BR112014005197B1

BR112014005197B1 - Estrutura acústica, estrutura precursora, método para fabricar uma estrutura acústica, aeronave e nacela para um motor de aeronave para fixação de septos em estrutura de favo de mel acústica

Info

Publication number: BR112014005197B1
Application number: BR112014005197-6A
Authority: BR
Inventors: Fumitaka Ichihashi
Original assignee: Hexcel Corporation
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2012-08-25
Publication date: 2020-12-15
Also published as: US20140110188A1; RU2014113549A; EP2754150B1; US20130062143A1; US8607924B2; EP2754150A2; RU2594657C2; CA2846847C; JP5856677B2; CA2846847A1; US9016430B2; CN103975386A; CN103975386B; WO2013036391A3; JP2014526713A; BR112014005197A2; WO2013036391A2

Abstract

fixação de septos em estrutura alveolar acústica. trata-se de uma estrutura alveolar que inclui células nas quais septos são localizados para proporcionar amortecimento de ruído. as células são formadas por pelo menos quatro paredes nas quais pelo menos duas das paredes são substancialmente paralelas uma à outra. os septos incluem fibras de urdidura e fibras de trama que são substancialmente perpendiculares umas às outras. os septos são orientados nas células da estrutura alveolar de modo que as fibras de trama e/ou as fibras de urdidura sejam substancialmente perpendiculares às paredes paralelas.

Description

Antecedentes da invenção 1. Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se de maneira geral a sistemas acústicos que são usados para atenuar ruído. A invenção envolve o uso de uma estrutura de favo de mel (honeycomb) para fabricar nacelas e outras estruturas que são úteis na redução do ruído gerado por motores de aeronave ou outras fontes de ruído. Mais especificamente, a invenção refere-se a estruturas acústicas nas quais um material de septo é inserido nas células de uma estrutura de favo de mel preexistente de modo a se obter amortecimento ou atenuação de ruído.

2. Descrição da Técnica Correlata

[002] É amplamente reconhecido que a melhor maneira de lidar com o ruído excessivo gerado por uma fonte específica é tratar o ruído na fonte. Isto é tipicamente conseguido adicionando-se estruturas de amortecimento acústico (tratamentos acústicos) à estrutura da fonte de ruído. Uma fonte de ruído particularmente problemática é o motor a jato usado na maioria das aeronaves de passageiros. Tratamentos acústicos são tipicamente incorporados à entrada do motor, à nacela e às estruturas de escapamento Estes tratamentos acústicos incluem ressoadores acústicos que contêm materiais acústico relativamente delgados ou grades que têm milhões de orifícios que produzem impedância acústica para a energia sonora gerada pelo motor. O problema básico enfrentado pelos engenheiros é o de como adicionar estes materiais acústicos delgados e flexíveis aos elementos estruturais do motor a jato e da nacela circundante de modo a se obter a atenuação de ruído desejada.

[003] Uma estrutura de favo de mel tem sido um material popular para uso em aeronaves e veículos aeroespaciais uma vez que é relativamente resistente e leve. Para aplicações acústicas, o objetivo tem sido o de incorporar de alguma maneira os materiais acústicos delgados à estrutura de favo de mel de modo que as células da estrutura de favo de mel sejam fechadas ou cobertas. O fechamento das células com material acústico produz a impedância acústica na qual o ressoador é baseado.

[004] Uma abordagem da incorporação de materiais acústicos delgados a uma estrutura de favo de mel é referida como desenho de sanduíche. Nesta abordagem, a folha acústica delgada é colocada entre duas fatias de estrutura de favo de mel e ligada no lugar de modo a se formam uma única estrutura. Esta abordagem tem vantagens no sentido de que podem ser utilizados desenhos de material acústico sofisticados que são urdidos, puncionados ou gravados nas dimensões exatas e o processo de ligação é relativamente simples. Entretanto, uma desvantagem deste desenho é a de que a resistência da estrutura é limitada pela ligação entre as duas fatias de favo de meles e o material acústico. Além disto, a superfície de ligação entre as duas fatias de favo de meles é limitada à área de superfície ao longo das bordas da estrutura de favo de mel. Além disto, há uma possibilidade de que alguns dos orifícios no material acústico sejam fechados inadvertidamente com excesso de adesivo durante o processo de ligação.

[005] Uma segunda abordagem utiliza insertos maciços relativamente espessos que são individualmente ligados no lugar dentro das células da estrutura de favo de mel. Uma vez no lugar, os insertos são perfurados ou senão tratados de modo a se formarem os orifícios que são necessários para que os insertos funcionem como um material acústico. A abordagem elimina a necessidade de ligar duas fatias de favo de meles uma à outra. O resultado é uma estrutura resistente na qual os insertos são ligados de maneira segura. Entretanto, esta abordagem tem também algumas desvantagens. Por exemplo, o custo e a complexidade de se ter que perfurar milhões de orifícios nos insertos maciços é são uma grande desvantagem. Além disto, os insertos sólidos relativamente espessos tornam a estrutura de favo de mel rígida e difícil de formar em estruturas não planares, tais como nacelas para motores a jato.

