CN107010236B - 飞机发动机舱的声学结构及包括该结构的发动机舱和飞机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于飞机发动机舱的声学结构及包括该结构的发动机舱和飞机，该用于飞机发动机舱的声学结构包括声阻子结构(44)、至少一层腔室层(46)、反射层(48)，并且其特征在于，其包括至少一个整体子结构(58)，其分隔腔室层(46)并且包括除冰系统的细长元件(36)。

Description

飞机发动机舱的声学结构及包括该结构的发动机舱和飞机
技术领域
本发明涉及一种用于对飞机发动机舱进行声学处理和除冰的分隔结构，以及包括所述结构的发动机舱。
背景技术
文献FR2925463记载了一种设置在飞机发动机舱空气入口处的声学处理结构。
该声学处理结构包括至少一个声阻子结构，沿着基本上垂直于气流进入发动机舱的流动方向的方向设置的多条腔室带，以及至少一层反射层。
考虑到进入发动机舱的空气的曲线轮廓，在声阻子结构表面上的气流流动方向上存在压力梯度。由于该压力梯度，气流可以在第一点处穿入声学结构内并且在沿着流动方向相对于第一点错开的第二点处离开。该空气再循环现象扰乱了进入发动机舱的气流流动，这可能影响发动机的功能。
根据文献FR2925463，为了克服该缺点，该结构包括定向垂直于流动方向的隔离箱。每个隔离箱的截面呈U形，其分支连接至声阻子结构，至少一条腔室带封闭在每个隔离箱和声阻子结构之间。根据该结构，隔离箱限制在腔室带内出现气流。
根据一个组装方法，隔离箱的每个分支的端部包括紧贴并焊接至声阻子结构的边缘。根据一个实施方式，所有隔离箱连接并形成分区子结构。该分区子结构与声阻子结构组装，随后加工以去除预先配置在通道之间的分区子结构的材料，以与声阻子结构分离。该实施方式相对较长、复杂，并且因而较为昂贵。
根据文献FR2925463中记载的实施方式，声阻子结构包括与气流接触的第一层以及插入在第一层和腔室带之间的第二层，所述第二层包括条纹，用于在第一层和第二层彼此紧靠时在声阻子结构中形成通道。根据该实施方式，热空气流入通道中，用于确保除冰功能。
当密封性取决于隔离箱和声阻层之间的焊接质量时，文献FR2925463推荐的实施方式并不完全令人满意。根据另一缺点，仅能在一个方向上获得密封屏障。或者隔离箱定向垂直于流动方向并且沿着流动方向形成密封屏障，或者隔离箱定向沿着流动方向并且沿着垂直于流动方向的方向形成密封屏障。
发明内容
就此，本发明旨在克服现有技术的缺点。
为此目的，本发明旨在提供一种用于飞机发动机舱的声学结构，其远离发动机舱轴而包括声阻子结构、至少一层腔室、反射层、除冰系统的西昌元件、设置在横向平面内的第一隔板。
根据本发明，该声学结构包括在发动机舱的至少一部分外周上彼此并置的多个声学隔离箱，每个声学隔离箱由设置在纵平面内的密封板壁所限定，每个声学隔离箱包括至少一个整体子结构，用于分隔腔室层，其包括：
第一隔板和/或第一隔板的多个第一部分，连接至声阻层，通过声学隔离箱的至少一部分侧板壁而彼此连接，
声学隔离箱的侧板壁的至少一部分，
除冰系统的细长元件。
使用整体子结构分隔集成除冰系统细长元件的腔室层，简化了声学结构的设计。另一方面，整体子结构呈单一刚性元件的形式，其易于与声学结构的其他元件组装。而且，沿着两个方向实现了密封屏障。
根据另一特征，整体子结构在声学隔离箱的侧板壁之间包括第二隔板和/或第二隔板的一部分，其连接至声阻层并且配置以连接第一隔板和/或第一隔板的第一部分。
优选地，整体子结构包括至少一层声阻子结构。该方案能够最优化密封性。
根据第一变化方案，声阻子结构包括集成在整体子结构中的穿孔板或薄片。
根据另一变化方案，声阻子结构包括多孔层和包括由多孔层堵塞的多个大开口的结构层，所述结构层集成在整体子结构中。
根据另一变化方案，整体子结构包括第一连续表面，声阻子结构粘贴于其上。
有利的是，整体子结构包括定向朝向发动机舱的第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述第二表面连续并形成连接表面。
根据第一变化方案，每个声学隔离箱包括连接至整体子结构的第二表面的盖。
根据一个实施方式，盖包括反射层和连接至反射层的第一隔板的第二部分。优选地，盖是整体的。
