48)的步骤。
10.根据前述权利要求之一的制造方法,其特征在于,所述预成型件(142)包括第一侧边缘和第二侧边缘(144,146),所述第一侧边缘和所述第二侧边缘各自具有若干非对齐的区段(144.1,144.2,146.1,146.2),所述区段被构造成在所述成形和组装步骤之后获得包括若干叠置的截头圆锥形形状(140,140’)的侧壁(56,58)。
11.一种使用根据前述权利要求之一所述的制造方法获得的吸声结构的声学元件,其特征在于,所述声学元件包括具有至少一个第一侧壁(56)的第一腔室(42)、以及具有至少一个第二侧壁(58)的第二腔室(48),所述至少一个第一侧壁在第一边缘和第二边缘(56.1,56.2)之间延伸,所述第一腔室从被切割成平坦的、成形和组装的第一预成型件(62,108,118,138)获得,所述至少一个第二侧壁在第一边缘和第二边缘(58.1,58.2)之间延伸,所述第二腔室从被切割、成形和组装的第二预成型件(64,64’)获得,所述第一腔室和所述第二腔室(42,48)在所述第一侧壁和所述第二侧壁(56,58)的第一边缘(56.1,58.1)处连接。
12.根据前一权利要求所述的吸声结构的声学元件,其特征在于,所述第二腔室(48)包括由所述第二预成型件(64’)的突片(88)形成的第二底壁(60),所述突片在连结区(92)中折叠并彼此连接。
13.根据前一权利要求所述的吸声结构的声学元件,其特征在于,所述突片(88)由狭缝(84)界定并且沿折叠线折叠,所述狭缝(84)具有被定位在所述突片(88)的折叠线上的孔(90)。
14.根据权利要求11所述的吸声结构的声学元件,其特征在于,所述第二腔室(48)包括盘形形状(75),所述盘形形状具有底部(76)以及与所述第二侧壁(58)的第二边缘(58.2)相连接的弯曲周缘边缘(78)。
15.根据前一权利要求所述的吸声结构的声学元件,其特征在于,所述弯曲周缘边缘(78)包括由狭缝(130)界定并沿折叠线折叠的若干突片(134),所述狭缝(130)具有被定位在所述突片(134)的折叠线上的孔(136)。
16.根据权利要求11至15之一所述的吸声结构的声学元件,其特征在于,所述第一腔室和所述第二腔室(42,48)通过所述第一腔室和所述第二腔室(42,48)的周缘上的连续或不连续的接触连结区(80)连接,所述接触连结区邻接所述第一边缘(56.1,58.1),所述接触连结区在所述第一边缘(56.1,58.1)的整个周缘上和在某一给定高度上延伸。
17.根据权利要求11至15之一所述的吸声结构的声学元件,其特征在于,所述第一腔室(42)包括在所述第一侧壁(56)的第一边缘(56.1)上的多个突片(124),所述多个突片围绕所述第二侧壁(58)的第一边缘(58.1)折叠以获得所述第一腔室和所述第二腔室(42,48)之间的连接。
18.根据权利要求11至17之一所述的吸声结构的声学元件,其特征在于,所述第一侧壁(56)包括从其第一边缘(56.1)延伸的狭缝(110)。
19.根据权利要求16和18所述的吸声结构的声学元件,其特征在于,所述狭缝(110)的长度大于所述接触连结区(80)的所述给定高度。
20.根据权利要求11至19之一所述的吸声结构的声学元件,其特征在于,所述声学元件包括被定位在所述第一腔室和所述第二腔室(42,48)之间的第三腔室(150),所述第三腔室包括侧壁(152),所述侧壁由第一边缘(152.1)和与所述第一边缘(152.1)相反的第二边缘(152.2)界定,所述第一边缘连接到所述第一腔室和所述第二腔室(42,48)中的至少一个,所述第二边缘限定了声学孔口(154)的边缘。
21.一种吸声结构,所述吸声结构包括至少一个根据权利要求11至20之一所述的声学元件。
22.一种飞行器动力装置,所述飞行器动力装置包括至少一个根据权利要求21所述的吸声结构。
技术总结