[006] Outra abordagem envolve inserir tecido de septo relativamente leve na célula da estrutura de favo de mel de modo a se formar uma tampa de septo que tem flanges de fixação que são então colados nas paredes da estrutura de favo de mel. O uso de tampas de septo é descrito nas patentes norte-americanas Nos. 7 434 659, 7 510 052 e 7 854 298. Este tipo de processo exige que as tampas de septo sejam travadas por atrito dentro da célula para manter as tampas de septo no lugar antes da ligação permanente com a parede da estrutura de favo de mel. O travamento por atrito das tampas de septo é um aspecto importante deste tipo de procedimento de inserção de septos. Os septos podem deslocar-se ou senão mover- se durante o manejo se o travamento por atrito não for adequado. Qualquer deslocamento dos septos torna difícil aplicar adesivo de maneira uniforme aos septos durante a ligação. O deslocamento dos septos também provoca a alteração descontrolada as propriedades acústicas. No pior dos casos, o septo pode cair completamente para fora da célula de favo de mel se o travamento por atrito não for adequado.

Sumário da invenção

[007] De acordo com a presente invenção, descobriu-se que a orientação do tecido de septo dentro da célula de favo de mel é um fator importante que determina a excelência com que o septo é travado por atrito nas paredes da estrutura de favo de mel. A invenção é aplicável a células de favo de meles que incluem pelo menos duas paredes paralelas onde pelo menos uma das paredes paralelas forma uma parte do perímetro celular maior que uma ou mais das outras paredes não paralelas. Descobriu-se que orientar o material de septo de modo que as fibras que se estendem entre as duas paredes paralelas sejam substancialmente perpendiculares às paredes proporciona uma maneira eficaz de travar por atrito o septo na estrutura de favo de mel. A presente invenção aperfeiçoa a utilização do material e o travamento por atrito do septo na estrutura de favo de mel. A invenção reduz substancialmente os custos de reconstrução e o inconveniente devido à queda dos septos fora da estrutura de favo de mel ou senão ao deslocamento durante o manejo antes ou durante a aplicação do adesivo.

[008] A presente invenção refere-se a estruturas acústicas que são projetadas para serem localizadas perto de uma fonte de ruído, tal como um motor a jato ou outra instalação de força. As estruturas incluem uma estrutura de favo de mel que tem uma primeira borda que será localizada o mais próximo da fonte de ruído e uma segunda borda localizada longe da fonte. A estrutura de favo de mel inclui uma pluralidade de paredes que se estendem entre as primeira e segunda bordas da estrutura de favo de mel. As paredes formam uma pluralidade de células que incluem, cada uma, pelo menos quatro paredes. Pelo menos duas das quatro paredes que definem cada célula são substancialmente paralelas uma à outra. As paredes celulares definem um perímetro em volta da célula onde pelo menos uma das paredes paralelas forma uma parte do perímetro celular maior que pelo menos uma das outras paredes celulares que é não é paralela à parede maior.

[009] O septo que é inserido na célula é um material acústico que é constituído por uma pluralidade de fibras de urdidura e uma pluralidade de fibras de trama. As fibras de urdidura e as fibras de trama são substancialmente perpendiculares umas às outras. Cada uma das fibras de urdidura inclui uma parte ressonante que é localizada dentro da célula. Cada fibra de urdidura inclui também partes de fixação localizadas em cada extremidade. Cada uma das fibras de trama inclui também uma parte ressonante localizada dentro da célula e partes de fixação localizadas em cada extremidade. As partes de fixação das fibras de urdidura e trama são ligadas às paredes da estrutura de favo de mel. Como um recurso da invenção, o septo é orientado na célula de modo que as partes ressonantes ou das fibras de urdidura ou das fibras de trama sejam substancialmente perpendiculares à parede celular paralela maior.

[010] A presente invenção refere-se também às estruturas precursoras que são formadas quando o septo é travado por atrito dentro da célula de favo de mel. Descobriu-se que o travamento por atrito proporcionado pela orientação perpendicular das fibras do(s) septo(s) de acordo com a presente invenção impede o deslocamento dos septos dentro da estrutura de favo de mel durante todas as fases do manejo de rotina da estrutura precursora antes e durante a ligação permanente dos septos com a estrutura de favo de mel. A presente invenção refere-se também a métodos para fabricar estruturas acústicas.

[011] A presente invenção apresenta várias vantagens além do travamento por atrito seguro do septo no núcleo. Por exemplo, a quantidade de material de septo é reduzida porque o mesmo grau de travamento por atrito pode ser obtido com partes de fixação de tamanho menor. Além disto, menos material é desperdiçado quando o septo é cortado do tecido de septo. Além disto, menos dobramento do material de septo ocorre quando o septo é inserido na célula, uma vez que o tamanho da parte de fixação pode ser reduzido e a orientação perpendicular do tecido tende a reduzir a formação de malha adicional na dobra. A orientação perpendicular das fibras dentro da célula tende também a reduzir o amontoamento do material de septo nos cantos da célula. A quantidade de adesivo necessária para ligar o septo à parede da estrutura de favo de mel é também reduzida devido às partes de fixação menores e ao amontoamento reduzido do tecido. O septo pode ser também colocado mais perto da borda da estrutura de favo de mel, uma vez que as partes de fixação não precisam ser tão compridas de modo a se obter travamento por atrito adequado. Isto é particularmente vantajoso para uma estrutura de favo de mel delgada na qual o tamanho da parte de fixação do septo pode aproximar-se da espessura da estrutura de favo de mel.

