CN109074796B - 具有多个自由度的阶梯声学结构 - Google Patents
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Abstract
公开了具有用于降低由源头产生的噪声的多个声学自由度的阶梯声学结构。隔音帽锚固在阶梯声学结构的单元内的相同深度。通常通过使隔音帽的隔膜部分位于单元内的不同深度而提供的多个声学自由度如下获得:将阶梯放置在单元内,其减小单元的横截面积。深度控制部分任选包括在隔音帽中,使得不同隔音帽的隔膜部分位于阶梯声学结构内的不同深度。阶梯和深度控制部分的各种组合用于提供具有多个声学自由度的声学结构,即使隔音帽锚固在结构内的相同深度也是如此。
Description
技术领域
本发明总地涉及用于削弱从特定源头发出的噪声的声学结构。更特别地,本发明涉及提供具有多个声学自由度的声学结构。
背景技术
广为所知的是,解决由特定源头产生的过量噪声的最好方法是在源头处理噪声。这通常通过将声阻尼结构(声处理物)添加到噪声源头的结构来实现。一种特别麻烦的噪声源头是用于大部分客机的喷气式发动机。在发动机入口、机舱和排气结构中通常加入声处理物。这些声处理物包括含有相对薄的声学材料或格子的声学共振器,所述声学材料或格子具有成千上万的孔,所述孔对由发动机产生的声能产生声阻抗。
蜂巢已经是用于飞机和航天飞行器的流行材料,因为其相对坚固且轻质。对于声学应用,例如发动机舱,将声学材料添加到蜂巢结构,使得蜂巢单元在远离发动机的末端声学关闭且在最接近于发动机的末端覆盖有多孔盖。以这种方式用声学材料关闭蜂巢单元产生削弱、阻尼或抑制噪声的声学共振器。声学隔膜也通常结合到蜂巢单元的内部中,以便于提供具有额外噪声削弱性质的共振器。
将声学隔膜结合到蜂巢单元中的一种方法是首先由声学材料例如声学筛网或穿孔声学膜形成平面声学***物。平面声学***物被制成大于单元开口。因此,当用活塞将***物推入单元时,将它们折叠成帽形式的声学隔膜。帽形状提供接触单元壁的锚固部分和削弱单元中声波的中心隔膜部分。一旦***到单元中,隔音帽的锚固部分和蜂巢壁之间的摩擦临时将隔音帽锁在正确位置。粘合剂然后用于将***的隔音帽的锚固部分永久粘结于单元壁。
隔音帽的永久粘结如下完成:将整个蜂巢浸渍到液体粘合剂的池中。选择蜂巢浸渍到粘合剂中的深度,使得***的隔音帽的锚固部分浸入在液体粘合剂中。该粘合剂浸渍过程是特别有效的,因为其能够使位于典型蜂巢声学结构内的成百上千的声学隔膜同时粘结。
在很多声学情况中,期望具有下述蜂巢,在所述蜂巢中单元具有不同的声阻尼性质。例如,隔音帽在各单元内锚固的深度可以变化,以提供具有不同声阻抗的单元。这些类型的声学结构被称为具有多个声学自由度,这是因为单位的声阻抗具有变化性。
在用于削弱飞机发动机产生的噪声的声学板中使用的蜂巢通常为1至3英寸(2.5至7.5cm)厚,其中单元的横截面积为0.05至1平方英寸(0.32至6.4cm)。蜂巢的壁通常为0.001至0.05英寸厚(0.002至0.13cm)。存在众多与在蜂巢单元中的不同单元深度锚固隔音帽相关的挑战,以便于形成具有多个声学自由度的声学结构。这些挑战部分取决于蜂巢单元内各种隔音帽之间的所需距离。使隔音帽在单元内位于彼此相差相对较宽范围的深度(例如0.25至2英寸(0.64至5cm))呈现出问题和挑战,其与隔音帽深度范围相对较小(例如0.01至0.25英寸(0.025至0.64cm))的情况不同。
当隔膜深度的所需差异相对较大时,隔音帽的锚固部分不会彼此重叠。因此,需要多次施用粘合剂。例如,当将三组隔膜以相差较宽范围的三个不同深度***时,第一组隔音帽必须***至最深的深度,然后通过将蜂巢浸渍到粘合剂池中来粘合就位。每个浸渍过程使粘合剂膜留在浸渍在粘合剂池中的整个蜂巢壁上。在第一组隔音帽的粘合剂已经凝固后,将第二组隔音帽***至中间深度并通过再次将其浸渍到液体粘合剂池中来粘合。在粘合剂的第二个膜已经凝固后,将第三组隔音帽***至最浅深度并通过再又一次将其浸渍到液体粘合剂池中来粘合。因此,必须将粘合剂的三个部分重叠的膜施用于蜂巢壁,以便于使隔音帽位于三个不同深度。
将声学隔膜粘合在蜂巢中的不同深度所需的多个粘合剂的膜导致声学结构的重量增加,甚至可能改变蜂巢的物理性质。而且,由于粘合剂在单元壁上的累积,第二组和第三组平面声学***物的***可能变得困难。
当隔音帽深度的所需差异相对较小时,呈现出不同的挑战。在这些情况中,不同组的隔音帽的锚固部分重叠达一定程度,使得单次施用粘合剂可能足以或可能不足以将所有隔音帽粘合就位。在不减少粘合剂施用次数的情况下,挑战可能变为如何将隔音帽精确地放置在位置可能仅相差0.010至0.25英寸(0.025至0.64cm)的多个深度处。
在一些声学应用中,可能期望将隔音帽在同一蜂巢内定位在在相对较小范围内变化和在相对较大范围内变化的单元深度处。在这些情况中,涉及限制粘合剂施用和精确放置隔音帽两者的以上挑战变得显著。
发明内容
根据本发明,已经发现阶梯声学结构(其中隔音帽锚固在蜂巢单元内的同一深度)可以提供之前如下获得的相同的多个声学自由度:使隔音帽位于单元内的不同深度。阶梯声学结构如下获得:在蜂巢单元内***或以其他方式形成阶梯,其减小隔音帽的隔膜部分的声学表面积。已经发现,由阶梯提供的单元横截面积的减小导致声阻抗的变化,声阻抗的变化与通过制造隔膜部分在单元内的深度的相对较小变化实现的变化紧密匹配。
本发明的以上特征允许为多自由度声学结构制造出以下能力,该能力可消除将隔音帽锚固在仅相差0.010至0.25英寸(0.025至0.64cm)程度的深度方面所固有的挑战。相反,隔音帽锚固在相同深度,且阶梯包括在单元中以减小单元的横截面积,以紧密匹配否则将通过制造隔膜部分的深度的相对较小减少所实现的声阻抗图形。
作为本发明的另一个特征,深度控制部分包括在隔音帽中,使得不同隔音帽的隔膜部分可以位于阶梯声学结构内的不同深度,即使隔音帽锚固在相同深度也是如此。该特征允许为多自由度声学结构制造出以下能力,该能力可消除当期望将隔音帽锚固在相差相对较大距离(例如,在0.25英寸(0.64cm)及更大的数量级)的深度处时对多次粘合剂施用的需求。
