專利名稱：消音特性可變的消音板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有至少 一個可變消音性能的消音板。
背景技術：
為了限制機場周邊噪音污染的危害，國際標準對噪音源的限制越來 越嚴格。
已經開發(fā)出某些技術來降低飛行器發(fā)出的噪音，尤其是推進裝置發(fā) 出的噪音，主要是在管壁上敷設用來吸收部分聲能的消音襯墊，尤其可 以利用亥姆霍茲共鳴器的原理來進行消音。
眾所周知，該消音襯墊同樣被稱作消音板，從外向內包括阻音結構、 蜂窩結構和反射層。所謂的結構或層，可以理解為一層或多層由同種或 非同種性質的材料制成的防護層。
阻音結構就是 一 種有耗散作用的多孔結構，它把通過該結構的聲波 聲能部分地轉換成熱能。該阻音結構具有一些可以使聲波通過的叫做開 口區(qū)的區(qū)域，還有其他一些不允許聲波通過的叫做關閉區(qū)或實心區(qū)的區(qū) 域，以確保上述防護層的機械阻尼。這個阻音層的主要特點在于開口面
積比，又#1稱作TSO。
在阻音層的結構較復雜的情況下，比如它具有金屬織物或者碳條， 或者更普遍的是具有接觸空氣動力流體的粗糙表面，該阻音層的其它消 音特性可以得到調整，尤其是它的零流速阻力，也被稱作R0，以及它的 非線性系數(shù)，也被稱作NLF。
在本申請人的專利申請FR-2.826.168中已經舉例說明了 一種消音板。 消音板是局部反應件，其特性由管壁的正常阻抗來確定。該阻抗又 取決于多種特性，尤其是消音板的特性，諸如，蜂窩結構空腔的高度， 更重要是取決于阻音結構的特性(主要是TSO、 R0、 NLF)。該阻抗同 樣還取決于與消音板表面上流經的空氣相關的特性，以及與噪音相關的其他特性，尤其是聲波的頻率和振幅。
根據(jù)一種應用，消音板可以用來覆蓋推進裝置的某些管壁，尤其是 發(fā)動機艙的那些管壁，在發(fā)動機搶內部以基本同心方式裝配有動力系統(tǒng)。
發(fā)動機艙有一個內管壁，限定了前端的進氣道管道，進來的第一部
分氣流被稱作主氣流，它穿過動力系統(tǒng)來參與燃燒工序；第二部分氣流 4皮稱作次氣流，受進氣裝置的引導進入到一吝^皮發(fā)動才幾艙-內管壁禾口動力 系統(tǒng)外管壁限定的環(huán)形管道中，不同管道有同 一 個縱軸。
為了降低推進裝置發(fā)出的噪音，發(fā)動機艙的內管壁覆蓋有消音板， 消音板從進氣道開始一直延伸至第二管道的后部。 一般來說，消音板應 實施在多個最好已經拼接好的部分上。
對于一個既定的動力系統(tǒng)和發(fā)動機艙，消音板的特性，尤其阻音結 構的特性，特別是TSO、 R0、 NLF都是確定的，從而獲得相關發(fā)動機的 工作狀態(tài)及頻率的最佳阻抗，來最大限度地降低有關推進裝置發(fā)出的噪 音。
這樣，對一個推進裝置來說，即對一個既定的動力系統(tǒng)和發(fā)動機艙， 消音板的特性，尤其阻音結構的特性，特別是TSO、 R0、 NLF，它們依 照其周圍情況并且沿著發(fā)動機艙的縱軸方向是恒定值。
這樣的方案不很令人滿意，因為不能沿著所述發(fā)動機艙的整個管道 優(yōu)化噪音的衰減。所以，本發(fā)明為了消除現(xiàn)有技術的缺陷，提出一種消 音板，其具有沿著聲波傳播的方向優(yōu)化噪音衰減的功能。
發(fā)明內容
為此目的，本發(fā)明提出一種消音板，包括反射層、至少一個蜂窩結 構和阻音結構，形成了飛行器的空氣動力面，在該面上至少一個聲波沿 著傳播軸而傳播，消音板的影響消音板阻抗的特性中的至少 一個沿著所 述至少一個聲波的傳播軸而變化，其特征在于，包括至少一個具有恒定 聲阻抗的第一A區(qū)，A區(qū)沿著所述至少一個聲波的傳播軸與C區(qū)并置， 在C區(qū)，影響阻抗的消音板的至少一個特性沿著所述至少一個聲波的傳 播軸逐步發(fā)生變化，并且特性的數(shù)值從一個區(qū)過渡到另一個區(qū)時不具有 突變。
下面將結合附圖僅通過舉例的方式對本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點進行 描述，其中，