[012] As vantagens discutidas acima e muitas outras vantagens apresentadas e resultantes da presente invenção se tornarão mais bem entendidas por referência à descrição detalhada seguinte ao ser tomada em conjunto com os desenhos anexos.

Descrição resumida dos desenhos

[013] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma estrutura acústica exemplar de acordo com a presente invenção.

[014] A Figura 2 é uma vista simplificada que mostra o padrão para cortar dois septos de acordo com a presente invenção de uma tira de tecido acústico.

[015] A Figura 3 é uma vista simplificada que mostra um padrão da técnica anterior para cortar septos da mesma tira de tecido acústico mostrada na Figura 2.

[016] A Figura 4 é uma vista simplificada que mostra a orientação em uma célula de favo de mel de um septo cortado de uma tira de tecido acústico, conforme mostrado na Figura 2.

[017] A Figura 5 é uma vista em corte simplificada da Figura 4 que mostra a orientação de uma fibra de trama dentro de uma célula de favo de mel e que mostra também as partes de fixação da fibra e a parte ressonante.

[018] A Figura 6 é uma vista simplificada que mostra a orientação em uma estrutura de favo de mel de uma modalidade alternativa de um septo de acordo com a presente invenção.

[019] A Figura 7 é uma vista simplificada que mostra a orientação em uma estrutura de favo de mel de outra modalidade alternativa de um septo de acordo com a presente invenção.

[020] A Figura 8 é uma vista em perspectiva explodida que mostra uma parte de uma casca maciça, uma estrutura acústica e uma casca perfurada que são combinadas entra si para formar uma estrutura acústica do tipo mostrado na Figura 9.

[021] A Figura 9 é uma vista em corte parcial de uma estrutura acústica exemplar (nacela) que é localizada perto de uma fonte de ruído (motor a jato). A estrutura acústica inclui uma estrutura de favo de mel acústica encaixada entre uma casca maciça e uma casca perfurada.

[022] A Figura 10 é uma vista simplificada que mostra a orientação em uma estrutura de favo de mel de uma modalidade da presente invenção na qual os septos são localizados a alturas diferentes dentro da mesma estrutura de favo de mel.

[023] A Figura 11 é uma vista simplificada que mostra a orientação em uma estrutura de favo de mel de uma modalidade da presente invenção na qual dois septos são localizados a alturas diferentes dentro de uma única célula de favo de mel.

[024] A Figura 12 é uma vista simplificada que demonstra a inserção de um septo nas células de uma estrutura de favo de mel para formar uma estrutura precursora na qual os septos são travados por atrito dentro das células.

[025] A Figura 13 é uma vista simplificada que demonstra um método exemplar para aplicar adesivo às partes de fixação das fibras de septo.

Descrição detalhada da invenção

[026] Uma estrutura acústica exemplar de acordo com a presente invenção é mostrada de maneira geral em 10 nas Figuras 1 e 8. A estrutura acústica 10 inclui uma estrutura de favo de mel 12 que tem uma primeira borda 14, que será localizada o mais próximo da fonte de ruído, e uma segunda borda 16. A estrutura de favo de mel 10 inclui paredes 18 que se estendem entre as duas bordas 14 e 16 de modo a definirem uma pluralidade de células 20. Cada uma das células 20 tem uma profundidade (também referida como espessura básica) que é igual à distância entre as duas bordas 14 e 16. Cada célula 20 tem também uma área em corte transversal que é medida em sentido perpendicular às paredes celulares 18. A estrutura de favo de mel pode ser fabricada a partir de qualquer um dos materiais convencionais usados na fabricação de painéis de favo de meles, inclusive metais, cerâmicas e materiais compósitos.

[027] Os septos 24 são localizados dentro das células 20. É preferível, mas não necessário, que os septos 24 sejam localizados na maioria, se não todas, das células 20. Em determinadas situações, é desejável inserir os septos 24 em apenas algumas das células, de modo a se produzir o efeito acústico desejado. Alternativamente, é desejável inserir dois ou mais septos em uma única célula. É também desejável posicionar os septos 24 a profundidades diferentes dentro de células 20 diferentes localizadas em lugares diferentes dentro da estrutura de favo de mel.

[028] Na Figura 4, um septo 24 exemplar de acordo com a presente invenção é mostrado localizado dentro de uma célula de favo de mel 26 exemplar. O septo 24 é cortado ou senão formado a partir de uma folha de material acústico q eu é composta por fibras urdidas. O material urdido inclui fibras de urdidura 28 e fibras de trama 29 que são substancialmente perpendiculares umas às outras.

[029] O perímetro da célula 26 é definido ou formado pelas paredes celulares 30, 32, 34, 36, 38 e 40. As paredes celulares 30 e 36 são paralelas uma à outra e formam um primeiro par de paredes celulares paralelas. As paredes celulares 34 e 40 são também paralelas uma à outra e formam um segundo par de paredes celulares paralelas. As paredes celulares 32 e 38 são também paralelas uma à outra e formam um terceiro par de paredes paralelas. Uma vez que a célula 26 não tem a conformação de um hexágono regular, os primeiro e segundo pares de paredes paralelas são mais largos que o terceiro par de paredes paralelas. Cada uma das paredes dos primeiro e segundo pares de paredes paralelas constitui uma parte do perímetro celular maior que cada uma das paredes do terceiro par de paredes paralelas.