当将涉及使用面积限制阶梯和深度控制部分的本发明以上特征进行组合时,可以制备大量多自由度声学结构,其中共振器的声阻抗广泛变化,而同时仅使用单次粘合剂施用,以将隔音帽精确地锚固在结构内的相同深度处。
本发明部分地基于下述阶梯声学结构,其中隔音帽位于单元内,使得至少两个单元的声阻抗不同。这提供了具有用于降低由源头产生的噪声的具有多个自由度的阶梯声学结构。阶梯声学结构包括第二边缘和在位置上最接近于所述源头的第一边缘的蜂巢。蜂巢由在蜂巢的第一边缘和第二边缘之间延伸的多个壁形成。所述壁至少形成第一单元和第二单元,其中这些单元各自具有相同的垂直于所述壁测量的横截面积。声屏障位于蜂巢的第二边缘处,使得单元形成声学共振器,其中声学共振器各自的深度等于蜂巢的第一边缘和声屏障之间的距离。
第一隔音帽位于单元之一中。第一隔音帽包括用于将第一隔音帽锚固于单元的壁的第一锚固部分。第一锚固部分具有外边缘和与第一锚固部分的外边缘隔开第一锚固距离的第一锚固边界。第一锚固部分粘结于所述壁并且平行地延伸向所述壁。第一锚固边界在单元内位于第一锚固深度。第一声学隔膜也包括横穿单元的壁延伸的第一隔膜部分。第一隔膜部分位于第一隔膜深度,使得单元形成具有第一声阻抗的第一声学共振器。
第二隔音帽位于另一个单元中。第二隔音帽包括用于将第二隔膜帽锚固于单元的壁的第二锚固部分。第二锚固部分具有外边缘和与该外边缘隔开第二锚固距离的第二锚固边界。第二锚固部分粘结于所述壁并且平行地延伸向所述壁。第二锚固边界在单元内位于第二锚固深度,使得第二锚固深度等于第一锚固深度。第二声学隔膜也包括横穿单元的壁延伸的第二隔膜部分。第二隔膜部分在单元内位于第二隔膜深度,使得单元形成第二声学共振器。
作为本发明的一个特征,提供阶梯以减小单元在第二隔膜深度处的横截面积。横截面积减小足够的量,使得第二声学共振器具有与第一声阻抗充分不同的第二声阻抗,以提供具有用于降低由源头产生的噪声的具有多个自由度的阶梯声学结构。
作为本发明的另一个特征,当第一隔膜深度等于第二隔膜深度时,阶梯用于将单元在第二隔膜部分处的横截面积减小足够的量,使得第二声阻抗匹配下述声阻抗,所述声阻抗是在如果第一隔膜部分相比于第二隔膜部分在位置上较为接近所述蜂巢的第一边缘的情况下由第一共振器提供的声阻抗。该特征使得可以将隔膜部分精确地定位在单元中的相同深度,同时使用阶梯以提供单元横截面积的局部变化,以便于匹配之前通过在0.010至0.25英寸(0.025至0.64cm)数量级的距离上减小隔膜深度获得的声阻抗。
作为本发明的再一个特征,深度控制部分位于隔膜部分和第一隔膜帽和/或第二隔膜帽的锚固部分之间。第一深度控制部分平行于单元壁延伸,并且包括与第一锚固边界一致的外部边界。深度控制部分也包括位于隔膜部分周围的第一隔膜边界。隔膜边界与外部边界隔开深度控制距离。深度控制距离可以在相对较宽范围内变化,使得第一隔膜深度和第二隔膜深度可以变化至多1英寸(2.5cm)或更多。该特征使得能够使用阶梯来微调有效隔膜深度,而深度控制部分用于实现实际隔膜深度的较大变化。而且,阶梯可以用于减小实现单元之间声阻抗的期望差异所需的深度控制距离的差异。
通过当结合附图参照以下具体实施方式,本发明的上述和很多其它特征和随之而来的优势将变得更好理解。
附图说明
图1是根据本发明的示例性阶梯声学结构的透视图。
图2是简化图,显示如何将平面声学***物压进声学蜂巢以形成在蜂巢单元内摩擦锁定的隔音帽。
图3是侧视图,显示具有四个单元的阶梯声学蜂巢,其中三个单元包括阶梯。
图4是图3的顶视图,显示三个不同阶梯,其各自提供单元横截面积的不同减少。一个是20%阶梯,留下80%的隔膜是暴露和有效的。第二个是40%阶梯,留下60%的隔膜是暴露和有效的。第三个是60%阶梯,留下40%的隔膜是暴露和有效的。
图5是图表,显示通过在0.300英寸(0.762cm)至0.450英寸(1.14cm)的范围内改变隔膜深度产生的阻抗图中的变化。
图6是图表,显示隔膜深度为0.450英寸(1.14cm)的20%带阶梯单元的阻抗图匹配隔膜深度为0.400英寸(1.02cm)的不带阶梯单元的阻抗图。
图7是图表,显示隔膜深度为0.450英寸(1.14cm)的40%带阶梯单元的阻抗图匹配隔膜深度为0.350英寸(0.889cm)的不带阶梯单元的阻抗图。
图8是图表,显示隔膜深度为0.450英寸(1.14cm)的60%带阶梯单元的阻抗图匹配隔膜深度为0.300英寸(0.762cm)的不带阶梯单元的阻抗图。
图9显示各自包括深度控制部分的根据本发明的示例性组平面声学***物。
图10是侧视图,显示在已经将声学***物的锚固部分***蜂巢之后将粘合剂于施用于声学***物的锚固部分以形成隔音帽的示例性方法。
图11是侧视图,显示在隔音帽已经粘合就位之后的蜂巢。
图12是侧视图,显示阶梯声学结构,其中根据本发明阶梯和深度控制部分都使用。
图13是透视图,显示在一面粘合于声屏障板且另一面粘合于可透声筛网之前的声学蜂巢。
图14显示就位用于削弱来自噪声源头的声音的根据本发明的示例性声学结构。
具体实施方式
用于根据本发明的声学结构的示例性阶梯声学蜂巢总地显示在图1中的10。阶梯声学蜂巢10包括蜂巢12,蜂巢12具有第二边缘16和在位置上与噪声源头最接近的第一边缘14。阶梯声学蜂巢10包括壁18,壁18在两个边缘14和16之间延伸以限定多个单元20。单元20各自具有等于两个边缘14和16之间的距离的深度(也称为芯厚度)。各单元20也具有垂直于单元壁18测量的横截面积。
如图13所示,阶梯声学蜂巢10通常位于多孔面板24和实心声屏障面板26之间。实心声屏障面板26在对应于蜂巢12的第二边缘16的声学单元20的底部形成声屏障。各单元形成声学共振器,其深度等于第一边缘14和第二边缘16之间的距离。当期望单元的声学底部不对应于蜂巢10的第二边缘16时,可以将单独的声屏障***单元20中。将实心屏障***单元中允许形成声学共振器,当期望时,具有的深度小于在蜂巢12的第一边缘14和第二边缘16之间的距离。
