CN101448700A - 用于运输设施的吸声内覆层、特别是用于航空器机身单元的吸声内覆层的夹芯构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运输设施的吸声内覆层、特别是用于航空器机身单元的吸声内覆层的夹芯构件(1)，该夹芯构件(1)包括蜂窝状芯部结构(2)和施加至芯部结构(2)两侧的覆盖层(3、4)。根据本发明，至少一个覆盖层(3、4)构建为至少部分可透过空气，并且至少部分地在至少一个覆盖层(3、4)上设置覆盖物(6)，其中至少部分地在至少一个覆盖层(3、4)的区域中设置吸声层(5)。覆盖层(3、4)中的多个通道(8)允许从外部入射到夹芯构件(1)上的声音有效透过直至夹芯构件(1)的吸声层(5)，使得该构件具有优异的吸声性能。由于存在覆盖物(6)，使得特别是在夹芯构件(1)的芯部结构(2)的区域中基本上避免异物和/或湿气的不期望的透过。除了优异的吸声性能以外，夹芯构件(1)还具有良好机械性能和高隔热能力。

Description

用于运输设施的吸声内覆层、特别是用于航空器机身单元的吸声内覆层的夹芯构件

技术领域

本发明涉及用于运输设施的吸声内覆层、特别是用于航空器的吸声内覆层的夹芯构件，其包括特别是蜂窝状芯部结构和施加于芯部结构两侧的覆盖层。

背景技术

夹芯构件被广泛用于航空器结构中。其特别的优点在于可利用结合有轻重量的夹芯构件实现有利的力学性能。在许多情况下，已知的芯部结构具有在其两侧施加覆盖层的蜂窝状芯部结构。蜂窝状芯部结构的特征在于具有基本上六角形的底表面的自身闭合的重复单元。由于覆盖层与蜂窝状芯部结构接合，因此这些重复单元形成自身闭合的单元。

现代航空器结构中对于声防护的日益增加的需求使得有必要使用夹芯板，特别是为航空器安装除了具有有利的机械性能以外还具有良好的消声性能的内覆层。

例如使用蜂窝状芯部结构构建的常规夹芯面板一般不具有满足当前声防护需求的足够的吸声性能，特别是当形成机身单元的内覆层时。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种作为常规夹芯构件的进一步改进的夹芯构件，其特别是用于形成也具有良好的吸声性能的航空器机身单元的吸声内覆层。此外，夹芯构件应具有足够的机械负载能力，同时只有轻的重量。此外，根据本发明的夹芯构件还应具有足够的隔热性能。

通过具有权利要求1的特征的装置实现该目的。

由于至少一个覆盖层构建为至少部分可透过空气并且至少部分地在至少一个覆盖层上设置覆盖物，其中至少部分地在至少一个覆盖层的区域中设置吸声层，因此，根据本发明的夹芯构件可在具有优异的吸声性能的同时具有高机械负载能力和轻重量。从外部入射到夹芯构件上的声音可穿过覆盖物和构建为可透过空气的至少一个覆盖层，几乎无衰减地穿过夹芯构件的芯部结构，然后可在吸声层中被大部分吸收。至少部分地施加到至少一个覆盖层上的覆盖物可基本上防止异物和/或液体的任何不期望地渗入芯部结构中。吸声层同时可为夹芯构件带来良好的隔热性能。

根据另一示例性实施方案，覆盖物包含多个开口，其中每个开口具有基本上防止异物和/或液体渗透并允许声音透过的截面区域。

覆盖物中的开口可确保从外部入射到夹芯构件上的声音基本上不受阻碍地透过。

根据另一示例性实施例，单个或多个覆盖层具有多个通道，其中这些通道具有允许声音透过的截面区域。

由于在其总体构成用于接合至位于其下方的芯部结构的足够面积的通道之间保留有足够数量的网格结构(web)，因此该实施方案首次可使得能够基本上根据用于涂覆芯部结构的已知工艺对芯部结构施加覆盖层。而且，覆盖层中的通道可允许声音几乎无衰减地透过覆盖层和芯部结构直到吸声层。

在另一示例性实施方案中，单个或多个覆盖层中的通道优选各自具有比覆盖物中开口更大的截面积。这可保证声音几乎不受阻碍地透过覆盖层，但是可基本上避免异物和/或液体透过覆盖物。

在其它的权利要求中给出本发明配置的其它示例性实施方案。

附图说明

在附图中，

图1是根据本发明一个示例性实施方案的夹芯构件的等距视图，

图2是根据本发明一个示例性实施方案的夹芯构件的分解等距视图。

具体实施方式

在附图中，相同或相似的特征用相同或相似的附图标记表示。

图1表示根据本发明一个示例性实施方案的夹芯构件的等距视图。

夹芯构件1包括在两侧施加有覆盖层3、4的芯部结构2等。还在覆盖层4上设置有吸声层5。对于上部覆盖层3，优选在其整个区域上施加覆盖物6，该覆盖物允许声音透过但基本上防止异物和/或液体渗入芯部结构2中。

