用于隔音处理的面板转让专利
申请号 : CN200880004068.X
文献号 : CN101689362A
文献日 : 2010-03-31
发明人 : 法布里斯·冈蒂耶 , 贝尔纳·迪普里厄 , 瓦莱里·弗吕斯蒂耶 , 阿兰·波特 , 托马·吉勒 , 雅克·拉兰纳
申请人 : 法国空中巴士公司
摘要 :
本发明涉及一种附加在航空器表面用于隔音处理的面板，该面板从外到里有一个多孔隔音层、至少一个蜂窝状结构和一个反射层或防渗层，其中所述多孔隔音层的外表面包括与空气动力气流相接触的薄片或薄板，该薄片或薄板包括允许声波通过的开口区域(14)和不允许声波通过的实心区域(16)，其特征在于，所述隔音层的薄片或薄板包括有多组微孔(18)，每组微孔形成一个开口区域(14)，这些微孔组被实心区域(16)的至少一套间隔带所隔开。
权利要求 :
1.一种附加在航空器表面用于隔音处理的面板，该面板从外到里包 括一多孔隔音层、至少一蜂窝状结构和一反射层或防渗层，所述多孔隔 音层的外表面包括与空气动力气流相接触的薄片或薄板，该薄片或薄板 包括允许声波通过的开口区域(14)和不允许声波通过的实心区域(16)， 其特征在于，所述隔音层的薄片或薄板包括有多组微孔(18)，每组微 孔形成一个开口区域(14)，这些微孔组被所述实心区域(16)的至少 一套间隔带所隔开。
2.如权利要求1所述的用于隔音处理的面板，其特征在于，所述实 心区域(16)限定这些间隔带，第一套间隔带根据第一方向放置，而第 二套间隔带根据和第一方向相割的第二方向放置，每套间隔带都被隔开 以分开每组微孔(18)。
3.如权利要求1或2所述的用于隔音处理的面板，其特征在于，所 述实心区域的间隔带的宽度最多等于如下数值的最小值：-10mm；
-开口区域(14)的宽度的30％。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的用于隔音处理的面板，其特 征在于，这些微孔(18)的最大尺寸小于2mm。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的用于隔音处理的面板，其特 征在于，这些微孔(18)是椭圆形形状，椭圆形的长边方向与隔音层表 面的气流方向相同。
6.如权利要求5所述的用于隔音处理的面板，其特征在于，这些微 孔(18)在同一个开口区域(14)中排成多条直线，且一条线与另外一 条线交错排列。
7.一种发动机机舱，包含如前述权利要求中任一项所述的用于隔音 处理的面板。
8.一种航空器，包含如权利要求1至6中任一项所述的用于隔音处 理的面板。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种附加在航空器表面用于隔音处理的面板，特别是一 种上述面板的隔音层。
背景技术
为了限制在机场周围产生的噪音危害，国际标准对噪音发射方面的 限制越来越严格。
已经发展出降噪技术来降低由航空器产生的噪音，尤其是用来降低 由推进器产生的噪音，这些技术通过在管道壁上使用消音衬垫来吸收一 部分声能，特别是运用赫尔姆霍兹(Helmholtz)共振器原理。通常，用 于降噪处理的衬垫，也被称为隔音板，从外到里包括一个多孔隔音层， 至少一个蜂窝状结构和一个反射层或防渗层。
所述隔音层是一层起到耗散作用的多孔结构，特别地，它把通过该 结构的声波的声能转化成热能。它包括允许声波通过的开口区域和其他 不允许声波通过的封闭或实心区域，而这些封闭或实心区域用来保证上 述隔音层的机械强度。这个隔音层的特点在于，上述隔音层结构中的开 口区域的比率本质上是依据发动机、组成上述层的组件而变化。
隔音层受制于不同的约束情况。
与气流接触的隔音层受制于较强的约束。