圖1是飛行器推進裝置的透視圖2是飛行器推進裝置的橫截面視圖3是衰減消音板的橫向剖面圖4是根據(jù)本發(fā)明的阻音結構的俯視圖，示出該結構開口面積比的 變化情況；以及
圖5是根據(jù)本發(fā)明的阻音結構的示意圖，示出該結構的零流速阻力 R0，以及非線性系數(shù)NLF的變化情況。
具體實施例方式
在此描述的本發(fā)明目前被應用在飛行器的推進裝置上。然而，本發(fā) 明還可以應用到飛行器上已經做過噪聲處理的各個不同的區(qū)域，例如， 機翼的前纟彖，或者鄰近發(fā)動才幾或發(fā)動機葉片的任何其他部位。
圖1示出了飛行器的推進裝置10，其通過支撐桿12連接至機翼下。 然而，該推進裝置可以連接到飛行器的其他區(qū)域。
該推進裝置包括發(fā)動機艙14，其中以基本同心方式裝配有驅動進氣 裝置18的動力系統(tǒng)16。
發(fā)動機搶14包括內管壁20，其形成了前端的進氣道22，進入氣流 的第一部分被稱作主氣流，它穿過動力裝置來參與燃燒工序；第二部分 氣流被稱作次氣流，其被進氣裝置引導進入一條由發(fā)動機艙的內管壁20 和動力系統(tǒng)的外管壁形成的環(huán)形管道中，不同管道有同一個縱軸24。
在后面的描述中，所謂的空氣動力面是指與空氣動力氣流接觸的飛 行器的蒙皮表面。
為了限制噪音污染的危害，人們已經想到在空氣動力面上采用用于 吸收部分聲能的吸音襯墊26的方案，尤其是通過亥姆霍茲共鳴器的原 理。眾所周知，這種吸音襯墊也被稱作吸音板，從內向外包括反射層28、 至少一個蜂窩結構30和一個阻音結構32,如圖3所示。可選地，消音襯墊26可以包括多個蜂窩結構，它們被稱作隔膜的阻 音結構分隔開。
吸音襯墊可以在發(fā)動機搶的內管壁20內延伸，優(yōu)選地從其前端延伸 覆蓋住發(fā)動才幾搶進氣道的前緣或唇口 ，直至發(fā)動才幾搶的后部出口 。
根據(jù)一種實施方式，反射層28可以呈現(xiàn)為金屬板形式，或者呈現(xiàn)為 由至少 一 層在樹脂基質中浸泡過的機織織物或非機織織物構成的薄膜形 式。
蜂窩結構30可以呈現(xiàn)為金屬或復合材料制成的蜂窩形狀，比如，一 種被稱作NidaNomex的商用蜂窩結構?？蛇x地，可以由其它方式獲取蜂 窩結構，比如，通過組合相互交叉的條棒，從而在它們的每個端部確定 出開口單元。
反射層28和蜂窩結構30不再詳述，因為本領域技術人員已經知曉
阻音結構32是一種有耗散作用的多孔結構，它把通過該結構的聲波 聲能部分地轉換成熱能。該阻音結構具有一些可以使聲波通過的叫做開 口區(qū)的區(qū)域，還有其它一些不允許聲波通過的叫做關閉區(qū)或實心區(qū)的區(qū) 域，以確保上述防護層的機械阻尼。該阻音結構32的主要特征在于開口 面積比，又被稱作TSO。
在阻音結構32較復雜的情況下，比如它具有金屬織物或者碳條，或 者更普遍的是具有接觸空氣動力流體的粗糙表面，該阻音層的其它消音 特性可以得到調整，尤其是它的零流速阻力，也被稱作RO,以及它的非 線性系數(shù)，也被稱作NLF。
根據(jù)一種實施方案，阻音結構32可呈現(xiàn)為至少一層機織織物或非機 織織物的形式，織物最好浸泡過樹脂，以確保纖維能從各個不同的方向 獲得力。
根據(jù)另一個實施方案，阻音結構32包括至少一個呈現(xiàn)為金屬織物或 非金屬織物形式，比如金屬絲網的多孔層，以及至少一個帶長方形孔或 微型孔的由金屬薄板或復合材料制成的結構層。
一般來說，發(fā)動機艙的內管壁20覆蓋有多個拼接的消音板。在后面 的說明中提及的消音板，就是一個或多個拼接的消音板。
當然，本發(fā)明不局限在已經描述過的實施方案中，還可以考慮采用其它的辦法來實現(xiàn)阻音結構。
從功能的角度來分析，針對聲波的消音板有一個局部反應，其特性 可以通過管壁的正常阻抗來確定。該阻抗依照消音板的某些特性(尤其
是TSO、 R0、 NLF)、蜂窩結構的高度、空氣動力流體的某些特性(尤 其是流動速度)以及聲波的某些特性(尤其是其頻率和振幅)而變化。
眾所周知，消音板的特性或者部分消音板的特性是確定的，以便得 到相關發(fā)動機的工作狀態(tài)和頻率的最佳阻抗，來最大限度地降低推進裝 置發(fā)出的噪音。