本发明还旨在提供一种包括根据本发明的声学结构的发动机舱和飞机。
附图说明
图1是飞机发动机舱的透视图,
图2是示出本发明的飞机发动机舱的空气入口的横截面视图，
图3是示出本发明第一实施方式的声学隔离箱的透视图，
图4是图3所示的声学隔离箱的第一部分的透视图，
图5是配置以设置在图3所示的声学隔离箱的隔间内的腔室面板的透视图，
图6是图3所示的声学隔离箱的第二部分的透视图，
图7是示出本发明第二实施方式的声学隔离箱的一部分沿着图9的第一纵平面VII－VII的横截面，
图8是示出本发明第二实施方式的声学隔离箱的一部分沿着图9的第二纵平面VIII－VIII的横截面，
图9是示出本发明第二实施方式的声学隔离箱的一部分沿着图7的第一横平面IX－IX的横截面，
图10是示出本发明第二实施方式的声学隔离箱的一部分沿着图7的第二横平面X－X的横截面，
图11是示出本发明第三实施方式的声学隔离箱在纵平面上的横截面。
具体实施方式
参考随附附图，根据本发明的说明书，其他特征和优点将变得明显，所述说明书仅作为实例给出。
在图1中，示出了飞机的推动组件10，其通过机翼支柱12连接至机翼。但是，该推动组件可以连接至飞机的其他区域。
该推动组件包括基本上同心设置在发动机舱14内的发动机组件，这尤其能够将气流导向发动机组件。
下文中，纵向平行于发动机舱的轴18。纵平面是发动机舱轴18通过的平面。横平面是垂直于纵向的平面。径向是垂直于发动机舱轴18的方向。
术语前、后指的是气流在发动机舱内的流动方向。前方对应于气流进入发动机舱的区域，而后方对应于气流离开发动机舱的区域。而且，术语空气动力表面对应于接触气流的发动机舱表面。最后，术语层指的是或多或少有一定厚度的一层或彼此粘合的多层。
发动机舱14在前部包括唇缘20，其通过内隔板22延伸至发动机舱14内，并且通过外隔板24延伸至发动机舱14外。内隔板22限定了近似圆筒形的内部通道26，其在发动机组件的方向上引导气流。
唇缘20和内隔板22形成发动机舱的子组件，称为空气入口。
根据一个实施方式，唇缘20在纵平面内具有形成近似C形的第一曲率半径(如图2所示)，并且在横平面内具有近似圆形的第二曲率半径(如图1所示)。根据一个实施方式，唇缘20的下部部分包括平坦部分，而对应于唇缘20最前方的线条的唇缘的引导边缘28设置在相对于纵向倾斜的平面内。
发动机舱14包括前部框架30，其连接内隔板22和外隔板24并且与唇缘20形成环形通道31，也称为D管道。
发动机舱14包括除冰系统，用于限制在空气入口的空气动力表面出现或积聚霜或冰。
根据第一变化方案，除冰系统是气动型的。如图2所示，发动机舱14包括连接至环形管道31的热空气供应源。根据该第一变化方案，除冰系统还包括管道32，设置在内隔板22的空气动力表面附近处并且配置以引导热空气从环形管道31至在内部管道26中开口并且相对于环形管道31向后错位的出口34。
根据第二变化方案，除冰系统是电动型的。根据图10所示的实施方式，除冰系统包括设置在空气入口的空气动力表面附近处的电阻36。
无论什么变化方案，除冰系统包括设置在空气入口的空气动力表面附近处的细长元件32，所述细长元件位于空气入口的所述空气动力表面的至少一部分上。
为了减少噪音损伤，发动机舱14包括至少一个用于声学处理的结构，下文中称为声学结构，用于吸收一部分噪声能量，尤其是使用Helmholtz共振器的原理。
如图2中所示，声学结构20形成内隔板22的一部分。根据一个实施方式，该声学结构40包括声阻子结构、腔室层和反射层。根据另一实施方式，声学结构40包括声阻子结构、第一腔室层、称为隔膜的声阻层、第二腔室层和反射层。
声学结构40离开唇缘足够远，其不包括除冰系统。
发动机组件的稀释率逐渐升高，发动机舱的直径越来越大。因此，为了限制该直径增大对发动机舱质量的影响，空气入口越来越短。同样，在声学平面上处理的区域在内部管道26的整个长度上延伸，甚至到唇缘22处。
为此目的，发动机舱14包括至少一个包括除冰系统的第二声学结构。
该声学结构包括在发动机舱的至少一部分外周上彼此并置的多个隔离箱42，所述多个隔离箱42沿着发动机舱的外周形成第一分区。每个声学隔离箱42由两个密封横板壁所限定，其可以是整体或具有多个部分。
每个隔离箱42在远离发动机舱轴18处包括在运转时与气流接触的声阻子结构44、至少一层腔室层46和反射层48。