在文献FR-2.844.304，FR-2.821.788中描述了这些隔音层。
隔音层中的孔洞在隔音层表面流过的空气动力气流附近产生了扰 动，从而降低了航空器的空气动力学性能。这些扰动和孔洞截面大致成 比例。
但是，当孔洞截面减少时，就导致了孔洞数量显著增加，以得到相 当于开口区域的比例。然而，孔洞数量增加通常会导致削弱隔音层并且 增加制造成本。
已经发展出降噪技术来降低由航空器产生的噪音，尤其是用来降低 由推进器产生的噪音，这些技术通过在管道壁上使用消音衬垫来吸收一 部分声能，特别是运用赫尔姆霍兹(Helmholtz)共振器原理。通常，用 于降噪处理的衬垫，也被称为隔音板，从外到里包括一个多孔隔音层， 至少一个蜂窝状结构和一个反射层或防渗层。
所述隔音层是一层起到耗散作用的多孔结构，特别地，它把通过该 结构的声波的声能转化成热能。它包括允许声波通过的开口区域和其他 不允许声波通过的封闭或实心区域，而这些封闭或实心区域用来保证上 述隔音层的机械强度。这个隔音层的特点在于，上述隔音层结构中的开 口区域的比率本质上是依据发动机、组成上述层的组件而变化。
隔音层受制于不同的约束情况。
与气流接触的隔音层受制于较强的约束。
在文献FR-2.844.304，FR-2.821.788中描述了这些隔音层。
隔音层中的孔洞在隔音层表面流过的空气动力气流附近产生了扰 动，从而降低了航空器的空气动力学性能。这些扰动和孔洞截面大致成 比例。
但是，当孔洞截面减少时，就导致了孔洞数量显著增加，以得到相 当于开口区域的比例。然而，孔洞数量增加通常会导致削弱隔音层并且 增加制造成本。
发明内容
因此，本发明旨在提出一种用于隔音处理的隔音板来优化隔音层的 机械特性和空气动力特性。
为了这一目的，本发明提供一种附加在航空器表面用于隔音处理的 隔音板，该隔音板从外到里有一个多孔隔音层、至少一个蜂窝状结构和 一个反射层或防渗层，其中多孔隔音层的外表面包括与空气动力气流相 接触的薄片或薄板，该薄片或薄板包括允许声波通过的开口区域和不允 许声波通过的实心区域，其特点在于，隔音层的薄片或薄板包括多组微 孔，每组微孔形成一个开口区域，这些微孔组被实心区域的至少一套间 隔带所隔开。
这种方案由于有微孔的存在而优化了空气动力学特性，也由于有保 证应力恢复的间隔带形式的实心区域而优化了机械特性。
为了这一目的，本发明提供一种附加在航空器表面用于隔音处理的 隔音板，该隔音板从外到里有一个多孔隔音层、至少一个蜂窝状结构和 一个反射层或防渗层，其中多孔隔音层的外表面包括与空气动力气流相 接触的薄片或薄板，该薄片或薄板包括允许声波通过的开口区域和不允 许声波通过的实心区域，其特点在于，隔音层的薄片或薄板包括多组微 孔，每组微孔形成一个开口区域，这些微孔组被实心区域的至少一套间 隔带所隔开。
这种方案由于有微孔的存在而优化了空气动力学特性，也由于有保 证应力恢复的间隔带形式的实心区域而优化了机械特性。
附图说明
本发明中其他的特点和优点将在下文中描述，这些描述仅为举例， 附图中：
-图1是根据本发明的一个隔音层的正视图；以及
-图2是穿孔轮廓的一种变换例的剖面图。
-图1是根据本发明的一个隔音层的正视图；以及
-图2是穿孔轮廓的一种变换例的剖面图。
具体实施方式
已经发展出技术来降低由航空器产生的噪音，尤其是用来降低由推 进器产生的噪音，这些技术通过在管道壁上布置衬垫来吸收一部分声能， 特别是运用赫尔姆霍兹(Helmholtz)共振器原理。通常，用于隔音处理 的衬垫，也被称为隔音板，从外到里包括一个多孔隔音层，至少一个蜂 窝状结构和一个反射层或防渗层。
用一层或几层性质相同或不同的层来制作所述层。
采用了一种蜂窝状结构来构成多孔结构。