[030] De acordo com a presente invenção, o septo 24 é orientado de modo que as fibras de urdidura 28 sejam perpendiculares ao par de paredes paralelas 30 e 36 mais largas. Esta orientação também coloca as fibras de trama 29 perpendiculares ao outro par de paredes paralelas 34 e 40 mais largas. Descobriu- se que orientar as fibras do(s) septo(s) em sentido perpendicular às paredes paralelas mais largas proporciona uma maneira especialmente eficaz de travar por atrito o septo 24 dentro da célula 26.

[031] Cada uma das fibras de trama e urdidura inclui uma parte ressonante central e uma parte de fixação localizada em cada extremidade da fibra para prender as fibras às paredes celulares. Na Figura 5, é apresentada uma vista em corte transversal simplificada do septo 24 para mostrar a parte ressonante 42 e as partes de fixação 44 da fibra de trama 29. As partes de fixação 44 servem para travar por atrito o septo 24 no lugar antes da aplicação de um adesivo para ligar de maneira permanente as partes de fixação 44 à parede de favo de mel. Para os fins desta descrição detalhada, uma fibra é orientada em sentido substancialmente perpendicular a uma parede celular quando a parte ressonante da fibra está substancialmente perpendicular à parede celular. Substancialmente perpendicular significa que o ângulo entre a parte ressonante da fibra e a parede celular, no plano do septo, é de entre 80 e 100 graus e, mais preferivelmente, de entre 85 e 95 graus.

[032] Qualquer um dos materiais acústicos de fibras urdidas padrão pode ser usado para formar os septos. Estes materiais acústicos são tipicamente apresentados como folhas relativamente delgadas de tecido de malha aberta que são especificamente projetadas para proporcionar atenuação de ruído. É preferível que o material acústico seja um tecido de malha aberta urdido a partir de fibras de monofilamento. As fibras podem ser compostas de vidro, carbono, cerâmica ou polímeros. Fibra poliméricas de monofilamento fabricadas a partir de poliamida, poliéster, clorotrifluoretileno de polietileno (ECTFE), tetrafluoretileno de etileno (ETFE), politetrafluoretileno (PTFE), sulfeto de polifenileno (PPS), propileno de polifluoretileno (FEP), cetona de éter de poliéter (PEEK), poliamida 6 (Nylon 6, PA6) e poliamida 12 (Nylon 12, PA12) são apenas alguns exemplos. Um tecido de malha aberta fabricado a partir da PEEK é preferível para aplicações a temperaturas elevadas. Tecidos acústicos de malha aberta e outros materiais acústicos que podem ser usados para formar as tampas de septo de acordo com a presente invenção são obteníveis de uma ampla variedade de fontes comerciais. Por exemplo, folhas de tecido de acústico de malha aberta podem ser obtidas da SEFAR America Inc. (Buffalo Division Headquarters 111 Calumet Street Depew, NY 14043) sob as marcas registradas SEFAR PETEX. SEFAR NITEX e SEFAR PEEKTEX.

[033] Embora o tecido acústico possa ser fabricado a partir de uma combinação de fibras urdidas diferentes, é preferível que as fibras do tecido acústico sejam fabricadas a partir do mesmo material. Em muitos tecidos acústicos, as fibras na direção de urdidura (fibras de urdidura) são geralmente fabricadas a partir de fibras de diâmetro menor que o das fibras na direção de trama (fibras de trama). Por conseguinte, as fibras de trama tendem a ser mais resistentes a menos flexíveis que as fibras na direção de urdidura. Descobriu-se que as fibras menos flexíveis são mais eficazes para travar por atrito o septo na parede celular. Quando possível, é preferível que o septo seja orientado de modo que as partes ressonantes das fibras de trama menos flexíveis sejam perpendiculares à parede de favo de mel que forma a parte maior do perímetro celular. A flexibilidade das fibras de trama pode ser também aumentada com relação às fibras de urdidura pela alteração da química (e não do diâmetro) da fibra de trama, de modo a se obter uma fibra mais rígida.

[034] Em tecidos urdidos nos quais as fibras em uma direção são menos flexíveis ou mais resistentes que as fibras na direção cruzada, as fibras mais resistentes são comumente referidas como fibras dominantes. A presente invenção pode ser usada em conexão com septos fabricados a partir de todos os tipos de tecido acústico urdido, inclusive aqueles nos quais não há fibra dominante. Entretanto, é preferível que o material de septo urdido inclua fibras dominantes e que as fibras dominantes sejam as fibras de trama.

[035] O tecido acústico é tipicamente apresentado como uma folha de material que é cortada em várias tiras. Os septos são em seguida cortados das tiras. A Figura 2 mostra uma representação simplificada de uma parte de uma tira típica de material acústico 72. A tira 72 inclui fibras de trama 74 e fibras de urdidura 76. As fibras de trama 74 são as fibras dominantes. Os septos para inserção em células do tipo mostrado na Figura 4 são cortados da tira, conforme esboçado em 78 e 79. O corte da tira de modo a se obter um septo que pode ser orientado como na Figura 4 resulta no desperdício de apenas uma pequena parte do material de tira. Este é um recurso valioso da invenção que resulta inesperadamente de se ter que cortar o septo da tira de tecido acústico de modo a atender aos requisitos de orientação apresentados acima quando os septos são inseridos nas células da estrutura de favo de mel.