该声隔离箱42还包括彼此平行且设置在横平面内的至少一系列隔板50，并且所述隔板50沿着纵向形成第二分区。同样，根据一个实施方式，每个隔离箱包括由隔板50彼此分隔的多个空间(图6中示为5个)，所述隔板50防止一个空间内的空气沿着纵向流至另一空间内。
根据图11所示的第一变化方案，声学隔离箱42包括设置在横平面内的仅一个系列的第一隔板50。
根据图7至10中所示的其他变化方案，隔离箱42包括设置在横平面的第一系列的第一隔板50以及设置在纵平面内的第二系列的第二隔板52。
作为指示，第一隔板50之间的间距在20至60mm之间。第二隔板52设置自爱空气入口的外周的至少一部分上，并且间隔角度在10°和60°之间。
第一隔板50一方面连接至声阻子结构44，而另一方面连接至反射层48。
根据图4至6和11所示的第一变化方案，声学隔离箱42仅包括设置在横平面内的第一隔板50，其一方面连接至声阻子结构44，而另一方面连接至反射层48。在该情况下，第一隔板50在声学结构42的整个高度上延伸，并且限制了声学结构42内沿着纵向的空气流动。根据该变化方案，声学结构42不包括两个隔板52。
让除冰系统包括管道32时，这些管道32集成在设置于纵平面内的半隔板43内，所述半隔板43连接至声阻子结构44、而与反射层48间隔开。
根据图7至10中所示的另一变化方案，第一隔板50和第二隔板52一方面连接至声阻子结构44，而另一方面连接至反射层48。在该情况下，第一隔板50和第二隔板52在声学结构42的整个高度上延伸，并且限制了声学隔离箱42内沿着纵向和横向的空气流动。
根据图11所示的第一实施方式，隔板50或52呈整体。
根据图3至10中所示的其他实施方式，隔板50(或52)呈多个部分，第一部分50.1(或52.1)连接至声阻子结构44，而第二部分50.2(或52.2)连接至反射层48。根据这些实施方式，对于每个隔板，第一和第二部分50.1(或52.1)和50.2(或52.2)设置边靠边。有利的是，在同一隔板50(或52)的第一和第二部分50.1(或52.1)和50.2(或52.2)之间插入密封垫圈。
根据本发明另一特征，第一隔板或第一隔板的第一部分通过第二隔板或第二隔板的第一部分而彼此相连，从而限定均包括至少一个腔室面板56的隔间54。每个腔室面板56包括多个相邻的管道，其开口分别为在声阻子结构44的方向上的第一端和在反射层48的方向上的第二端。
根据第一变化方案，隔间54仅包括在径向上的腔室面板。
根据另一变化方案，隔间54包括在径向上重叠的至少两个腔室面板56，重叠的腔室面板56由称为隔膜的声阻层分隔。
腔室面板56的尺寸适于以固定方式收纳在隔间54内。
根据一个实施方式，每个腔室面板是由金属或合成材料制成的蜂窝状面板。
除冰系统的细长元件32或36集成在隔板50和/或52内。
在细长元件32呈管道状的情况下，其集成在第二隔板52或纵向平行的多个半隔板53内，如图3至10中所示。
在细长元件36呈电阻时，其集成在如图11所示的第一隔板50内或第二隔板52内。
根据本发明，声学隔离箱42包括至少一个整体子结构58，其包括设置在横平面内的多个隔板50或隔板的多个部分50.1，其通过声学隔离箱42的横板壁的至少一部分相连。根据其他实施方式，设置在横平面内的隔板50或隔板的多个部分50.1通过设置在纵平面内的隔板52或隔板的多个部分52.1或半隔板53而相连。
对于整体子结构，应当理解隔板50、52或隔板的部分或半隔板53彼此相连并且形成单一件。
根据本发明，整体子结构58包括除冰系统的细长元件32、36。
该设计相对于现有技术而言，能够确保在隔间54之间获得更好的密封性。而且，可以沿着两个方向(纵向和横向)获得密封屏障。
根据第一实施方式，整体子结构58由金属制成，并且例如通过加工、模制、滚压成形而实现。为了确保最优密封性，整体子结构58不是机械焊接的。
根据第二实施方式，整体子结构58由合成材料制成，并且例如通过热成形、模制而实现。
形成在整体子结构58上的每个隔板50、52或隔板的部分50.1、50.2或者半隔板53，包括位于朝向发动机舱轴18的第一表面60处的第一边缘，以及位于与第一表面60相对的第二表面62处的第二边缘。优选地，第二表面62是连续的，不包括任何断层，并且因而形成连接表面。