隔音帽22位于各单元20中。隔音帽22具有:粘合于单元壁的锚固部分23,和横跨单元延伸的隔膜部分25。锚固部分23优选在位置上最接近于蜂巢的第一边缘14,如图1所示。但是,如果期望,可以颠倒隔音帽22在单元内的方向,使得锚固部分23最接近于第二边缘16和实心声屏障26,如图13中所示。
本发明涉及制备阶梯声学蜂巢10,其中隔音帽22的隔膜部分25位于相同的***深度,且在一些单元中提供阶梯以实现匹配以下声阻抗的声阻抗:该声阻抗在其他情况中将通过减小隔膜部分的***深度而获得。阶梯声学蜂巢表现出多个声学自由度。
而且,本发明涉及阶梯声学蜂巢,其中深度控制部分位于锚固部分23和隔音帽22的隔膜部分25之间。改变深度控制部分使得能够使锚固部分位于单元中的相同深度处,同时使隔膜部分位于不同深度,以提供具有多个自由度的声学结构。添加阶梯到单元中也允许减小各单元之间的深度控制部分的尺寸差异,同时保持阻抗图之间的密切匹配。
图3是四个示例性单元A、B、C和D的图解侧视图,其位于声学蜂巢10中。单元各自具有图4所示的相同横截面积,其等于单元A的横截面积。隔音帽22a、22b、22c和22d分别位于单元A、B、C和D中。隔膜部分25a、25b、25c和25d位于相同***深度或隔膜深度(x)。
根据本发明,阶梯27b、27c和27d分别位于单元B、C和D中,以提供在单元内延伸某一距离的单元横截面积的减少。阶梯27b的形式为从隔膜部分25b朝第一边缘14延伸的圆柱形***物,从而相对于单元A提供20%的单元横截面积减小。阶梯27c的形式为从隔膜部分25c朝第一边缘14延伸的圆柱形***物,从而相对于单元A提供40%的单元横截面积减小。阶梯27d的形式为从隔膜部分25d朝第一边缘14延伸的圆柱形***物,从而相对于单元A提供60%的单元横截面积减小。20%、40%和60%的三个阶梯减小量仅针对示例性目的。阶梯可以用于将单元的横截面积减小至不带阶梯单元(A)的横截面积的10至85%范围内的任何百分比。
阶梯27b、27c和27d可以按任何数目的方式制备,条件是在单元内的所需距离范围内实现横截面积的所需减小程度。优选的方式是***具有匹配单元壁的形状的外部边缘29b、29c和29d的圆柱体27b、27c和27d,使得圆柱体可以***到单元中切精确摩擦配合于所需隔膜深度。圆柱体各自具有内部边缘31b、31c和31d,所述内部边缘与外部边缘隔开实现所需圆柱体壁厚度且导致单元横截面积减小所需的距离。该方法允许对于带有待***的具有不同厚度和长度的圆柱体的所有单元都使用相同的隔音帽,以提供单元横截面积的所需减小。
圆柱形***物的壁可以是均匀厚度的,使得内部边缘的横截面形状匹配外部边缘。可替换地,壁可以是厚度不均匀的,使得内部边缘和外部边缘具有不同的横截面形状。例如,外部边缘可以是六边形的以匹配单元壁,同时内部边缘具有圆形横截面。优选的是,由圆柱形***物提供的单元横截面积的减小在圆柱形***物的整个长度上是恒定的。
圆柱形***物的长度可以改变,以在单元的阻抗图形中产生小幅变化。圆柱体长度应该至少与隔音帽的锚固部分一样长,并且可以与隔膜部分和第一边缘之间的距离一样长。圆柱体***物27d的长度显示为比圆柱体***物27b和27c的长度长。这仅针对示例性目的,其中理解圆柱体长度可以变化以实现单元的阻抗图形的所需小幅变化。
在隔音帽已经***并放置在单元内之后,可以将圆柱形***物放在单元中。可替换地,圆柱形***物可以在***之前与隔音帽组合,使得组合的圆柱体***物和隔音帽在单元内单个阶梯中***并摩擦配合。
图3和4中所示的示例性阶梯27b、27c和27d提供单元B、C和D,其具有的声阻抗性质或图密切匹配如果不带阶梯隔膜部分在它们相应的单元内如所示位于125b、125c和125d的情况下将会得到的图。隔膜部分的实际隔膜深度和有效深度之间的距离分别显示为单元B、C和D中的b、c和d。
阶梯27b(相比于单元A横截面积减小20%)提供隔膜深度的有效减小,使得如果隔膜部分25a位于(x-b)的隔膜深度,则单元B的声阻抗密切匹配单元A的声阻抗。阶梯27c(相比于单元A横截面积减小40%)提供隔膜深度的有效减小,使得如果隔膜部分25a位于(x-c)的隔膜深度,则单元C的声阻抗密切匹配单元A的声阻抗。阶梯27d(相比于单元A横截面积减小60%)提供隔膜深度的有效减小,使得如果隔膜部分25a位于(x-d)的深度,则单元D的声阻抗密切匹配单元A的声阻抗。
声学模拟和建模研究基于蜂巢10的四个单元进行,如展示于图1,其为1.50英寸(3.81cm)厚(边缘14和16之间的距离)。隔音帽材料是声学筛网,其声阻抗为80瑞利(R)且非线性因子(NLF)为1.6。模拟和建模使用在76.5°F(24.7℃)的温度、压力14.0磅每平方英寸(psi)(0.98千克每平方厘米)和总声压级(OASPL)为135dB的声源。
在第一个研究中,圆柱形阶梯27b、27c和27d的定位和大小如图3和4中所示。隔膜深度等于x,其中x=0.450英寸(1.14cm)。在第二个研究中,不向单元中加入阶梯,使得单元的横截面积和隔膜部分全都相同。用于第一个研究的相同隔膜帽材料也用于第二个研究。在第二个研究中,隔音帽的定位可提供:单元B’,其中隔膜深度为0.400英寸(1.01cm)(b=0.050英寸(0.13cm));单元C’,其中隔膜深度为0.350英寸(0.89cm)(c=0.100英寸(0.26cm));和单元D’,其中隔膜深度为0.300英寸(0.76cm)(d=0.150英寸(0.38cm))。
声阻抗(Z)接近于声阻抗的实数部分(R)加上虚数部分(X),其中X乘以虚数(i)(Z=R+iX)。在两个研究中都获得声阻抗(Z)的图或图形,其显示R和X在0至5000Hz的频率上如何变化。