[036] O método típico da técnica anterior para cortar septos de uma tira de material acústico é mostrado na Figura 3. Os números de identificação correspondem aos números de identificação da Figura 2, exceto pelo fato de que “PA” foi adicionado para identificar a tira como sendo cortada de acordo com o método da técnica anterior. Conforme se pode ver, uma quantidade substancial de material acústico é desperdiçada usando-se o método da técnica anterior para formar septos quando comparado com a presente invenção.

[037] Na Figura 6, um septo 50 exemplar adicional de acordo com a presente invenção é mostrado localizado dentro de uma célula de favo de mel 52 exemplar. O septo 50 é cortado ou senão formado a partir de uma folha de material acústico que é composta de fibras urdidas nas quais as fibras de trama 54 são menos flexíveis (mais resistentes) que as fibras de urdidura 56. A célula de favo de mel 58 inclui um par de paredes paralelas 60 e 62 que são, cada uma, muito mais largas que as outras duas paredes 64 e 68. Como um recurso preferido da invenção, as fibras de trama dominantes 54 são orientadas em sentido perpendicular às paredes paralelas 60 e 62 mais largas.

[038] Na Figura 7, outro septo 51 exemplar adicional de acordo com a presente invenção é mostrado localizado dentro de uma célula de favo de mel 53 exemplar. O septo 51 é cortado ou senão formado a partir de uma folha de material acústico que é composta de fibras urdidas nas quais as fibras de trama 55 são menos flexíveis (mais resistentes) que as fibras de urdidura 57. A célula de favo de mel 53 inclui um primeiro par de paredes paralelas 61 e 63. As paredes celulares 65 e 67 são também paralelas uma à outra e formam um segundo par de paredes celulares. As paredes celulares 69 e 71 são também paralelas uma à outra e formam um terceiro par de paredes paralelas. Os primeiro e segundo pares de paredes paralelas são mais largos que o terceiro par de paredes paralelas. Cada uma das paredes dos primeiro e segundo pares de paredes paralelas constitui uma parte do perímetro celular maior do que cada uma das paredes do terceiro par de paredes celulares.

[039] Conforme discutido acima, o septo 51 é orientado de modo que as fibras de trama 55 sejam perpendiculares ao par de paredes paralelas 65 e 67 mais largas. A inserção do septo de modo que as fibras de trama 55 mais rígidas sejam perpendiculares às paredes paralelas mais largas proporciona uma maneira especialmente eficaz de travar por atrito o septo 51 dentro da célula 53.

[040] A presente invenção é aplicável a uma ampla variedade de conformações de célula. A conformação em corte transversal de célula preferida é um polígono que tem mais do que quatro paredes que formam o perímetro do polígono e onde as larguras das paredes, com relação ao perímetro, não são todas iguais. São preferidas células hexagonais e retangulares com conformações em corte transversal semelhantes às mostradas nas Figuras 4, 6 e 7.

[041] Os septos 24 podem ser inseridos na célula de favo de mel de modo a se obter uma ampla variedade de desenhos acústicos. Por exemplo, os septos podem ser localizados a níveis diferentes dentro da estrutura de favo de mel 12A, conforme mostrado em 24A e 24B na Figura 10. Este tipo de desenho permite a sintonização fina das propriedades de atenuação de ruído da estrutura acústica. O desenho de dois níveis mostrado na Figura 10 pretende ser apenas um exemplo da ampla variedade de disposições de septo de vários níveis que são possíveis de acordo com a presente invenção. Conforme será entendido pelos versados na técnica, o número de níveis de colocação de septo possíveis diferentes é extremamente grande e pode ser ajustado para atender aos requisitos de atenuação de ruído específicos.

[042] Outro exemplo de configuração de inserção para os septos 24 é mostrado na Figura 11. Nesta configuração, dois conjuntos de septos 24C e 24D são inseridos na estrutura de favo de mel 12B de modo a se dotar cada célula de dois septos. Conforme é evidente, numerosas configurações adicionais são possíveis no caso de três ou mais septos serem inseridos em uma dada célula. Além disto, o desenho de inserção de vários níveis exemplificado na Figura 10 pode ser combinado com o desenho de várias inserções por célula exemplificado na Figura 11, de modo a se obter um número ilimitado de configurações de inserção de septo possíveis que podem ser usadas para efetuar sintonia fina da estrutura acústica de modo a se obter uma atenuação de ruído ótima para uma dada fonte de ruído.

[043] O método preferido para inserir os septos na estrutura de favo de mel de modo a se formar uma estrutura precursora na qual os septos são travados por atrito dentro da célula de favo de mel é mostrado na Figura 12. Os números de referência usados para identificar a estrutura de favo de mel da Figura 12 são os mesmos da Figura 1, exceto pelo fato de que incluem um “P” para indicar que a estrutura é uma estrutura precursora na qual os septos ainda não estão permanentemente ligados às paredes celulares.

