CN104246868A - 用于吸收飞机机舱的涡轮喷气发动机发出的声波的薄面板,和装备有这种面板的机舱 - Google Patents

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CN104246868A CN201380020793.7A CN201380020793A CN104246868A CN 104246868 A CN104246868 A CN 104246868A CN 201380020793 A CN201380020793 A CN 201380020793A CN 104246868 A CN104246868 A CN 104246868A
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Abstract

本发明涉及一种用于吸收飞机机舱的涡轮喷气发动机发出的声波的薄面板(13a)，其包括能够振动以使所述波消散的板(19)。

Description

用于吸收飞机机舱的涡轮喷气发动机发出的声波的薄面板,和装备有这种面板的机舱
技术领域
本发明涉及飞机的涡轮喷气发动机的机舱的声吸收领域。
背景技术
飞机的涡轮喷气发动机的声发射在起飞时尤为强烈，而飞机一般靠近居民区。
这些年来已经对用于减少因飞机的涡轮喷气发动机导致的声发射的方式进行了大量研究。
具体而言，这些研究已经使得吸声板被安装在机舱中涡轮喷气发动机周围的最强声发射区中。
照惯例，这些面板根据亥姆霍兹谐振器的原理进行操作，为此目的，包含夹在固体结构化的表层和穿孔表层之间的一组腔体。
穿孔表层被布置在噪声发射区的前面，从而使声波穿过腔体内的这些孔道并在其中发生衰减。
照惯例，腔体由具有大致六边形截面的单元限定，所以这些吸声板通常被称为“蜂窝”。
根据需要，可以考虑单层的这样的面板，或几个叠加的层，其间由穿孔隔膜(或膜状物)隔开。
这样的面板存在缺点，尤其，其厚度较大，这使其难以在机舱内与越来越细的线路整合。
而且对于具有高涵道比，其中被吸收的声频较低的机舱而言，这种难度增大，因此需要进一步加厚吸声面板。
发明内容
因此，特别地，本发明的目的在于提供阻碍更小，但效果基本上类似的吸声装置。
具体而言，利用用于吸收由飞机机舱的涡轮喷气发动机发出的声波的薄面板来实现本发明的这个目的，该面板包括至少一个能够振动以使所述波消散的板。
这种消散，是指众所周知的壁和有波在其中传播的流体之间的声振耦合理论的概念，使开始振动的板实现对声波能量的最佳吸收。
用这种方式获得略显笨重但非常有效的降噪装置。
根据其它可选的特性，该薄面板包含至少一个结构化的表层，其上固定有该板，螺柱插入到该表层和该板之间：结构化的表层允许该板维持所需轮廓，并且螺柱允许该板振动。
本发明还涉及一种用于飞机涡轮喷气发动机的机舱，其包含至少一个根据前述内容的薄面板。
根据该机舱的其他可选特性：
-该吸声薄面板固定在夹层吸声面板之间：此配置允许不同的吸声装置在同一机舱内组合；
-吸声薄面板和夹层吸声面板根据机舱的轴向交错；
-吸声薄面板和夹层吸声面板根据机舱的周向交错；
-该机舱包含这种吸声薄面板，该吸声薄面板所在区域选自：进气口、冷气流、热气流。
附图说明
由以下详细说明和附图可以明显看出本发明的其他特性和优点，其中：
-图1是围绕飞机涡轮喷气发动机的现有技术的机舱的纵向剖面示意图，
-图2、3、4、5、6、7是根据本发明的机舱的示意图，其类似于图1的机舱，
-图2a是图2的机舱的细节视图，
-图3a、3b、3c和3d是图3的机舱的四种可能的替代方案的详细视图，
-图7a是沿图7的A-A线截取的机舱的剖面图，以及
-图7b和7c是沿图7的B-B线截取的该机舱的两个备选方案的剖面图。
在所有这些图中，相同的或相似的附图标记表示相同的或相似的构件或构件的组件。
具体实施方式
现在参照图1，其描绘双流常规机舱，该双流常规机舱限定了进气流1、冷气流3和热气流4。
风扇5位于进气流1和冷气流3之间，涡轮喷气发动机7又设置在风扇5和热气流4之间。
在操作中，空气从图的左侧穿过图1中所示的机舱到达图的右侧。
非常粗略地来说，该机舱围绕其纵向轴线A呈旋转对称。
照惯例，进气流1被由夹层吸声板组装形成的吸声壳体9包围。
冷气流3继而由同样分别至少部分地涂覆有夹层吸声板11和13的径向外壁和内壁界定。
最后，热气流4由分别且至少部分地涂覆有夹层吸声板15、17的主喷嘴和喷气锥界定。
夹层吸声面板9、11、13、15、17的位置对应于机舱中声发射最强的区域。
因此，这些夹层吸声板的存在使飞机附近感知到的声级大幅减小，特别是在起飞或降落时。
现在参照图2a，由该图可以看出根据本发明的机舱，其中，所述夹层吸声板9、11、13、15、17都被替换成根据本发明的吸声薄面板。
更确切地说，可从图2a中看出，这些薄面板包含板19和结构化的表层21，螺柱插入到这些板19和这些表层21之间。
固定于结构化的表层21上的螺柱23与板19仅仅接触，从而准许其振动。
在其周边，板19与表层21彼此固定。
板19可，例如，在铝基合金中形成，且厚度大约1毫米。
结构化的表层21继而可以基于金属合金，或基于复合材料而形成，这同样也适用于螺柱23。
对板19的特性(厚度、弹性模量)进行选择，以便使在由这些板界定的空气流中循环的声波消散。