在發(fā)動機艙的情況下，聲波沿著縱軸24傳播，更通常的是沿著與氣 流流動方向相符的優(yōu)選方向傳播。在后面的說明中，所謂的聲波通常是 指一個或數(shù)個聲波。
在上述聲波于管路尤其于第二管路中的傳播過程中，流動在阻音結 構上的空氣動力條件和聲波幅度沿著發(fā)動機艙的縱軸24而發(fā)生變化，這 主要是因為消音襯墊吸收聲能所致。
根據(jù)本發(fā)明，消音板的影響阻抗的特性中的至少 一 個沿著聲波的傳 播軸變化，更準確地說是沿著發(fā)動機搶縱軸24變化，以便在局部對抗由 于空氣動力流體和/或聲波的相關特性的變更而引起的阻抗變化。
這樣，沿著聲波傳播軸，影響阻抗的消音板的特性發(fā)生變化，以期
保持一個最佳的局部阻抗，尤其是與阻力相符的阻抗的實部，從而能夠 獲得最大的噪音衰減。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個特性，消音板的影響阻抗的特性中的至少 一個 沿著聲波傳播軸持續(xù)變化，沒有發(fā)生突然變化。事實上，申請人注意到， 阻抗的突然變化會產生衍射和/或能夠扭曲模態(tài)結構，從而降低消音處理 的效果。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個特性，消音板的影響阻抗的特性中的至少 一個， 最好是全部特性，在與傳播軸垂直的平面上幾乎是恒定的。在發(fā)動機艙 的情況下，消音板的影響阻抗的所有特性對于處在垂直于縱軸的同 一平 面上的全體點位來說是恒定的，為了不破壞進展的對稱性。
根據(jù)一種實施方案，消音板的影響阻抗的特性中的至少一個在A區(qū) (例如發(fā)動機艙的進氣道)可以是恒定的，其數(shù)值為VI;在C區(qū)(例如發(fā)動機艙的后部)可以是恒定的，其數(shù)值為V2;而在分隔A區(qū)和C區(qū) 的B區(qū)中，其數(shù)值從VI連續(xù)變化至V2。
根據(jù)另一重要的實施方案，消音板的開口面積比TSO沿著縱軸24 連續(xù)變化。作為例證，如圖4所示，開口通過那些沿著大致平行于縱軸 24的第一線36而設置的開口 34而獲取。為了不破壞進展的對稱性，開 口 34同樣沿著大致垂直于縱軸24的第二線38而設置。TSO的連續(xù)變化 通過將第二線38之間的距離逐漸分離或縮短而實現(xiàn)。可選地，也可以在 第二線38之間保持恒定的間隙，但是逐步增大各條第二線上的孔洞直 徑。
這樣，如圖4所示，在A區(qū)尤其是在進氣道部位中，TSO數(shù)值是恒 定值，并且等于TS01;在C區(qū)尤其是在發(fā)動機搶后部，TSO數(shù)值同樣 是恒定值，并且等于TS02;在中間的B區(qū)中，TSO數(shù)值從TSOl連續(xù)逐 步地變化到TS02。
根據(jù)另一種實施方式，消音板的R0沿著聲波的傳播軸持續(xù)發(fā)生變 化。事實上，在聲波的振幅和速度下降的情況下，可以通過沿著與發(fā)動 機艙縱軸24相符的聲波傳播軸逐漸增加R0的方法來補償這些變化。優(yōu) 選地，當人們選擇改變零流速阻力R0以補償阻抗變化時，由于空氣動力 流體和/或聲波的相關特性的進展，消音板的非線性系數(shù)NLF也沿著聲波 傳播軸，即發(fā)動機艙縱軸24，同時逐步發(fā)生變化，以便適應由RO的變 化而引起的NLF的變化情況，如圖5所示。
反之，消音板也可包括沿著聲波的傳播軸連續(xù)變化的NLF。在這種 情況下，零流速阻力R0沿著聲波的傳播軸，即發(fā)動機艙的縱軸24,同 時逐步發(fā)生變化，以便適應由NLF變化而引起的R0的變化情況。
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權利要求