[044] Conforme mostrado na Figura 12, o tecido de septo 87 é cortado de uma tira de material de tecido 85 de modo a se obter um septo pré-cortado do tipo mostrado na Figura 2 em 78 e 79. Um embolo 83 apropriadamente dimensionado é usado para forçar o tecido de septo 87 através da matriz 89 de modo a se formar a tampa de septo 24, que é então inserida na célula usando-se o êmbolo 83. Deve-se observar que é preferível, mas não necessário, o uso de uma matriz de dobramento de tampa 89 para formar a tampa de septo a partir dos pedaços individuais de tecido acústico pré-cortado. É possível usar a estrutura de favo de mel como a matriz e formar a tampa de septo simplesmente forçando-se o tecido pré-cortado 87 para dentro das células com o uso do êmbolo 83. Entretanto, as bordas de muitos painéis de favo de meles tendem a ser relativamente recortados uma vez que os painéis são tipicamente cortados de um bloco maior de estrutura de favo de mel durante o processo de fabricação. Por conseguinte, as bordas da estrutura de favo de mel tendem a reter, rasgar e contaminar o tecido acústico quando uma folha plana de tecido é forçosamente inserida diretamente na célula. Por conseguinte, se desejável, a matriz de dobramento de tampa pode ser eliminada, mas apenas se as bordas da estrutura de favo de mel forem tratadas para a remoção de quaisquer bordas ásperas ou recortadas.

[045] É importante que o tamanho/conformação do septo e o tamanho/conformação do êmbolo e da matriz sejam escolhidos de modo que a tampa de septo possa ser inserida na célula sem danificar o material acústico, obtendo-se ao mesmo tempo contato de atrito suficiente entre as partes de fixação das fibras do septo e a parede celular para manter o septo no lugar durante o manejo subseqüente da estrutura precursora. A experimentação de rotina pode ser usada para estabelecer o travamento por atrito necessário para septos fabricados a partir de um tecido acústico específico, desde que as diretrizes apresentadas acima com relação à orientação das fibras de trama e urdidura para diversas conformações de célula sejam seguidas. O grau de travamento ou retenção por atrito deve ser suficiente para impedir que as tampas de septo se desloquem ou senão se movam, mesmo se a estrutura precursora cair inadvertidamente durante o manejo.

[046] É mostrada em 10p na Figura 12 uma estrutura precursora na qual as tampas de septo 24P são mantidas no lugar apenas por travamento por atrito; Conforme mencionado anteriormente, o travamento por atrito deve ser suficiente para manter as tampas de septo de maneira segura em sua posição até que elas possam ser permanentemente ligadas com o uso de um adesivo apropriado. O adesivo que é usado pode ser qualquer um dos adesivos convencionais que são usados na fabricação de painéis de favo de meles. Os adesivos preferidos incluem os que são estáveis a temperaturas elevadas (300 - 400°F). Adesivos exemplares incluem epoxis, acrílicos, fenólicos, cianocrilatos, BMIs, poliamida-imidas e poli- imidas.

[047] O adesivo pode ser aplicado à interface partes de fixação das fibras/parede celular usando-se diversos procedimentos de aplicação de adesivo conhecidos. Uma consideração importante é a de que o adesivo deve ser aplicado de maneira controlada. O adesivo, no mínimo, deve ser aplicado à parte de fixação das fibras em sua interface com a parede celular. Em alguns casos, é desejável efetuar sintonia fina da estrutura acústica cobrindo-se parte da parte ressonante das fibras com adesivo. A aplicação de adesivo à parte ressonante das fibras resulta no fechamento ou pelo menos na redução do tamanho das aberturas na malha ou em outro material acústico. A aplicação descontrolada de adesivo à parte ressonante do septo é geralmente indesejável e deve ser evitada. Por conseguinte, podem ser usados procedimentos de aplicação de adesivo que possam proporcionar a aplicação seletiva e controlada de adesivo à parte de fixação das fibras em sua interface com as paredes celulares.

[048] Um procedimento de aplicação de adesivo exemplar é mostrado na Figura 13. Neste procedimento exemplar, a estrutura de favo de mel 12P é simplesmente imersa em um banho 91 de adesivo de modo que apenas as partes de fixação das fibras de septo sejam imersas no adesivo. O adesivo pode ser aplicado de maneira precisa à interface parte de fixação das fibras/paredes celulares usando-se este procedimento de imersão, desde que os septos sejam travados por atrito de maneira precisa ao mesmo nível antes da imersão. Para septos localizados a níveis diferentes, são necessárias várias etapas de imersão. Alternativamente, o adesivo pode ser aplicado usando-se uma escova ou outra técnica de aplicação específica para o local. Algumas destas técnicas podem ser usadas para revestir as paredes básicas com o adesivo antes que septo seja invertido. Alternativamente, o adesivo pode ser impresso em tela sobre o material de septo e simulado antes da inserção no núcleo.

[049] O procedimento de imersão para aplicar o adesivo que é mostrado na Figura 13 é preferido porque as partes de fixação das fibras tendem a torcer o adesivo para cima por ação capilar. Esta torção para cima proporciona a formação de filetes onde as partes de fixação das fibras encontram a parede celular. A formação de filetes de adesivo na interface entre as partes de fixação das fibras e a parede celular proporciona não só boa ligação com a parede celular, mas também uma fronteira bem definida entre o adesivo e a parte ressonante, de modo a assegurar que as propriedades acústicas do septo não sejam inadvertidamente afetadas pelo adesivo. Os filetes de adesivo tendem a cobrir e eliminar intervalos de ar que podem formar-se entre o material de septo e as paredes celulares devido às pregas no material.