在壁和有波在其中传播的流体之间的声振耦合之内，这种消散的概念是已知的。例如，可以参考以下文章：
-ASTLEY,CUMMINGS and SORMAZ，Journal of Sound and Vibration(1991)，“A finite element scheme for acoustic propagation in flexible-walledducts with bulk-reacting liners and comparison with experiment”(ASTLEY,CUMMINGS and SORMAZ，声音与振动杂志(1991)，“用于具有本体反应衬层的柔性壁管中的声传播的有限元方案以及与实验的比较”)，
-MARTIN and VIGNASSA，Journal de Physique IV,colloque C,supplement to Journal de Physique III,volume 2,April 1992，“Absorptiond’une onde acoustique par les parois d’un guide 2D”(MARTIN和VIGNASSA，物理学期刊IV，研讨会C，对1992年4月发行的物理学期刊III，第2卷的补充，“2D导向壁对声波的吸收”)，
-GAUTIER,GILBERT,DALMONT and PICO VILA，Laboratory ofAcoustics of the University of Maine，2010，“Wave propagation in a fluidfilled rubber tube:theoretical and experimental results for Korteweg’s wave”(GAUTIER、GILBERT、DALMONT和PICO VILA，缅因大学声学实验室，2010年，“充入流体的橡胶管中波的传播：Korteweg波的理论和实验结果”)。
由于有这种消散现象，可实现振动板19对声波能量的最佳吸收。
这导致涡轮喷气发动机发出的噪声显著衰减。
这种衰减类似于用夹层吸声板所获得的衰减，厚度阻碍当然也是非常低。
在下面的图中，实粗线表示常规的夹层吸声板，而虚粗线表示根据本发明的吸声薄面板。
因此，在图3中，可以看出，位于冷气流3的径向内壁上的吸声组件13由具有大致环形形状的、在两个夹层吸声板13b和13c之间交错的薄面板13a形成。
从图3a和3d中可以看出，该薄面板13a可以呈现出图2a中所示的结构，其端部固定在吸声板上，所述吸声板分别呈现斜切(图3a)端或直立(图3d)端。
可替代地，并且从图3b和3c中可见，该薄面板13a可由简单的金属合金板19形成，其端部固定在夹层板13b、13c上，所述夹层板分别呈现斜切端或直立端。
在图4所示的实施例中，可以看出，吸声板的轴向交替的原理已经被推广到机舱的所有的吸声组件9、11、13、15、17。
图5和6描绘这样的轴向交替的其他替代方案。
具体而言，在图5中，薄面板和夹层板的交替相对于图4是反转的。
在图6中所示的替代方案中，每一个薄面板和夹层面板的剖面在轴向上小于其它附图，从而使这些面板的交替更多。
在图7中所示的实施例中，薄面板和夹层面板不再在轴向上交替，而是在周向上交替。
因而，参照图7a，可以看到，可具有，例如，四个薄面板，这四个薄面板与三个夹层面板交错，以形成进气流1的至少一部分的吸声组件9。
在图7b和7c中，可以看出，在冷气流3中，可以预期，沿圆周方向交替且分别配置在冷气流外部11和内部13的吸声薄面板和夹层吸声面板彼此面对面配置(图7b)或两两相对配置(图7)。
当然，关于冷气流3所述的内容也适用于热气流4。
因此，根据前述内容，可以理解的是本发明提供了降噪装置，其在径向上略显笨重，但设计极其简单。
因此，可以获得空间、重量和成本效益。
本发明的吸声薄面板特别适用于具有高涵道比的机舱，并且更一般地适用于力图减小其空气动力管道厚度的机舱。
当然，本发明并不限于所描述和描绘的实施例。

Claims (7)

1.一种用于吸收飞机机舱的涡轮喷气发动机发出的声波的薄面板(13a)，其包括能够振动以使所述波消散的板(19)。
2.根据权利要求1所述的薄面板(13a)，其包括至少一个结构化的表层(21)，其上固定有该板(19)，螺柱(21)插入到该表层(21)和该板(19)之间。
3.一种飞机涡轮喷气发动机的机舱，其包括至少一个根据权利要求1或2所述的薄面板(13a)。
4.根据权利要求3所述的机舱，其中所述至少一个薄面板(13)固定在夹层吸声板(13b，13c)之间。
5.根据权利要求3或4所述的机舱，其中吸声薄面板(13a)和夹层吸声板(13b，13c)根据机舱的轴向交错。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的机舱，其中吸声薄面板(13a)和夹层吸声板(13b，13c)根据机舱的周向交错。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的机舱，其包括位于选自进气口(1)、冷气流(3)、热气流(4)的区域中的吸声薄面板(13a)。
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