公開了一種聲學(xué)結(jié)構(gòu)，其中聲學(xué)隔膜位于蜂窩的有角單元中，用于減少從源頭產(chǎn)生的噪聲。用于形成聲學(xué)結(jié)構(gòu)的蜂窩具有以相對于蜂窩邊緣的一定角度延伸的單元壁，使得蜂窩單元的深度大于蜂窩芯厚度。聲學(xué)隔膜如下形成：將平面聲學(xué)插入件插入到有角蜂窩單元中以形成隔膜帽，該隔膜帽摩擦鎖定在有角單元內(nèi)、然后永久結(jié)合在適當(dāng)位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總地涉及用于衰減或抑制從特定源頭發(fā)出的噪聲的聲學(xué)結(jié)構(gòu)。更特別地，本發(fā)明涉及提供聲學(xué)蜂窩，其中蜂窩中聲學(xué)單元的深度大于蜂窩的厚度，以便于抑制較低頻率噪聲。

背景技術(shù)

眾所周知，處理由特定源頭產(chǎn)生的過量噪聲的最佳方式是處理該源頭處的噪聲。這通常是通過向噪聲源頭處的結(jié)構(gòu)添加聲阻尼結(jié)構(gòu)(聲學(xué)處理物)來實(shí)現(xiàn)的。一種特別棘手的噪聲源頭為大多數(shù)客機(jī)上所用的噴氣式發(fā)動機(jī)。通常在發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣、機(jī)艙和排氣結(jié)構(gòu)中加入聲學(xué)處理物。這些聲學(xué)處理物包括聲學(xué)共振器，該聲學(xué)共振器包括相對薄的聲學(xué)材料或具有數(shù)百萬個孔的柵格，這些孔對由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的聲能產(chǎn)生聲阻抗。

蜂窩已經(jīng)是用于飛機(jī)和航空航天器的流行材料，因?yàn)樗鄬喂糖逸p質(zhì)。對于諸如發(fā)動機(jī)艙的聲學(xué)應(yīng)用，將聲學(xué)材料添加到蜂窩結(jié)構(gòu)中，使得蜂窩單元在遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)的端部處被實(shí)心不透聲片材或薄皮狀物聲學(xué)封閉，并且在位于最靠近發(fā)動機(jī)的端部處覆蓋有多孔或穿孔透聲覆蓋物。以這種方式用聲學(xué)材料封閉蜂窩單元產(chǎn)生對噪聲進(jìn)行衰減、阻尼和/或抑制的聲學(xué)共振器。聲學(xué)隔膜通常也并入到蜂窩單元的內(nèi)部，以便為共振器提供額外的噪聲衰減特性。

將聲學(xué)隔膜結(jié)合到蜂窩單元中的一種方式是首先由聲學(xué)材料例如聲學(xué)網(wǎng)格或穿孔聲學(xué)膜形成平面聲學(xué)插入件。平面聲學(xué)插入件被制成比單元開口更大。因此，當(dāng)用柱塞將插入件推入單元時，它們折疊成帽形式的聲學(xué)隔膜。帽形狀提供接觸單元壁的錨固部分或突片和使單元中的聲波衰減的橫向中央隔膜部分。一旦插入到單元中，聲學(xué)隔膜帽的錨固部分與蜂窩壁之間的摩擦使聲學(xué)隔膜帽臨時鎖定在適當(dāng)位置。然后施用粘合劑以將插入的聲學(xué)隔膜帽的錨固部分永久地結(jié)合到單元壁。

聲學(xué)隔膜帽的永久結(jié)合通常通過將整個蜂窩浸漬到液體粘合劑池來完成。選擇將蜂窩浸漬到粘合劑中的深度，使得插入的聲學(xué)隔膜帽的錨固部分浸沒在液體粘合劑中。這種粘合劑浸漬方法是特別有效的，因?yàn)樗沟梦挥诘湫吐晫W(xué)蜂窩內(nèi)的數(shù)百個聲學(xué)隔膜能夠同時結(jié)合。

在美國專利號7,434,659、7,510,052、7,854,298和9,016,430中描述了將隔膜帽插入蜂窩中以形成聲學(xué)蜂窩。如這些已經(jīng)授權(quán)的專利中所述，隔膜帽的摩擦鎖定是隔膜插入工序的重要方面。例如，如果摩擦鎖定不充足，則隔膜在處理期間可能移位或以其它方式移動。隔膜的任何移位使得在結(jié)合期間難以將粘合劑均勻地施用到隔膜上。隔膜的移位也導(dǎo)致不受控地改變聲學(xué)特性。在最壞的情況下，如果摩擦鎖定不充足，則隔膜可從蜂窩單元中完全掉出。

聲學(xué)處理物中使用的蜂窩通常具有六邊形單元，其中單元壁垂直于蜂窩的邊緣。對于使用聲學(xué)隔膜插入件，垂直單元壁已經(jīng)是非常適宜的，引物垂直的壁取向允許在將隔膜放置在蜂窩單元內(nèi)的過程中便利地對齊和操作插入工具。垂直的單元壁取向也使得，一旦將隔膜在單元內(nèi)的相同深度摩擦鎖定，則隔膜可以均勻結(jié)合。蜂窩通常浸沒在粘合劑池中，其中蜂窩邊緣平行于水平的池表面。單元壁的垂直取向確保在浸沒步驟過程中粘合劑以相同的水平面施用于錨固部分。

聲學(xué)工程師面臨的基本問題是，使機(jī)艙盡可能薄且輕質(zhì)，同時仍要在噴氣式發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的整個噪聲范圍內(nèi)充分抑制或衰減聲波頻率。該基本設(shè)計(jì)問題由于以下事實(shí)而變得復(fù)雜：大型噴氣式發(fā)動機(jī)的較新型號的趨勢是在較低頻率產(chǎn)生另外的噪聲。新的發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)往往使用較少的風(fēng)扇葉片，從而以較低的速度產(chǎn)生更多的旁通空氣。這導(dǎo)致產(chǎn)生具有較低頻率的發(fā)動機(jī)噪聲。

由給定的蜂窩單元或共振器抑制的特定噪聲頻率與單元的深度直接相關(guān)。通常，隨著噪聲頻率降低，單元的深度必須增加，以便提供足夠的阻尼或抑制。單元深度大致為1英寸(2.5cm)或更小的相對薄的機(jī)艙足以吸收由噴氣式發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的較高頻率范圍。但是，為了吸收由較新噴氣式發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的較低頻率，需要聲學(xué)單元或共振器深度大致為2.5英寸(6.4cm)或更大。