图5显示单元或共振器A、B’、C’和D’的阻抗图。阻抗的实数部分(R)分别显示在单元A、B’、C’和D’的曲线AR、B’R、C’R和D’R中。阻抗的相应虚数部分(X)显示在曲线AX、B’X、C’X和D’X中。从曲线可以看出,以0.050英寸(0.13cm)的增量从单元A中的0.450英寸(11.4cm)减小至单元D’中的0.300英寸(0.76cm)来减小隔膜深度产生不同的阻抗图。将预期图5中的阻抗图的差异可提供具有多个自由度的声学结构。
图6显示来自第一个研究的单元B的阻抗图,其中阻抗的实数部分的曲线显示为BR,阻抗的虚数部分的曲线显示在BX。如图6中所示,单元B的阻抗图密切匹配单元B’的阻抗图。因此,由阶梯27b提供的单元横截面积减小(20%)得到的声阻抗图形密切匹配通过将单元A的隔膜部分移近单元边缘14(b=0.050英寸(0.13cm))0.050英寸(0.13cm)获得的图形。
图7显示来自第一个研究的单元C的阻抗图,其中阻抗的实数部分的曲线显示为CR,阻抗的虚数部分的曲线显示在CX。如图7中所示,单元C的阻抗图密切匹配单元C’的阻抗图。因此,由阶梯27c提供的隔膜横截面积的减小(40%)得到的声阻抗图形密切匹配通过将单元A的隔膜部分移近单元边缘14(c=0.100(0.25cm))0.100英寸(0.25cm)获得的图形。
图8显示来自第一个研究的单元D的阻抗图,其中阻抗的实数部分的曲线显示为DR,阻抗的虚数部分的曲线显示在DX。如图8所示,单元D的阻抗图密切匹配单元D’的阻抗图。因此,由阶梯27d提供的隔膜横截面积的减小(60%)得到的声阻抗图形密切匹配通过将单元A的隔膜部分移近单元边缘14(d=0.150(0.38cm))0.150英寸(0.38cm)获得的图形。
示例性阶梯27b、27c和27d表明,单元横截面积减小20至60%导致隔膜深度的有效变化为0.050英寸(0.13cm)至0.15英寸(0.38cm)。预期的是,将单元横截面积减小至多85%的阶梯可以用于提供至多0.25英寸(0.64cm)的隔膜深度的有效变化。图6-8中所示的阻抗图是认为根据本发明是彼此密切匹配的声阻抗图形的那些实例。
在其中所需多个自由度可以通过改变隔膜深度至多0.250英寸(0.635cm)的差异程度的那些声学结构中,所需的多个自由度可以如下根据本发明提供:使用阶梯以将单元部分的横截面积减小至多85%,和将隔膜部分定位在相同的隔膜深度。
在其它情况中,期望的是,由声学结构提供的多个自由度通过大于0.025英寸(0.64cm)的隔膜深度差异获得。在这些情况中,深度控制部分包括在锚固部分和隔膜部分之间的隔音帽中。
如图2中所示,隔音帽22P由用活塞32压进蜂巢10P中的平面声学***物30形成。图2增加的附图标记对应于图1中的附图标记,除了增加P来指示蜂巢是仍需要将隔音帽22P永久粘合以便于形成最终声学蜂巢10的前体结构。声学***物30大于单元开口,使得它们在***单元20P过程中形成帽形状。所得隔音帽通过声学***物材料的固有反弹摩擦锁定就位。如果期望,多个活塞可以用于同时***多个平面声学***物。隔音帽22P通常包括:平行于单元壁18P延伸的锚固部分23P,和横穿单元壁18P延伸的隔膜部分25P。
平面声学***物(包括深度控制部分)以与声学***物30相同的方式使用,以形成用于降低由源头产生的噪声的具有多个自由度的声学结构。各自包括深度控制部分的三个平面声学***物的示例性组显示于图9。该组包括:第一平面声学隔膜40;第二平面声学隔膜50;和第三平面声学隔膜60。在该组中必须至少存在两个不同的平面声学***物(例如40和50),以便于形成具有多个自由度的声学结构。在该组中不同声学***物的数目可以大于三。一组三个声学***物在本申请针对示例性目的描述,其中应该理解一组中不同声学***物的数目仅受给定声学结构所需的多个自由度的限制。而且,将会知晓的是,***给定声学蜂巢中的特定类型的平面声学***物(例如40,50或60)的数目范围可达至多上千或更多。
第一平面声学***物40包括第一锚固部分41,其具有限定第一声学***物40的周界的外边缘42,和显示在43的虚像中的第一内部边界。第一内部边界43向内与外边缘42隔开第一锚固距离,该距离显示在AD1。第一声学***物40也包括第一隔膜深度控制部分44。第一隔膜深度控制部分44的外部边界45与第一锚固部分41的第一内部边界43一致。第一隔膜深度控制部分44也包括第一隔膜边界46,其向内与外部边界45隔开第一深度控制距离DCD1。第一隔膜部分47位于第一声学***物40的中心。第一隔膜部分47的周界沿隔膜边界46附接于第一隔膜控制部分44。
第二平面声学***物50包括第二锚固部分51,其具有限定第二声学***物50的周界的外边缘52,和显示在53的虚像中的第二内部边界。第二内部边界53向内与外边缘52隔开第二锚固距离,所述距离显示在AD2。第二声学***物50也包括第二隔膜深度控制部分54。第二隔膜深度控制部分54的外部边界55与第二锚固部分51的第二内部边界53一致。第二隔膜深度控制部分54也包括第二隔膜边界56,其向内与外部边界55隔开第二深度控制距离DCD2。第二隔膜部分57位于第二声学***物50的中心。第二隔膜部分57的周界沿隔膜边界56附接于第二隔膜控制部分54。
第三平面声学***物60包括第三锚固部分61,其具有限定声学***物60的周界的外边缘62,和显示在63的虚像中的第三内部边界。第三内部边界63向内与外边缘62隔开第三锚固距离,该距离显示在AD3。声学***物60也包括第三隔膜深度控制部分64。第三隔膜深度控制部分64的外部边界65与第三锚固部分61的第三内部边界63一致。第三隔膜深度控制部分64也包括向内与外部边界65隔开第三深度控制距离DCD3的第三隔膜边界66。第三隔膜部分67位于第三声学***物60的中心。第三隔膜部分67的周界沿隔膜边界66附接于第三隔膜控制部分64。