图2表示根据本发明一个示例性实施方案的夹芯构件的分解等距视图。。

芯部结构2由多个相邻的蜂窝状单元以已知的方式形成。在施加覆盖层3、4之后，每个蜂窝状单元形成小体积的自身闭合的重复单元。对覆盖层4施加用于吸收入射声音的吸声层5。作为辅助效果，吸声层5还改善了根据本发明的夹芯构件1的隔热性能。

优选在覆盖层3的整个区域上方设置覆盖物6。覆盖物6减少异物和/或液体渗入芯部结构2和吸声层5中。覆盖物6包含多个开口，为了更加清楚，在附图中没有示出这些开口的细节。所述开口优选具有小的截面积，使得空气以及因而声音可穿过但液体和/或异物基本上被挡在芯部结构2的内部区域以外。从外部入射到夹芯构件1上的声波7因此基本上无衰减地穿过覆盖物6。

覆盖层3、4还具有多个通道8，为了使附图更加清楚，图2中仅提供了四个具有附图标记的通道以作为代表。通道8在覆盖层3、4的表面上以相互间隔基本均匀的方式分布，特别是排列成矩阵形式。与覆盖物6中的开口相比，通道8具有明显更大的截面积以允许声波7尽可能不受阻碍地通过。另外，与覆盖物6中的开口不同的是，通道8不需要防止异物和/或液体不希望地进入芯部结构2中。

在穿过覆盖物6之后，声波7入射到覆盖层3上，穿过芯部结构2，透过覆盖层4并最终几乎无衰减地入射到吸声层5上，在吸声层5中，声波7通过转换成热而基本被吸收。在示出的示例性实施方案中，在整个区域上并且直接对覆盖层4施加吸声层5。作为替代方案，吸声层5可以设置在离开覆盖层4一定距离处。在这种情况下，在吸声层5和覆盖层4之间存在中间空气间隙。

由于声音基本上没有损失地透过覆盖物6、覆盖层3、4和夹芯构件1，结合吸声层5，根据本发明的夹芯构件1具有良好的消声效果。例如，可以通过至少部分地附加设置有吸声涂层例如发泡塑料绒的芯部结构2来实现消声效果的进一步提高。

可例如利用玻璃或矿棉形成吸声层5。作为替代方案，也可利用细金属纤维、碳纤维、塑料纤维的短纤纱以及也可利用开孔泡沫塑料形成吸声层5。作为替代方案，也可利用天然纤维形成吸声层5。

可利用纤维增强塑料材料，例如利用浸渍环氧树脂纸等形成具有蜂窝状单元的芯部结构2。作为替代方案，也可利用金属材料、例如利用铝、铝合金、钢或钛形成芯部结构2。

在它们的端部区域中，即在与覆盖层3、4之一接合的相应区域中，芯部结构2的蜂窝状单元可分别具有一个或更多个小狭缝，这些狭缝与单元的壁表面相比具有相对小的截面积。任何可能存在于芯部结构2的蜂窝状单元中的冷凝水可以通过这些狭缝以受控方式流出。因此，所述狭缝在最宽的意义上用于芯部结构2的排泄。由此，基本上避免了由于腐蚀或分解过程导致的对芯部结构2的湿气引起的损伤。作为替代方案，芯部结构2的蜂窝状单元的单元壁至少在部分区域中包含开口，特别是以穿孔形式设置的圆筒通道。

例如，可利用由纤维增强塑料材料制成的复合材料，例如利用碳纤维或玻璃纤维增强的具有环氧树脂或聚酯树脂的预浸料形成覆盖层3、4。然后可在预浸料中引入以例如矩阵形式排列的通道8以形成覆盖层3、4，其中由于引入的多个通道8，使得可能出现覆盖层3、4的整个纤维增强的弱化，这是因为纤维增强通常在通道8的区域中被分隔。就它们的整体而言，通道8优选在相应的覆盖层3、4中形成表面覆盖物的连续穿孔。

例如，可通过已知的机械钻孔或冲压方法在覆盖层3、4中引入通道8。当通过钻孔或冲压方法制造通道8时，通道8优选具有圆形截面区域。如果使用相应的工具，则不同于圆形的截面几何形状也是可能的。

