带有倾斜蜂窝结构的声学衬套制造技术

本发明专利技术涉及带有倾斜蜂窝结构的声学衬套。具体而言，本公开提供了可用于缓冲或衰减声波的声学结构和相关系统和方法，声波例如包括由涡轮机（例如涡轮发动机）的各个方面或构件产生或发出的噪声。这些声学结构包括倾斜多面体蜂窝结构，包括会聚多面体单元和发散多面体单元，以及制造和使用这种声学结构的相关系统和方法。

Acoustic bushing with inclined honeycomb structure

【技术实现步骤摘要】
带有倾斜蜂窝结构的声学衬套
本公开大体上涉及声学结构和相关系统和方法，其可用于缓冲或衰减声波，包括例如由涡轮机（例如涡轮发动机）的各个方面或构件产生或发出的噪声。本文更具体地公开了包括倾斜多面体蜂窝（cellular）结构（包括提供连续自由度的声学处理的蜂窝结构）的声学结构，以及制造和使用这种声学结构的相关系统和方法。
技术介绍
在高人口区域和噪声控制环境中，飞行器发动机噪声可能是问题。噪声大体上包括来自飞行器中的各种源机构的贡献，其中风扇噪声大体上是起飞和着陆时噪声的主要成分。风扇噪声穿过发动机进气管道传播，且然后发出到外部环境。已知诸如衬套的声学结构应用在机舱的内壁上，以缓冲或衰减穿过发动机管道传播的风扇噪声。这些声学结构或衬套大体上包括夹在多孔面板和固体背板之间的成阵列的蜂窝状蜂窝结构。多孔面板大体上朝向噪声源定向，从而允许声波进入蜂窝结构。固体背板大致不受声波的影响，从而允许蜂窝结构或单元充当声学谐振器。先前声学衬套的声学缓冲或衰减性能典型地取决于蜂窝结构的深度。通过与单元深度相关的蜂窝结构充分缓冲声波的频率，其中较低的频率需要增加的单元深度以用于足够的缓冲或衰减性能。大多数商用飞行器使用涡轮机，例如具有高旁通比的涡扇发动机，这意味着相对较大部分的风扇空气旁通涡轮。这是因为高旁通比改善了燃料消耗。然而，高旁通涡扇发动机倾向于发出更多低频下的声音，其需要相应较深的蜂窝结构，这往往会增加声学衬套的尺寸和重量。跨过涡扇发动机产生的频率范围来缓冲或衰减声音的努力面临着使声学衬套的尺寸和重量最小化同时仍然在一定范围的声音频率上提供足够的噪声降低的问题。可以添加额外的蜂窝结构以分别解决不同的频率。例如，存在声学衬套，其具有由多孔隔膜板隔开的两个蜂窝层，称为两自由度衬套。然而，相对于仅具有单个蜂窝层的单自由度衬套，这些额外的蜂窝层倾向于更重、更复杂且生产起来昂贵。存在一些单自由度衬套，其具有由具有不同深度的独立单元构成的蜂窝层，这提供针对不同声音频率而定尺寸的不同谐振腔容积。然而，这些可变深度结构需要较厚的核心层以容纳较深的独立单元，并且生产起来也更昂贵且复杂。另外，具有较短深度的单元大体上在单元底部和背板之间具有过量的固体材料，这也增加了蜂窝层的总重量。共同转让的美国申请第15/421935号解决这些和其它缺点，其全部内容（专利申请、公开文件和从其授权的专利）由此通过引用并入本申请中。然而，需要进一步改进的声学结构和衬套。本公开例如通过提供当前公开的声学结构和相关系统和方法来解决前述需求和缺点。
技术实现思路
当前公开了声学结构和相关系统和方法。声学结构包括成阵列的倾斜多面体蜂窝结构。倾斜结构包括会聚多面体单元和/或发散多面体单元、平行和倾斜蜂窝结构的组合，以及提供连续自由度的声学处理的蜂窝结构。声学结构可以用在声学衬套中以缓冲或衰减声波，包括例如由涡轮机的各个方面或构件产生或发出的噪声。典型地，蜂窝结构是中空的。相应地，在一个方面，本公开包括声学衬套。在示例性实施例中，声学衬套可包括面板、背板和核心层，核心层包括多个成条的核心材料，该多个成条的核心材料被构造为形成成阵列的倾斜多面体蜂窝结构。在另一方面，本专利技术包括一种涡轮机，其包括一个或多个声学衬套。这种涡轮机包括涡轮和包绕涡轮的机舱。机舱限定入口和具有管道内壁的风扇管道。一个或多个声学衬套可以沿着管道内壁环形地设置。在另一方面，本专利技术包括用于在声学衬套中使用的核心材料和由这种核心材料制成的核心层。在示例性实施例中，核心材料可以以条的形式提供，其可以被构造为形成成阵列的蜂窝结构，包括倾斜或平行的蜂窝结构以及这些的组合。例如，多个成条的核心材料可以构造成形成具有成阵列的倾斜多面体蜂窝结构的核心层。成阵列的倾斜蜂窝结构可包括多个会聚多面体单元和多个发散多面体单元。在一些实施例中，阵列还可包括与平行多面体单元组合的倾斜多面体单元。一些蜂窝结构可以提供连续自由度的声学处理。在另一方面，本专利技术包括声学缓冲和衰减系统。这些系统包括选择性地放置在噪声源周围的多个位置处的声学衬套和/或声学结构的组合。