[050] As estruturas acústicas de acordo com a presente invenção podem ser usadas em uma ampla variedade de situações nas quais a atenuação de ruído é necessária. As estruturas são bem adequadas para uso em conexão com sistemas de instalação de energia nos quais a atenuação de ruído é usualmente um problema. Uma estrutura de favo de mel é um material relativamente leve. Por conseguinte, as estruturas acústicas da presente invenção são particularmente bem adequadas para uso em sistemas de aeronaves. Usos exemplares incluem nacelas para motores a jato, capotas para turbinas de grande porte ou motores de êmbolo e estruturas acústicas conexas.

[051] A estrutura acústica básica da presente invenção é tipicamente formada a quente sob a conformação final da nacela do motor e em seguida as cascas ou folhas de material externo são ligadas às bordas externas da estrutura acústica formada com a(s) camada(s) de adesivo. Este encaixe completo é curado em uma ferramenta de retenção, que mantém a conformação complexa da nacela durante a ligação. Conforme mostrado na Figura 8, por exemplo, a estrutura acústica 10 é ligada, em um lado, a uma folha ou casca maciça 80 e uma casca ou folha perfurada 82 é ligada ao outro lado de modo a se formar um painel acústico. A ligação da casca maciça 80 e da casca perfurada 82 é tipicamente obtida em uma ferramenta de ligação a uma temperatura e uma pressão elevadas. A ferramenta de ligação é geralmente necessária de modo a se manter a conformação desejada da estrutura acústica durante o processo de formação de painel. Na Figura 9, uma parte do painel acústico completado é mostrada em sua posição como parte de uma nacela que circunda um motor a jato, que é mostrado de maneira diagramática em 90.

[052] Tendo sido assim descritas modalidades exemplares da presente invenção, os versados na técnica devem observar que a revelação é apenas exemplar e que diversas outras alternativas, adaptações e modificações podem ser feitas dentro do alcance da presente invenção. Por conseguinte, a presente invenção não está limitada às modalidades e exemplos preferidos acima, mas está limitada apenas pelas reivindicações que se seguem.

Claims

1. Estrutura acústica que é adaptada para ser localizada perto de uma fonte de ruído, a estrutura acústica CARACTERIZADA por compreender: uma estrutura de favo de mel compreendendo uma primeira borda a ser localizada o mais próximo da fonte de ruído e uma segunda borda, a estrutura de favo de mel compreendendo também uma pluralidade de paredes, as paredes compreendendo uma borda superior localizada na primeira borda da estrutura de favo de mel e uma borda inferior localizada na segunda borda da estrutura de favo de mel, as paredes compreendendo ainda bordas laterais que se estendem entre as primeira e segunda bordas da estrutura de favo de mel, as paredes sendo conectadas umas às outras ao longo das bordas laterais, as paredes definindo uma pluralidade de células em que pelo menos um das células é definida por pelo menos quatro das paredes e em que pelo menos duas das paredes que definem a célula formam um par de paredes que são substancialmente paralelas uma à outra e em que as paredes definem um perímetro em volta da célula em que pelo menos uma das paredes paralelas forma uma parte do perímetro celular maior do que pelo menos uma das paredes celulares que não é paralela à parede maior; um septo localizado dentro da célula, o septo compreendendo um material acústico que compreende uma pluralidade de fibras de urdidura e uma pluralidade de fibras de trama, as fibras de urdidura e as fibras de trama sendo substancialmente perpendiculares umas às outras, em que cada uma das fibras de urdidura compreende uma parte de ressonador localizada dentro da célula e partes de fixação localizadas em cada extremidade da fibra de urdidura e em que cada uma das fibras de trama compreende uma parte de ressonador localizada dentro da célula e partes de fixação localizada em cada extremidade da fibra de trama, o septo sendo orientado na célula de modo que as partes de ressonador ou das fibras de urdidura ou das fibras de trama sejam substancialmente perpendiculares à parede maior na direção que se estende entre os lados da parede maior; e um adesivo que liga as partes de fixação das fibras de urdidura e trama às paredes.

2. Estrutura acústica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as fibras de urdidura são mais flexíveis que as fibras de trama.

3. Estrutura acústica, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que pelo menos uma parte das fibras de trama é substancialmente perpendicular à parede maior na direção que se estende entre os lados da parede maior.

4. Estrutura acústica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que pelo menos uma das células é definida por pelo menos dois pares de paredes, as paredes de cada par sendo substancialmente paralelas uma à outra.

5. Estrutura acústica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a célula é definida por seis paredes.

6. Estrutura acústica, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que as fibras de urdidura têm um diâmetro em corte transversal e as fibras de trama têm um diâmetro em corte transversal, o diâmetro das fibras de trama sendo maior que o diâmetro das fibras de urdidura.