此外，还可利用表面编织物或利用织物状树脂浸渍结构形成覆盖层3、4。

例如，可使用绞合线(strand)来形成表面编织物。绞合线优选均匀间隔开并大致相互平行排列以形成第一层。然后，相互叠置的至少两个层形成表面编织物，该表面编织物从而具有粗糙织物状结构。所述层优选以大于0°的角度相互扭转、彼此叠置。并且，所述绞合线可以至少部分地相互交替编织。例如，可在形成所述层之前或之后，利用浸渍有树脂的玻璃、碳、塑料或天然纤维形成绞合线以最终产生覆盖层3、4。

作为替代方案，也可以使用具有网状结构的表面编织物以形成覆盖层3、4，其中在网络的交点上以不同的方式将绞合线编织在一起或相互接合。

在原理上，通过表面编织物形成的覆盖层3、4具有粗糙的织物状或网状结构。表面编织物的网孔在这种情况下分别形成覆盖层3、4的通道8，其中为了实现覆盖层3、4与芯部结构2的充分机械接合，每个网孔优选具有比蜂窝状芯部结构2的相应单元的截面积更小的截面积。网孔的截面几何形状取决于使用的表面编织物的结构，但一般与圆形形状不同。

特别的是，利用表面编织物形成覆盖层3、4具有不需要对用于制造覆盖层3、4的起始材料进行机械加工例如通过钻孔或冲压“预浸料”来形成通道8的优点。这是由于机械处理一般导致通道8中的纤维增强的不确定的、至少局部的破坏以及伴随而来由其形成的夹芯构件1的力学性能的劣化。这同样适用于对覆盖层3、4的起始材料施加的非机械加工，例如为了通过激光处理或化学处理等在预浸料中引入通道8。

可进一步利用金属片或金属膜等形成覆盖层3、4。在这种情况下，可以考虑特别是铝、铝合金、钢或钛作为覆盖层3、4的金属材料。使用金属材料形成覆盖层3、4的优点特别是在于，可通过机械处理例如通过冲压或钻孔等简单地形成通道8，这不导致材料的任何明显的机械弱化，如在复合材料的纤维增强预浸料中引入钻孔或冲压时的情况一样。

或者，可利用非纤维增强的塑料材料，例如利用塑料膜、塑料板或泡沫塑料板形成覆盖层3、4。

此外，可利用根据上述类型的复合材料、纤维增强塑料材料、泡沫塑料材料、塑料材料和/或金属材料的任意组合来形成覆盖层3、4和芯部结构2二者。

可利用表面结构或利用表面编织物形成覆盖物6，其一方面允许透过声音，但另一方面基本上挡住异物和/或液体。可以使用例如

或

等的已知半透膜来形成具有表面结构的覆盖物。也可使用具有上述性能的织物或材料作为用以形成覆盖物6的表面编织物。

覆盖层3、4与芯部结构2、覆盖物6和吸声层5的机械接合例如根据待接合的材料的类型和条件通过已知接合方法例如热或冷粘接方法或一般焊接方法来实施。也可通过铆接或粘接带等进行接合。

出于重量的原因，覆盖层3、4和芯部结构2的材料厚度一般具有相对低的值。覆盖层3、4的材料厚度一般小于10mm，并且芯部结构2的高度小于50mm。吸声层5优选具有小于100mm的材料厚度。覆盖物6的材料厚度优选小于10mm。

应当注意，术语“包含”不排除其它的要素或步骤，并且不带有数量词修饰时不排除多个。并且，与不同的实施方案相关描述的所有要素可被组合。应当注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

附图标记

1：夹芯构件

2：芯部结构

3：覆盖层

4：覆盖层

5：吸声层

6：覆盖物

7：声波

8：通道

Claims (4)

1.一种用于航空器机身单元的吸声内覆层的夹芯构件(1)，所述夹芯构件包括蜂窝状芯部结构(2)和施加至所述芯部结构(2)两侧的覆盖层(3、4)，其中两个覆盖层(3、4)各自具有用于透过声音的多个通道(8)，并且其中在面对声音的所述覆盖层(3)上设置利用塑料材料的半透膜形成的覆盖物(6)，其中由所述塑料材料制成的所述半透膜包含多个开口，所述开口具有基本防止异物和/或液体渗透但允许声音透过的截面区域，并且在远离面对声音的所述覆盖层(4)上形成吸声层(5)。

2.根据权利要求1所述的夹芯构件(1)，其中所述开口和所述通道(8)设置为使得它们在所述覆盖物(6)和所述覆盖层(3、4)上方以相互间隔均匀的方式、特别是以矩阵的方式分布。

3.根据权利要求1或2所述的夹芯构件(1)，其中利用塑料材料、特别是利用树脂浸渍纸和/或利用金属材料、特别是利用铝、铝合金、钢或钛形成所述芯部结构(2)。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的夹芯构件(1)，其中利用纤维增强塑料材料和/或利用金属材料、特别是利用铝、铝合金、钢或钛形成所述覆盖层(3、4)。

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