通常采用薄板来构成防渗反射层。
可以用不同种类的材料来构成所述蜂窝状结构和反射薄板。
在图1中，用10标注了隔音层，且用虚线来标注了多孔结构的侧壁 12。
根据一种已知的实施方式，这种多孔结构是由蜂窝状结构实现的。
根据一种优选实施方式，这种蜂窝状结构一方面包括多个第一间隔 带，这些纵向间隔带放置在发动机机舱纵向轴的径向平面上，另外一方 面还包括多个第二间隔带，这些横向间隔带与径向平面相割。更优选地， 在与横向间隔带相割的每个点上，每条纵向间隔带与每条横向间隔带的 切线大致垂直。
根据这个实施方式的一个显著优点，这些间隔带如有必要可以预先 组装在一起，而不会在组装或放置隔音层或反射层时变形。
隔音板也可以被形成为合适于待处理表面的形状，这样，在放置时 也不会产生变形。因此，蜂窝状结构和反射层或隔音层之间的连接就不 再有被损坏的风险，并且由横向带和纵向带限定的管道侧壁12的位置完 全已知。
隔音层10是一个多孔结构，起到了耗散能量的作用，它把部分声波 的声能转化成热能。它包括上述允许声波通过的开口区域14和其他不允 许声波通过的封闭或实心区域16，而这些封闭或实心区域用来保证上述 隔音层的机械强度。所述隔音层10的特点在于，上述隔音层结构中的开 口区域的比率实质上可以依据发动机和构成上述隔音层的组件来变化。
隔音层的开口区域14是根据蜂窝状结构的管道侧壁12的位置来设 置的，这是为了通向(déboucher)到由侧壁12形成的空腔内且不会和侧 壁12重叠在一起。
隔音层10的外表面包括与空气动力气流相接触的薄片或薄板，该薄 片或薄板具有被实心区域16隔开的开口区域14，上述实心区域16限定 了容许应力恢复的一个网状物。
根据情况，隔音层只包括有一层薄板或薄片，或包括一层含有至少 一层薄板或薄片和至少一层编织物或非编织物的复合层。
根据本发明，实心区域16形成了至少一套间隔带来限定开口区域 14。根据一种实施方式，实心区域16形成的这些间隔带中，第一套间隔 带根据第一方向放置，而第二套间隔带根据与所述第一方向相割的第二 方向放置(根据所示出的实施例，大致相互垂直)，每套间隔带都被分 隔开以划界限定开口区域14。构成实心区域16的间隔带与侧壁12笔直 设置。在一变换例中，可以考虑设置两套以上的间隔带。
优选地，实心区域的间隔带的宽度最多等于如下数值的最小值：
-10mm；
-开口区域14宽度的30％。
实心区域16尤其是根据第一方向和第二方向来调整，以保证结构性 功能和应力恢复。根据一些变换例，实心区域16可以通过热空气或电气 型的除冰线路。
根据本发明，开口区域14有多个微孔18，这些微孔的最大尺寸小于 2mm，优选小于1.2mm。
根据本发明，隔音层的薄片或薄层有很多组微孔18，每组微孔18 构成一个开口区域14，这些微孔组之间被实心区域16的至少一套间隔 带分隔开。
根据一种实施方式，这些微孔18是椭圆形形状，椭圆形的长边方向 与隔音层表面的气流方向20相同。这种形状增大了微孔18的功效。
优选地，这些微孔18在同一个开口区域内排成几条直线，且一条线 与另外一条线交错放置。
根据一种实施方式，这些微孔18的轮廓至少在表面上加宽。根据一 种实施方式，这些微孔的外形轮廓如图2所示。这样，微孔18的截面是 一种扯铃(diabolo)外形，具有在两侧加宽的减小截面，以使得表面上 呈现更宽的截面。这种轮廓形式有利于空气动力特性。
隔音层可以包括穿孔或微孔来连通多孔结构的内部和外部，从而某 些孔洞或微孔也可用做隔音处理和其他的如防霜处理。
有利地，至少用作防霜处理的穿孔或微孔是倾斜的，而且不是与隔 音层的外表面垂直，从而排除在待处理外表面上的层流方式的热空气。 这种结构可以减少孔洞(穿孔或微孔)被堵塞的风险，尤其是被污染物 堵塞的风险。