对于各声学***物,锚固距离AD1、AD2和AD3优选相同。锚固距离优选与不包括深度控制部分的声学***物的锚固距离相同。典型的锚固距离为,例如,0.10英寸(0.25cm)至0.0.70英寸(1.8cm)。锚固距离没必要相同,条件是内部边界43、53和63在蜂巢内位于相同深度处。例如,AD3可以大于AD2或AD1,从而为较大声学***物60提供额外的粘合表面。但是,锚固部分61的内部边界63应该在蜂巢单元内分别位于与隔音帽41和51的内部边界43和53相同的深度处。因此,一旦已经将声学***物置于单元内,则认为具有深度控制部分的隔音帽的锚或锚固深度是锚固部分的内部边界的位置。
根据本发明,当期望提供隔膜深度相差相对较大距离(例如0.25英寸(0.64cm)至1.0英寸(2.5cm),或更大)的共振器时,使用深度控制部分。这些相对较大的隔膜深度差异通过将深度控制距离DCD1、DCD2和DCD3改变0.25英寸(0.64cm)至1.0英寸(2.5cm)实现。不同深度控制距离使得隔膜部分位于蜂巢中的不同深度处,以提供多个声学自由度。使锚固部分的内部边界位于同一深度允许使用单次浸渍在粘合剂中而同时使隔膜部分位于不同深度来锚固隔音帽。
图10显示蜂巢10P的一部分,其中第一、第二和第三平面声学***物已经位于蜂巢单元中以形成第一隔音帽40C,第二隔音帽50C和第三隔音帽60C。图4中的附图标记与图3中的附图标记一致,除了增加“C”以指示平面隔膜***物在***工艺过程中已经形成为隔音帽。锚固部分41C、51C和61C全部位于相同的锚固深度,使得粘合剂池70均等地覆盖它们。不同的深度控制距离使得隔膜部分47C、57C和67C位于声学蜂巢内的不同深度处,以便于提供所需多个自由度。
将蜂巢10P从粘合剂池70取出,使液体粘合剂干燥或固化以形成蜂巢10。在蜂巢10中,隔音帽40C、50C和60C通过粘合剂分别在71、72和73永久粘合于蜂巢,如图11中所示。可以使用通常用于将隔音帽粘合于蜂巢壁的任何液体粘合剂。优选的液体粘合剂包括在高温(150-200℃)稳定的那些。示例性的液体粘合剂包括环氧化物,丙烯酸类树脂,酚醛树脂,氰基丙烯酸酯,双马来酰亚胺,聚酰胺-酰亚胺,和聚酰亚胺。
在图9中显示三个***物的锚固距离AD1、AD2和AD3相同。锚固距离由隔膜在单元内的位置和浸渍到粘合剂池70中的深度确定。如图10中所示,隔膜***物的下边缘全部位于同一深度,使得将粘合剂施用于相同的锚固距离上,至多到内部边界43C、53C和63C。为了使隔膜部分位于单元中的不同深度处,深度控制距离必须可变。因此,隔膜的组合的锚固距离和深度控制距离将变化。
如果期望,可以使用一组隔膜,其中组合的总锚固距离和深度控制距离对于该组的各隔膜而言相同。在该情况中,隔膜的底部位于单元内的不同深度处,其自然地将隔膜部分置于不同深度。隔膜的锚固距离不同,因为内部边界全部在同一深度,如通过粘合剂施用过程中粘合剂池的水平面控制,同时隔膜的底部或周界位于不同深度处。由于组合的锚固距离和深度控制距离对于该组的各隔膜而言相同,因此锚固距离的差异产生深度控制距离的差异,深度控制距离是位于隔膜的内部边界和隔膜部分之间的部分。由于改变锚固距离而产生的这种深度控制距离的差异使用单次粘合剂施用步骤和隔膜组而使隔膜部分定位在不同深度,其中在该组中所有隔音帽都具有相同的尾长(AD+DCD)。
图12是四个其它示例性单元E、F、G和H的侧视图,它们位于阶梯声学蜂巢10中,并且证明,组合使用阶梯和深度控制部分可提供具有多个自由度的声学结构。各隔音帽的锚固部分的内部边界位于相同深度(锚固深度),由箭头“AD”所示。隔音帽22e位于单元E中,并且包括锚固部分23e和隔膜部分25e。没有深度控制部分。因此,隔音帽22e的DCD为0。隔膜部分深度显示为“y”。
隔音帽22f位于单元F中,并且包括:锚固部分23f,隔膜部分25f,和使单元横截面积减小25%的圆柱体***物阶梯27f。隔音帽22f不包括深度控制部分。因此,隔音帽22f的DCD也是0。隔膜部分25f的隔膜深度也是y。单元F的有效声学隔膜深度显示在125f。如果隔膜部分25e位于的y-f隔膜深度,有效声学隔膜深度125f提供具有下述声阻抗图的单元,所述声阻抗图密切匹配不带阶梯的隔膜部分25e的声阻抗图。
隔音帽50g位于单元G中,并且包括:锚固部分51g,隔膜部分57g,和具有距离或深度“s”的深度控制部分54g。隔膜部分57g的隔膜深度等于y+s。隔音帽40h位于单元H中,并且包括:锚固部分41h,隔膜部分47h,和具有距离或深度“t”的深度控制部分44h。隔膜部分47h的隔膜深度等于y+t。圆柱形阶梯27h包括在单元H中,从而使单元的横截面积减小25%。单元H的有效声学隔膜深度显示在147h。有效声学隔膜深度147h得到具有下述声阻抗图的单元,该声阻抗图密切匹配不带阶梯的单元的声阻抗图,其中隔膜部分具有与单元H相同的横截面积,但是其中隔膜部分位于y+t-h的隔膜深度。出于示例性目的,深度控制距离s和t在图12中显示为不同。两个隔膜深度t和s可以相同。优选的是,深度控制距离s和t各自为0.10英寸(0.25cm)至1.0英寸(2.5cm)。
显示于图12的示例性单元构造使得可以容易和精确地提供众多实际隔膜深度和有效隔膜深度,同时仅适用一次粘合剂施用以将隔音帽粘合就位。很多替代选择和组合也是可以的,这取决于对所需参数的选择,包括:1)AD的深度;2)隔膜部分深度y,y+s和y+t;和3)有效隔膜深度(y-f)和(y+t-h),如通过选择圆柱形阶梯的圆柱体壁的厚度控制,这确定单元的横截面积、和圆柱形阶梯的长度的减小。
用于制备蜂巢10的材料可以是通常用于声学结构的那些中的任一种,包括金属、陶瓷和复合材料。示例性的金属包括铝和铝合金。示例性的复合材料包括玻璃纤维,和石墨或陶瓷纤维与适宜基质树脂的各种组合。优选可以经受相对较高温度(150至200℃)的基质树脂。用于制备实心声屏障板26的材料也可以是通常用于声学结构的实心面板材料,其通常包括相同类型的用于制备蜂巢结构的材料。用于制备多孔面板24的材料也可以是通常用于这样的多孔结构的任何材料,条件是多孔结构中的孔或穿孔足以允许来自喷气式发动机或其它噪声源头的声波进入到声学单元或共振器中。