7. Estrutura precursora que é adaptada para ser fabricada em uma estrutura acústica que é adaptada para ser localizada perto de uma fonte de ruído, a estrutura precursora CARACTERIZADA por compreender: uma estrutura de favo de mel compreendendo uma primeira borda a ser localizada o mais próximo da fonte de ruído e uma segunda borda, a estrutura de favo de mel compreendendo também uma pluralidade de paredes, as paredes compreendendo uma borda superior localizada na primeira borda da estrutura de favo de mel e uma borda inferior localizada na segunda borda da estrutura de favo de mel, as paredes compreendendo ainda bordas laterais que se estendem entre as primeira e segunda bordas da estrutura de favo de mel, as paredes sendo conectadas umas às outras ao longo das bordas laterais, as paredes definindo uma pluralidade de células em que pelo menos um das células é definida por pelo menos quatro das paredes e em que pelo menos duas das paredes que definem a célula formam um par de paredes que são substancialmente paralelas uma à outra e nas quais as paredes definem um perímetro em volta da célula em que pelo menos uma das paredes paralelas forma uma parte do perímetro celular maior do que pelo menos uma das paredes celulares que não é paralela à parede maior; um septo localizado dentro da célula, o septo compreendendo um material acústico que compreende uma pluralidade de fibras de urdidura e uma pluralidade de fibras de trama, as fibras de urdidura e as fibras de trama sendo substancialmente perpendiculares umas às outras, em que cada uma das fibras de urdidura compreende uma parte de ressonador localizada dentro da célula e partes de fixação localizadas em cada extremidade da fibra de urdidura e em que cada uma das fibras de trama compreende uma parte de ressonador localizada dentro da célula e partes de fixação localizada em cada extremidade da fibra de trama, o septo sendo orientado na célula de modo que as partes de ressonador das fibras de urdidura ou das fibras de trama sejam substancialmente perpendiculares à parede maior na direção que se estende entre os lados da parede maior; e em que as partes de fixação das fibras de urdidura e/ou das fibras de trama são encaixadas por atrito nas paredes.

8. Estrutura precursora, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fato de que as fibras de urdidura são mais flexíveis que as fibras de trama.

9. Estrutura precursora, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de que pelo menos uma parte das fibras de trama é substancialmente perpendicular à parede maior na direção que se estende entre os lados da parede maior.

10. Estrutura precursora, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fato de que pelo menos uma das células é definida por pelo menos dois pares de paredes, as paredes de cada par sendo substancialmente paralelas uma à outra.

11. Estrutura precursora, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fato de que a célula é definida por seis paredes.

12. Estrutura precursora, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de que as fibras de urdidura têm um diâmetro em corte transversal e as fibras de trama têm um diâmetro em corte transversal, o diâmetro das fibras de trama sendo maior que o diâmetro das fibras de urdidura.

13. Método para fabricar uma estrutura acústica que é adaptada para ser localizada perto de uma fonte de ruído, o método CARACTERIZADO por compreender as etapas de: prover uma estrutura de favo de mel compreendendo uma primeira borda a ser localizada o mais próximo da fonte de ruído, e uma segunda borda, a estrutura de favo de mel compreendendo também uma pluralidade de paredes, as paredes compreendendo uma borda superior localizada na primeira borda da estrutura de favo de mel e uma borda inferior localizada na segunda borda da estrutura de favo de mel, as paredes compreendendo ainda bordas laterais que se estendem entre as primeira e segunda bordas da estrutura de favo de mel, as paredes sendo conectadas umas às outras ao longo das bordas laterais, as paredes definindo uma pluralidade de células em que pelo menos uma das células é definida por pelo menos quatro das paredes e em que pelo menos duas das paredes que definem a célula formam um par de paredes que são substancialmente paralelas uma à outra e em que as paredes definem um perímetro em volta da célula em que pelo menos uma das paredes paralelas forma uma parte do perímetro celular maior do que pelo menos uma das paredes celulares que não é paralela à parede maior; inserir um septo na célula, o septo compreendendo um material acústico que compreende uma pluralidade de fibras de urdidura e uma pluralidade de fibras de trama, as fibras de urdidura e as fibras de trama sendo substancialmente perpendiculares umas às outras, em que cada uma das fibras de urdidura compreende uma parte de ressonador localizada dentro da célula e partes de fixação localizadas em cada extremidade da fibra de urdidura e em que cada uma das fibras de trama compreende uma parte de ressonador localizada dentro da célula e partes de fixação localizada em cada extremidade da fibra de trama, o septo sendo inserido na célula de modo que as partes de ressonador das fibras de urdidura ou das fibras de trama sejam substancialmente perpendiculares à parede maior na direção que se estende entre os lados da parede maior; e ligar as partes de fixação das fibras de urdidura e de trama às paredes.

14. Método para fabricar uma estrutura acústica, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que as fibras de urdidura são mais flexíveis que as fibras de trama.

15. Método para fabricar uma estrutura acústica, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma parte das fibras de trama é substancialmente perpendicular à parede maior na direção que se estende entre os lados da parede maior.

16. Método para fabricar uma estrutura acústica, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das células é definida por pelo menos dois pares de paredes, as paredes de cada par sendo substancialmente paralelas uma à outra.

17. Método para fabricar uma estrutura acústica, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que as fibras de urdidura têm um diâmetro em corte transversal e as fibras de trama têm um diâmetro em corte transversal, o diâmetro das fibras de trama sendo maior que o diâmetro das fibras de urdidura.

18. Método para fabricar uma estrutura acústica, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que a célula é definida por seis 5 paredes.

19. Aeronave CARACTERIZADA por compreender uma estrutura acústica conforme definida na reivindicação 1.

20. Nacela para um motor de aeronave CARACTERIZADA por compreender uma estrutura acústica conforme definida na reivindicação 1.