根据第一种实施方式，这些微孔18是由电子束穿孔的方法实现的， 也就是用持续单脉冲模式或多脉冲模式来冲击或开孔。
根据另一种实施方式，在隔音层上的穿孔是由化学加工的方法得到 的。然而，本发明不被局限于这种实施方式中。
作为变换例，可以事先在将要钻微孔的区域制造一个较低厚度的区 域，尤其是用化学加工法，而同时保持不穿孔的区域较厚以保证机械性 能。
首先，用掩膜来盖住不必被开孔的区域。然后，直接在未被掩膜保 护的区域的表面用侵蚀溶液用电化学方法来溶解金属并产生穿孔。优选 地，把待开孔处理的薄板浸没在侵蚀溶液中。
有利地，所述薄板是金属的，优选是钛，侵蚀溶液与薄板材料相适 应，从而引起上述材料的侵蚀现象进而得到穿孔。
作为举例，可按如下范围加工：
-制备一个能让掩膜有更好粘附性并且可用简单剥离方法去除掩膜 的表面；
-在整个表面上安放掩膜；
-去除一部分掩膜以露出要加工的区域；
-浸没在侵蚀溶液中；
-漂洗；
-中和(可能的)；
-漂洗；
-干燥；
-最后去除掩膜。
这种用来得到穿孔的方案的优点是薄板没有经受如同利用激光束加 工那样产生残余应力的局部加热，或者没有如同传统加工那样产生的材 料拔除(arrachage de matière)。
因此，这种产生更小残余应力的方案可以增加所述零件的寿命并且 减少维护操作。基于此，检查和维护操作就可以分开，从而可以减少航 空器停机时间。
根据另一个优点，在加工穿孔时，这种方案不会使所述零件变形。
有利地，在已经根据蜂窝状结构成形的薄板上进行这种加工操作。 然后，通过焊接把隔音层连接到蜂窝状结构上。
化学加工会限制外来元素(离子)进入到薄板结晶网中。在装配过 程中，焊接操作会引起温度升高，温度的升高会释放这些外来元素。因 此，这个操作会进一步降低残余应力。
用一层或几层性质相同或不同的层来制作所述层。
采用了一种蜂窝状结构来构成多孔结构。
通常采用薄板来构成防渗反射层。
可以用不同种类的材料来构成所述蜂窝状结构和反射薄板。
在图1中，用10标注了隔音层，且用虚线来标注了多孔结构的侧壁 12。
根据一种已知的实施方式，这种多孔结构是由蜂窝状结构实现的。
根据一种优选实施方式，这种蜂窝状结构一方面包括多个第一间隔 带，这些纵向间隔带放置在发动机机舱纵向轴的径向平面上，另外一方 面还包括多个第二间隔带，这些横向间隔带与径向平面相割。更优选地， 在与横向间隔带相割的每个点上，每条纵向间隔带与每条横向间隔带的 切线大致垂直。
根据这个实施方式的一个显著优点，这些间隔带如有必要可以预先 组装在一起，而不会在组装或放置隔音层或反射层时变形。
隔音板也可以被形成为合适于待处理表面的形状，这样，在放置时 也不会产生变形。因此，蜂窝状结构和反射层或隔音层之间的连接就不 再有被损坏的风险，并且由横向带和纵向带限定的管道侧壁12的位置完 全已知。
隔音层10是一个多孔结构，起到了耗散能量的作用，它把部分声波 的声能转化成热能。它包括上述允许声波通过的开口区域14和其他不允 许声波通过的封闭或实心区域16，而这些封闭或实心区域用来保证上述 隔音层的机械强度。所述隔音层10的特点在于，上述隔音层结构中的开 口区域的比率实质上可以依据发动机和构成上述隔音层的组件来变化。
隔音层的开口区域14是根据蜂窝状结构的管道侧壁12的位置来设 置的，这是为了通向(déboucher)到由侧壁12形成的空腔内且不会和侧 壁12重叠在一起。
隔音层10的外表面包括与空气动力气流相接触的薄片或薄板，该薄 片或薄板具有被实心区域16隔开的开口区域14，上述实心区域16限定 了容许应力恢复的一个网状物。
根据情况，隔音层只包括有一层薄板或薄片，或包括一层含有至少 一层薄板或薄片和至少一层编织物或非编织物的复合层。