1.一種消音板，包括反射層(28)、至少一個蜂窩結構(30)和形成了飛行器的空氣動力面的阻音結構(32)，在該面上至少一個聲波沿著傳播軸(24)而傳播，所述消音板的影響所述消音板阻抗的特性中的至少一個沿著所述至少一個聲波的傳播軸(24)而變化，其特征在于，包括至少一個具有恒定聲阻抗的第一A區(qū)，所述A區(qū)沿著所述至少一個聲波的傳播軸(24)與C區(qū)并置，在所述C區(qū)，影響阻抗的所述消音板的至少一個特性沿著所述至少一個聲波的傳播軸逐步發(fā)生變化，并且所述特性的數(shù)值從一個區(qū)過渡到另一個區(qū)時不具有突變。一種消音板，包括反射層(28)、至少一個蜂窩結構(30)和形成了飛行器的空氣動力面的阻音結構(32)，在該面上至少一個聲波沿著傳播軸(24)而傳播，所述消音板的影響所述消音板阻抗的特性中的至少一個沿著所述至少一個聲波的傳播軸(24)而變化，其特征在于，所述消音板至少有個第一區(qū)A，上有一個恒定且并置的聲阻抗，沿著所述至少一個聲波的傳播軸(24)傳播至C區(qū)，在所述C區(qū)，影響阻抗的所述消音板的至少一個特性沿著所述至少一個聲波的傳播軸逐步發(fā)生變化，并且所述特性的數(shù)值從一個區(qū)過渡到另一個區(qū)時不具有突變。
2. 根據(jù)權利要求1所述的消音板，其特征在于，所述消音板的影響阻 抗的全部特性在垂直于所述傳播軸(24)的平面中大致是恒定的。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的消音板，其特征在于，所述消音板的發(fā) 生變化的特性是開口面積比。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的消音板，其特征在于，所述消音板包括 兩個同時發(fā)生變化的特性，即零流速阻力RO和非線性系數(shù)NLF。
5. —種飛行器發(fā)動機艙，其包括覆蓋有根據(jù)上述任一權利要求所述消 音板的管道，所述消音板包括反射層(28)、至少一個蜂窩結構(30) 和形成了管道的空氣動力面的阻音結構(32)，在該面上至少一個聲波 沿著傳播軸(24)而傳播，所述消音板的影響所述消音板阻抗的特性中 的至少一個沿著所述至少一個聲波的傳播軸(24)而變化，其特征在于， 包括至少一個具有恒定聲阻抗的第一A區(qū)，所述A區(qū)沿著所述至少一個 聲波的傳播軸(24)與C區(qū)并置，在所述C區(qū)，影響阻抗的所述消音板的至少一個特性沿著所述至少一個聲波的傳播軸逐步發(fā)生變化，并且所 述特性的數(shù)值從一個區(qū)過渡到另 一個區(qū)時不具有突變。一種飛行器發(fā)動機艙，其包括覆蓋有根據(jù)上述任一權利要求所述消音板的管道，所述消音板包括反射層(28)、至少一個蜂窩結構(30) 和形成了飛行器的空氣動力面的阻音結構(32)，在該面上至少一個聲 波沿著傳播軸(24)而傳播，所述消音板的影響所述消音板阻抗的特性 中的至少一個沿著所述至少一個聲波的傳播軸(24)而變化，其特征在 于，所述消音板至少有個第一區(qū)A,上有一個恒定且并置的聲阻抗，沿 著所述至少一個聲波的傳播軸(24)傳播至C區(qū)，在所述C區(qū)，影響阻 抗的所述消音板的至少一個特性沿著所述至少一個聲波的傳播軸逐步發(fā) 生變化，并且所述特性的數(shù)值從一個區(qū)過渡到另 一個區(qū)時不具有突變。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種消音板，包括反射層、至少一個蜂窩結構和形成了飛行器的空氣動力面的阻音結構，在該面上至少一個聲波沿著傳播軸而傳播，消音板的影響所述消音板阻抗的特性中的至少一個沿著所述至少一個聲波的傳播軸而變化，其特征在于，包括至少一個具有恒定聲阻抗的第一A區(qū)，A區(qū)沿著所述至少一個聲波的傳播軸與C區(qū)并置，在C區(qū)，影響阻抗的消音板的至少一個特性沿著所述至少一個聲波的傳播軸逐步發(fā)生變化，并且特性的數(shù)值從一個區(qū)過渡到另一個區(qū)時不具有突變。
文檔編號F02C7/045GK101675226SQ200880014196
公開日2010年3月17日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權日2007年4月30日
發(fā)明者斯特凡娜·利杜瓦納 申請人:法國空中巴士公司