声学***物的锚固部分和隔膜深度控制部分优选由足够挠性以便折叠形成隔音帽的薄固体塑料膜制成。这些薄固体膜可以由以下材料制成:聚酰胺,例如聚酰胺6(尼龙6,PA6)和聚酰胺12(尼龙12,PA12),聚酯,聚乙烯一氯三氟乙烯(ECTFE),乙烯四氟乙烯(ETFE),聚四氟乙烯(PTFE),聚亚苯基硫醚(PPS),聚氟乙烯丙烯(FEP)和聚醚醚酮(PEEK)。优选的是PEEK的薄片材或薄膜。这样的固体膜商购自众多来源,例如Victrex USA(Greenville,South Carolina),其以商标PEEKTM聚合物生产PEEK的片材。用于制备锚固部分和隔膜深度控制部分的膜将通常具有0.001至0.006英寸的厚度。膜也可以是穿孔的,以减轻重量,以及也增加用于将锚固部分粘合于单元壁的膜的表面积。/>
给定声学***物的锚固部分和隔膜深度控制部分优选由单片塑料膜制成。隔膜深度控制部分的锚固部分的内部锚固边界和外部边界彼此一致(参见43,53和63)。将给定组***物的各种平面声学***物推入蜂巢单元中,使得锚固部分和隔膜深度控制部分的一致边界处于相同深度或至少足够接近于相同深度,使得可以将液体粘合剂单次施用于锚固部分。这确保了隔膜部分将位于蜂巢单元内的不同深度,以提供具有多个自由度的声学结构。
平面声学***物的锚固部分的锚固距离将通常为0.01英寸(0.025cm)至0.50英寸(1.27cm)。这样的声学结构的隔膜深度控制部分的深度控制距离将通常为0(当隔音帽中不包括深度控制部分时)到上至1.0英寸(2.5cm)以及对于特别厚的声学蜂巢来说更高的距离。不同平面声学***物之间的深度控制距离之差可以广泛变化,且受限于蜂巢单元的深度、锚固距离、锚固部分在单元内的位置、以及所需的多个声学自由度。
声学***物的隔膜部分优选由网眼织物制成,所述网眼织物由单丝纤维机织。纤维可以包括玻璃,碳,陶瓷或聚合物。几个实例是由以下材料制成的单丝聚合物纤维:聚酰胺,例如聚酰胺6(尼龙6,PA6)和聚酰胺12(尼龙12,PA12),聚酯,聚乙烯一氯三氟乙烯(ECTFE),乙烯四氟乙烯(ETFE),聚四氟乙烯(PTFE),聚亚苯基硫醚(PPS),聚氟乙烯丙烯(FEP),聚醚醚酮(PEEK)。优选的是,用于制备隔膜部分的材料匹配用于制备锚固部分和隔膜深度控制部分的材料。由PEEK制成的网眼织物优选用于高温应用。网眼声学织物和可以用于形成根据本发明的隔音帽的其它声学材料购自众多商业来源。例如,网眼声学织物的片材可以按商业名称SEFAR PETEX,SEFAR NITEX和SEFAR PEEKTEX得自SEFAR AmericaInc.(Buffalo Division Headquarters 111Calumet Street Depew,NY 14043)。
由网眼织物制成的隔膜部分与由塑料固体膜制成的锚固部分和隔膜深度控制部分的组合提供声学性质和隔膜强度的优选组合。特别优选的是PEEK网眼织物隔膜部分与为PEEK固体膜的锚固和隔膜部分的组合。当与实心塑料锚固部分和深度控制部分组合时,PEEK网眼织物隔膜部分较平坦且形状较均匀,与整个由筛网制成的隔膜的声学部分相比。较平坦的隔膜部分使得可以产生下述声学结构,在该声学结构中隔膜部分的深度均匀且可以小心控制。
隔膜部分沿隔膜深度控制部分的隔膜边界(例如图9中的46,56和66)附接于隔膜深度控制部分。优选的是,该附接通过将隔膜深度控制部分焊接至隔膜部分实现。焊接使用用于将两片塑料连接在一起的已知焊接技术实现。隔膜部分也可以使用粘合剂附接于隔膜深度控制部分。
在其中隔膜部分具有与单元相同的横截面积的那些单元中,当不包括深度控制部分时,网眼织物焊接或以其它方式直接连接于锚固部分。如果存在深度控制部分,网眼织物连接于深度控制部分。阶梯可以如下提供:将固体膜从锚固部分或深度控制部分延伸进隔膜部分,以将网眼织物的横截面积减小所需量。但是,优选的是,***圆环或圆柱体,以提供对网眼织物的横截面积的减小的控制和增强对***深度的控制。
在其中整个隔音帽都由网眼织物制成的那些情形中,阶梯优选如下形成:在***全筛网隔音帽之前、之后或过程中,将环形物或颈圈***至所需隔膜深度。
平面声学***物可以包括一个或多个***物,这些***物具有由用于锚固部分和隔膜深度控制部分的类型的固体聚合物膜制成的隔膜部分。包含这样的实心平面声学***物使得能够当将来自该组的其它含筛网声学***物置于蜂巢中时,同时将声屏障定位在单元中的不同深度。同样的单次粘合剂施用步骤然后可以用于将该组的实心声学***物连同含筛网的声学***物一起粘合,因为它们全都锚固在相同锚固深度。
当整个隔音帽由固体膜制成时,隔膜部分可以通过穿过膜钻孔来形成。孔可以使用激光或其它适宜的钻孔***钻取。
隔膜部分可以是通常用于声学结构的任何形状。隔膜的形式可以是如图9中所示的圆盘。隔膜也可以是椭圆形或卵形的形状。隔膜部分也可以是多边形的形状,例如正方形,矩形,六边形或八边形。
隔膜部分的由声学筛网制成的横截面积接近于或等于当不使用阶梯时蜂巢单元的横截面积。使用将单元和声学筛网的横截面积减小单元横截面积的20至85%的阶梯使得声学隔膜深度有效减小0.05英寸(0.13cm)至0.25英寸(0.64cm)的数量级。有效声学深度的这种减小不是通过简单改变筛网的声学性质获得。例如,模拟研究通过比较由不同声学筛网制成的隔膜部分的阻抗图进行。对于隔音帽在0.450英寸(1.14cm)的隔膜深度获得阻抗图,其中帽由具有1.6的NLF和70至120的瑞利值的筛网制成。对于以下隔音帽也获得阻抗图,该隔音帽的隔膜深度为0.400英寸(1.02cm),由NLF为1.6和瑞利值为80的筛网制成。隔膜部分的横截面积全部相同且等于单元的横截面积。70和120瑞利筛网的阻抗图不密切匹配80瑞利筛网的阻抗图。这证明,改变筛网的瑞利值并未实现与由本发明提供的相同的有效隔膜深度减小(0.050英寸(0.13cm)),在本发明中,由圆柱体***物提供的单元横截面积减小20%导致隔膜深度有效减小0.050英寸(0.13cm)。