在另一方面，本专利技术包括形成核心材料的方法，可以从其构造核心层，以及形成用于在声学衬套中使用的这种核心层的方法和形成这种声学衬套的方法。形成具有倾斜多面体蜂窝结构的核心层的示例性方法包括形成多个成条的核心材料并选择性地将多个成条的核心材料彼此粘合。多个条可以在沿着相应条位于选择的长度间隔的多个粘附区域处选择性地粘附至彼此。该示例性方法继续同时或随后折叠多个成条的核心材料中的各个，从而在分别位于多个粘附区域之间的多个膨胀区域处使条从彼此膨胀或分离。形成声学衬套的示例性方法包括将面板和背板附接至包括成阵列的倾斜多面体蜂窝结构的核心层。倾斜多面体蜂窝结构可包括多个会聚多面体单元和发散多面体单元。在另一方面，本公开包括使用当前公开的核心材料、核心层、声学结构和/或声学衬套来衰减或缓冲诸如涡轮机噪声的声音的方法。在一些实施例中，可以使用本公开的声学衬套和倾斜多面体蜂窝结构来执行衰减来自产生声波流的源的噪声的示例性方法。示例性方法包括，在声学结构的核心层的第一表面处接收包括多个频率分量的声波流，并且将声波流从倾斜多面体单元的第一表面反射至倾斜多面体单元的第二表面，并且基于反射来至少部分地消除多个频率分量中的至少一些。这些方法导致在各次反射处吸收反射声波流的能量含量的一部分。前述概述仅是说明性的，并且不旨在以任何方式进行限制。除了前述内容之外，通过参考附图、以下详细描述和权利要求以及通过实践当前公开的主题，其它方面、实施例和特征将变得显而易见。技术方案1.一种声学衬套，包括：核心层，其包括折叠以形成成阵列的倾斜多面体蜂窝结构的多个成条的核心材料，所述成阵列的倾斜多面体蜂窝结构包括：多个会聚多面体单元；和多个发散多面体单元。技术方案2.根据技术方案1所述的声学衬套，还包括：面板；和背板，其中所述核心层定位在所述面板和所述背板之间。技术方案3.根据技术方案1所述的声学衬套，其中，所述成阵列的倾斜多面体蜂窝结构包括与平行多面体蜂窝结构组合的倾斜多面体蜂窝结构，所述平行多面体蜂窝结构包括直棱柱。技术方案4.根据技术方案1所述的声学衬套，其中，所述会聚多面体单元中的至少一些和/或所述发散多面体单元中的至少一些包括棱锥或楔。技术方案5.根据技术方案1所述的声学衬套，其中，所述会聚多面体单元中的至少一些和/或所述发散多面体单元中的至少一些包括截头体或截头多面体。技术方案6.根据技术方案5所述的声学衬套，其中，所述截头体或截头多面体包括：三角截头体、四角截头体、五角截头体、六角截头体、七角截头体、八角截头体、九角截头体、十角截头体、十一角截头体、或十二角截头体。技术方案7.根据技术方案5所述的声学衬套，其中，所述会聚多面体单元中的至少一些包括小于1.0的截头体因子和/或所述发散多面体单元中的至少一些包括大于1.0的截头体因子。技术方案8.根据技术方案2所述的声学衬套，其中，所述会聚多面体单元中的至少一些和/或所述发散多面体单元中的至少一些包括垂直于所述会聚或发散多面体单元的顶面和/或底面的至少一个侧面，所述顶面朝向所述面板的内表面定向且所述底面朝向所述背板的内表面定向。技术方案9.根据技术方案1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声学衬套，包括：核心层，其包括折叠以形成成阵列的倾斜多面体蜂窝结构的多个成条的核心材料，所述成阵列的倾斜多面体蜂窝结构包括：多个会聚多面体单元；和多个发散多面体单元。

【技术特征摘要】
2018.03.05 US 15/9112601.一种声学衬套，包括：核心层，其包括折叠以形成成阵列的倾斜多面体蜂窝结构的多个成条的核心材料，所述成阵列的倾斜多面体蜂窝结构包括：多个会聚多面体单元；和多个发散多面体单元。2.根据权利要求1所述的声学衬套，还包括：面板；和背板，其中所述核心层定位在所述面板和所述背板之间。3.根据权利要求1所述的声学衬套，其中，所述成阵列的倾斜多面体蜂窝结构包括与平行多面体蜂窝结构组合的倾斜多面体蜂窝结构，所述平行多面体蜂窝结构包括直棱柱。4.根据权利要求1所述的声学衬套，其中，所述会聚多面体单元中的至少一些和/或所述发散多面体单元中的至少一些包括棱锥或楔。5.根据权利要求1所述的声学衬套，其中，所述会聚多面体单元中的至少一些和/或所述发散多面体单元中的至少一些包括截头体或截头多面体。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：RD西达，MW西克曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US