根据本发明，实心区域16形成了至少一套间隔带来限定开口区域 14。根据一种实施方式，实心区域16形成的这些间隔带中，第一套间隔 带根据第一方向放置，而第二套间隔带根据与所述第一方向相割的第二 方向放置(根据所示出的实施例，大致相互垂直)，每套间隔带都被分 隔开以划界限定开口区域14。构成实心区域16的间隔带与侧壁12笔直 设置。在一变换例中，可以考虑设置两套以上的间隔带。
优选地，实心区域的间隔带的宽度最多等于如下数值的最小值：
-10mm；
-开口区域14宽度的30％。
实心区域16尤其是根据第一方向和第二方向来调整，以保证结构性 功能和应力恢复。根据一些变换例，实心区域16可以通过热空气或电气 型的除冰线路。
根据本发明，开口区域14有多个微孔18，这些微孔的最大尺寸小于 2mm，优选小于1.2mm。
根据本发明，隔音层的薄片或薄层有很多组微孔18，每组微孔18 构成一个开口区域14，这些微孔组之间被实心区域16的至少一套间隔 带分隔开。
根据一种实施方式，这些微孔18是椭圆形形状，椭圆形的长边方向 与隔音层表面的气流方向20相同。这种形状增大了微孔18的功效。
优选地，这些微孔18在同一个开口区域内排成几条直线，且一条线 与另外一条线交错放置。
根据一种实施方式，这些微孔18的轮廓至少在表面上加宽。根据一 种实施方式，这些微孔的外形轮廓如图2所示。这样，微孔18的截面是 一种扯铃(diabolo)外形，具有在两侧加宽的减小截面，以使得表面上 呈现更宽的截面。这种轮廓形式有利于空气动力特性。
隔音层可以包括穿孔或微孔来连通多孔结构的内部和外部，从而某 些孔洞或微孔也可用做隔音处理和其他的如防霜处理。
有利地，至少用作防霜处理的穿孔或微孔是倾斜的，而且不是与隔 音层的外表面垂直，从而排除在待处理外表面上的层流方式的热空气。 这种结构可以减少孔洞(穿孔或微孔)被堵塞的风险，尤其是被污染物 堵塞的风险。
根据第一种实施方式，这些微孔18是由电子束穿孔的方法实现的， 也就是用持续单脉冲模式或多脉冲模式来冲击或开孔。
根据另一种实施方式，在隔音层上的穿孔是由化学加工的方法得到 的。然而，本发明不被局限于这种实施方式中。
作为变换例，可以事先在将要钻微孔的区域制造一个较低厚度的区 域，尤其是用化学加工法，而同时保持不穿孔的区域较厚以保证机械性 能。
首先，用掩膜来盖住不必被开孔的区域。然后，直接在未被掩膜保 护的区域的表面用侵蚀溶液用电化学方法来溶解金属并产生穿孔。优选 地，把待开孔处理的薄板浸没在侵蚀溶液中。
有利地，所述薄板是金属的，优选是钛，侵蚀溶液与薄板材料相适 应，从而引起上述材料的侵蚀现象进而得到穿孔。
作为举例，可按如下范围加工：
-制备一个能让掩膜有更好粘附性并且可用简单剥离方法去除掩膜 的表面；
-在整个表面上安放掩膜；
-去除一部分掩膜以露出要加工的区域；
-浸没在侵蚀溶液中；
-漂洗；
-中和(可能的)；
-漂洗；
-干燥；
-最后去除掩膜。
这种用来得到穿孔的方案的优点是薄板没有经受如同利用激光束加 工那样产生残余应力的局部加热，或者没有如同传统加工那样产生的材 料拔除(arrachage de matière)。
因此，这种产生更小残余应力的方案可以增加所述零件的寿命并且 减少维护操作。基于此，检查和维护操作就可以分开，从而可以减少航 空器停机时间。
根据另一个优点，在加工穿孔时，这种方案不会使所述零件变形。
有利地，在已经根据蜂窝状结构成形的薄板上进行这种加工操作。 然后，通过焊接把隔音层连接到蜂窝状结构上。
化学加工会限制外来元素(离子)进入到薄板结晶网中。在装配过 程中，焊接操作会引起温度升高，温度的升高会释放这些外来元素。因 此，这个操作会进一步降低残余应力。