优选的是,具有相同或相似瑞利值和非线性因子的声学筛网是使用的单元,以便于确保单元之间的实际声阻抗和有效声阻抗的所需差异根据本发明使用阶梯和深度控制部分实现。
虽然本发明的声学结构可以用于阻尼来自众多噪声源头的噪声,声学结构特别适合于阻尼由飞机发动机产生的噪声,特别是用于商业飞机的大型发动机。因此,图13中所示的声学结构通常是围绕涡轮风扇式喷气式发动机的中央芯的机舱的一部分,其总地展示在图14中的90。各种示例性隔音帽40C、50C和60C(其由示例性组平面声学***物形成)的定位显示在蜂巢10内的它们已经锚固在相同深度的位置。各个隔膜部分47C、57C和67C包括深度控制部分,使得隔膜部分的一些位于蜂巢内的不同深度,且圆柱形***物位于一些单元中,以实现单元横截面积的所需减小,从而提供具有多个声学自由度的机舱。
得益于如此描述的本发明的示例性实施方式,本领域技术人员应注意范围内的公开内容仅是示例性的,可以在本发明的范围内进行各种其它替换、改编和修改。因此,本发明不限于上述实施方式,而仅由所附权利要求限定。
Claims (20)
1.阶梯声学结构,其中隔音帽位于阶梯蜂巢的单元中,使得所述单元中的至少两个的声阻抗不同以提供具有多个自由度的阶梯声学结构,用于降低由源头产生的噪声,所述阶梯声学结构包括:
A)包括在位置上最接近于所述源头的第一边缘、和第二边缘的蜂巢,所述蜂巢包括在所述第一边缘和第二边缘之间延伸的多个壁,所述壁限定第一单元和第二单元,其中所述第一和第二单元各自具有相同的垂直于所述壁测量的横截面积;
B)位于所述蜂巢的第二边缘处或位于所述第一或第二单元内以形成第一声学共振器和第二声学共振器的声屏障,其中所述第一声学共振器和第二声学共振器的深度等于所述蜂巢的第一边缘和所述声屏障之间的距离;
C)第一隔音帽,其包括:
a)用于将所述第一隔音帽锚固于所述第一单元的壁的第一锚固部分,所述第一锚固部分具有外边缘和与所述第一锚固部分的外边缘隔开第一锚固距离的第一锚固边界,所述第一锚固部分粘结于所述壁并且平行地延伸向所述壁,其中所述第一锚固边界在所述第一单元内位于第一锚固深度;
b)横穿所述第一单元的壁延伸且横截面积等于所述第一单元的横截面积的第一隔膜部分,其中所述第一隔膜部分位于第一隔膜深度,使得所述第一单元具有第一声阻抗;
D)第二隔音帽,其包括:
a)用于将所述第二隔音帽锚固于所述第二单元的壁的第二锚固部分,所述第二锚固部分具有外边缘和与所述第二锚固部分的外边缘隔开第二锚固距离的第二锚固边界,所述第二锚固部分粘结于所述壁并且平行地延伸向所述壁,所述第二锚固边界在所述第二单元内位于第二锚固深度,其中所述第二锚固深度等于所述第一锚固深度;
b)横穿所述壁延伸且具有横截面积的第二隔膜部分,其中所述第二隔膜部分位于第二隔膜深度;和
E)位于所述第二单元中的阶梯,其将所述第二单元的横截面积减小足够的量,使得所述第二单元具有与所述第一声阻抗充分不同的第二声阻抗,从而提供具有多个自由度的所述阶梯声学结构,用于降低由源头产生的噪声。
2.根据权利要求1的阶梯声学结构,其中所述第一隔膜深度等于所述第二隔膜深度,并且其中所述第二声阻抗匹配下述声阻抗,所述声阻抗是在如果所述第一隔膜部分相比于所述第二隔膜部分在位置上较为接近所述蜂巢的第一边缘的情况下由所述第一声学共振器提供的声阻抗。
3.根据权利要求2的阶梯声学结构,其中所述第一和第二声学共振器各自的深度为1英寸至3英寸。
4.根据权利要求3的阶梯声学结构,其中所述第二声阻抗匹配下述声阻抗,所述声阻抗是在如果所述第一隔膜部分在位置上离所述蜂巢的第一边缘比所述第一隔膜深度离该边缘近0.01英寸至0.25英寸的情况下由所述第一声学共振器提供的声阻抗。
5.根据权利要求1的阶梯声学结构,其中所述阶梯将所述第二单元在所述第二隔膜深度处的横截面积减少的量等于所述第二单元横截面积的20至85%。
6.根据权利要求4的阶梯声学结构,其中所述阶梯将所述第二单元在所述第二隔膜深度处的横截面积减少的量等于所述第二单元横截面积的20至85%。
7.根据权利要求1的阶梯声学结构,其中所述第一隔音帽包括位于所述第一隔膜部分和所述第一锚固部分之间的第一隔膜深度控制部分,所述第一深度控制部分平行于所述壁延伸并且包括与所述第一锚固边界和位于所述第一隔膜部分周围的第一隔膜边界一致的第一外部边界,其中所述第一隔膜边界与所述第一外部边界隔开第一深度控制距离,使得所述第一隔膜深度大于所述第二隔膜深度。
8.根据权利要求7的阶梯声学结构,其中所述第一隔膜部分的第一深度控制距离为0.25英寸至2英寸。
9.根据权利要求1的阶梯声学结构,其中所述蜂巢的壁限定第三单元和第四单元,其中所述第三单元和第四单元各自具有相同的垂直于所述壁测量的横截面积,并且其中所述声屏障位于所述蜂巢的第二边缘处或位于所述第三或第四单元内以形成第三声学共振器和第四声学共振器,其中所述第三声学共振器和第四声学共振器各自的深度等于所述蜂巢的第一边缘和所述声屏障之间的距离,所述阶梯声学结构包括:
A)第三隔音帽,其包括:
a)用于将所述第三隔音帽锚固于所述第三单元的壁的第三锚固部分,所述第三锚固部分具有外边缘和与所述第三锚固部分的外边缘隔开第三锚固距离的第三锚固边界,所述第三锚固部分粘结于所述壁并且平行地延伸向所述壁,其中所述第三锚固边界在所述第三单元内位于第三锚固深度,所述第三锚固深度等于所述第一锚固深度;
b)横穿所述第三单元的壁延伸且横截面积等于所述第三单元的横截面积的第三隔膜部分,其中所述第三隔膜部分位于第三隔膜深度,使得所述第三声学共振器具有第三声阻抗;
c)位于所述第三隔膜部分和所述第三锚固部分之间的第三隔膜深度控制部分,所述第三深度控制部分平行于所述壁延伸并且包括与所述第三锚固边界和位于所述第三隔膜部分周围的第三隔膜边界一致的第三外部边界,其中所述第三隔膜边界与所述第三外部边界隔开第三深度控制距离,使得所述第三隔膜深度大于所述第一隔膜深度;
B)第四隔音帽,其包括:
a)用于将所述第四隔音帽锚固于所述第四单元的壁的第四锚固部分,所述第四锚固部分具有外边缘和与所述第四锚固部分的外边缘隔开第四锚固距离的第四锚固边界,所述第四锚固部分粘结于所述壁并且平行地延伸向所述壁,其中所述第四锚固边界在所述第四单元内位于第四锚固深度,所述第四锚固深度等于所述第一锚固深度;
b)横穿所述第四单元的壁延伸且具有横截面积的第四隔膜部分,其中所述第四隔膜部分位于第四隔膜深度,使得所述第四声学共振器具有第四声阻抗;
c)位于所述第四隔膜部分和所述第四锚固部分之间的第四隔膜深度控制部分,所述第四深度控制部分平行于所述壁延伸并且包括与所述第四锚固边界和位于所述第四隔膜部分周围的第四隔膜边界一致的第四外部边界,其中所述第四隔膜边界与所述第四外部边界隔开第四深度控制距离;
E)位于所述第四单元中的阶梯,其将所述第四单元的横截面积减小足够的量,使得所述第四单元具有与所述第三声阻抗充分不同的第四声阻抗,从而提供具有多个自由度的所述阶梯声学结构,用于降低由源头产生的噪声。
10.根据权利要求9的阶梯声学结构,其中所述第三深度控制距离等于所述第四深度控制距离,使得所述第三隔膜深度等于所述第四隔膜深度,并且其中所述第四声阻抗匹配下述声阻抗,所述声阻抗是在如果所述第三隔膜部分相比于所述第四隔膜部分在位置上较为接近所述蜂巢的第一边缘的情况下由所述第三声学共振器提供的声阻抗。
11.根据权利要求10的阶梯声学结构,其中所述第三和第四声学共振器各自的深度为1英寸至3英寸。
12.根据权利要求11的阶梯声学结构,其中所述第四声阻抗匹配下述声阻抗,所述声阻抗是在如果所述第三隔膜部分在位置上离所述蜂巢的第一边缘比所述第三隔膜深度离该边缘近0.01英寸至0.25英寸的情况下由所述第三声学共振器提供的声阻抗。
13.根据权利要求9的阶梯声学结构,其中所述阶梯将所述第四单元的横截面积减少的量等于所述第四单元横截面积的20至85%。
14.根据权利要求12的阶梯声学结构,其中所述阶梯将所述第二单元的横截面积减少的量等于所述第二单元横截面积的20至85%。
15.根据权利要求12的阶梯声学结构,其中所述第三隔膜部分的第三深度控制距离为0.64 cm至5 cm,所述第四隔膜部分的第四深度控制距离为0.25英寸至2英寸。
16.根据权利要求1的阶梯声学结构,其中所述第一和第二隔膜部分包括包含塑料单丝纤维的声学筛网。
17.根据权利要求1的阶梯声学结构,其中所述阶梯包括圆柱形***物,所述圆柱形***物具有不透声波的实心壁。
18.发动机舱,其包括根据权利要求1的具有多个声学自由度的阶梯声学结构。
19.飞机,其包括根据权利要求18的发动机舱。
20.阶梯声学结构,其中平面声学***物位于阶梯蜂巢的单元中,以便于降低由源头产生的噪声,所述阶梯声学结构提供与多自由度声学结构相同的声阻抗,其中所述多自由度声学结构包括蜂巢,所述蜂巢包括在位置上最接近所述源头的第一边缘、和第二边缘,所述蜂巢包括在所述第一边缘和第二边缘之间延伸的多个壁,所述壁限定第一蜂巢单元和第二蜂巢单元,两个单元具有相同的垂直于所述壁测量的横截面积,并且其中平面声学***物已经位于所述第一蜂巢单元和第二蜂巢单元的每一个中,以形成在所述第一蜂巢单元中的下隔音帽和在所述第二蜂巢单元中的上隔音帽,所述下隔音帽包括横穿所述第一蜂巢单元的壁延伸的下隔膜部分,并且其中所述上隔音帽包括横穿所述第二蜂巢单元的壁延伸的上隔膜部分,所述下隔膜部分和上隔膜部分具有相同的横截面积并且各自位于隔膜深度,所述隔膜深度是各隔膜部分和所述蜂巢的第一边缘之间的距离,其中所述下隔膜部分位于下隔膜深度从而提供具有第一声阻抗的第一蜂巢单元,并且其中所述上隔膜部分位于上隔膜深度,所述上隔膜深度小于所述下隔膜深度从而提供具有不同于所述第一声阻抗的第二声阻抗的所述第二蜂巢单元,所述阶梯声学结构包括:
A)包括在位置上最接近于所述源头的第一边缘、和第二边缘的蜂巢,所述蜂巢包括在所述第一边缘和第二边缘之间延伸的多个壁,所述壁限定第一单元和第二单元,其中所述第一单元和第二单元各自具有相同的垂直于所述壁测量的横截面积;
B)位于所述蜂巢的第二边缘处或位于所述第一或第二单元内以形成第一声学共振器和第二声学共振器的声屏障,其中所述第一声学共振器和第二声学共振器各自的深度等于所述蜂巢的第一边缘和所述声屏障之间的距离;
C)第一隔音帽,其包括:
用于将所述第一隔音帽在所述第一单元内的锚固深度锚固于所述壁的第一锚固部分,所述第一锚固部分具有外边缘和第一内部锚固边界,所述外边缘限定所述第一隔音帽的周界,所述第一内部锚固边界与所述周界隔开第一锚固距离,所述第一锚固部分粘结于所述壁并且平行地延伸向所述壁;
由所述第一内部锚固边界限制的第一隔膜部分,所述第一隔膜部分横穿所述壁延伸并且具有等于所述第一单元的横截面积的横截面积,并且其中所述第一隔膜部分位于第一隔膜深度,该第一隔膜深度与在所述多自由度声学结构中的所述下隔膜深度相同,使得所述第一单元具有的声阻抗匹配所述多自由度声学结构的第一声阻抗;
D)第二隔音帽,其包括:
用于将所述第二隔音帽在所述第二单元内的所述锚固深度锚固于所述壁的第二锚固部分,所述第二锚固部分具有外边缘和第二内部锚固边界,所述外边缘限定所述第二隔音帽的周界,所述第二内部锚固边界与所述周界隔开第二锚固距离,所述第二锚固部分粘结于所述壁并且平行地延伸向所述壁;
由所述第二内部锚固边界限制的第二隔膜部分,所述第二隔膜部分横穿所述壁延伸并且具有横截面积,并且其中所述第二隔膜部分位于第二隔膜深度,所述第二隔膜深度与所述第一隔膜深度相同;和
E)位于所述第二单元中的阶梯,其将所述第二单元的横截面积减小足够的量,使得所述第二单元具有匹配所述多自由度声学结构的第二声阻抗的声阻抗,即使所述第二隔膜深度和所述第一隔膜深度相同也是如此。
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