为了简化附图，第一表面60和第二表面62示为平面。事实上，第一表面60和第二表面62是弯曲的，并且具有至少一个曲率半径，以适应内部管道26和/或唇缘22的弯曲轮廓。
根据第一变化方案，整体子结构58包括至少一层声阻子结构44。
根据图11中所示的第一实施方式，声阻子结构44包括穿孔的板或薄片。作为实例，该板或薄片是金属制成的。优选地，该穿孔的板或薄片64集成在整体子结构58中。因而，根据该实施方式，穿孔的板或薄片64、第一隔板50和第二隔板52、第一隔板50和第二隔板52的第一部分50.1、52.1以及连接至声阻子结构44的半隔板53，形成单一件。
根据第二实施方式，声阻子结构44包括两层重叠的层，即多孔层，例如金属网，以及包括被多孔层封堵的大开口的结构层。优选地，结构层集成在整体子结构58内。
根据图3至10所示的其他变化方案，声阻子结构44和整体子结构是两个不同的部件。根据一个实施方式，声阻子结构44贴靠在整体子结构58的第一表面60上。第一表面60连续的事实，简化了将声阻子结构44粘贴在整体子结构58上。
根据图11所示的第一变化方案，整体子结构58的高度(沿着径向的尺寸)基本上等于声学结构42的高度。根据该变化方案，声学结构42包括盖66，其呈未穿孔的至少一个板或薄片的形式，贴靠在整体子结构58的第二表面62上，以封闭隔间54并且确保反射层48的功能。
根据图3至10中可见的其他变化方案，整体子结构58的高度小于声学结构42的高度。根据这些变化方案，声学结构42包括盖68，其包括反射层48和连接至反射层48的第一隔板50和第二隔板52的第二部分50.2、52.2。优选地，盖68是整体的。
图3至6示出了配置用于气动除冰系统的声学隔离箱42的实施方式。
根据该实施方式，声学隔离箱42包括整体子结构58、盖68、设置在由整体子结构58和盖68在组装时形成的隔间54内的腔室面板56。
优选地，声学隔离箱42延伸从唇缘20和前部框架30之间的连接区域70延伸至发动机舱后部，如图2所示。
如图6所示，整体子结构58包括声阻子结构44、半隔板53和第一隔板50的第一部分50.1。
整体子结构58呈矩形，具有前边缘72、后边缘74、右侧边缘76和左侧边缘78。前边缘72和后边缘74设置在横平面内，侧边缘76和78设置在纵平面内。
整体子结构58的第一表面60在前边缘72处包括断层80，用于定位前部框架30和唇缘20的板壁。
整体子结构58还在前边缘72处包括材料带82，其从右侧边缘76延伸至左侧边缘78，并且从第一表面60延伸至第二表面62。该材料带82被除冰系统的管道32穿过。在管道32之间，材料带82包括壳体84，其中设置有能够将声学结构42连接至唇缘20和前部框架30的连接元件86。
半隔板53从材料带82延伸至后边缘74。这些半隔板53规则间隔开。其中之一设置在左侧边缘78处。每个半隔板53包括除冰系统的管道32。在横平面内，这些半隔板53的横截面均近似正方形。
均未设置在右侧边缘76处。右侧边缘76包括第二隔板的一部分52.1。
后边缘74包括后板壁88，其设置在横平面内并且高度大于声学结构42。
第一隔板50从右侧边缘76延伸至左侧边缘78。
集成在整体子结构58内的声阻子结构44呈在隔间54处穿孔的板形。
如图4所示，盖68包括底板90，侧板壁92、94，后板壁96，由基本上平行于底板90的前板壁100延长的倾斜面98。
横板壁92、94和后板壁96基本上垂直于底板90。
第一隔板50的第二部分50.2垂直于底板90，并且从一个横板壁延伸至另一横板壁。其配置以设置在整体子结构58的第一隔板50的第一部分50.1的延长部分内。
横板壁92、94配置以分别设置在位于右侧边缘76处的第二隔板52.1的一部分和位于左侧边缘78处的半隔板53的延长部分内。因而，盖66的侧板壁92和第二隔板的部分52.1形成声学隔离箱42的第一密封侧板壁。盖的侧板壁94和半隔板53形成声学隔离箱42的第二密封侧板壁。
当盖68和整体子结构58连接时，盖68的后板壁96紧贴在整体子结构58的后板壁88上。
前半壁100配置以紧贴在整体子结构58的材料带82上。该前板壁100包括槽口102，用于脱离壳体84。
根据一个实施方式，盖68和整体子结构58由螺栓和/或螺钉连接。因此，第一序列的螺钉104连接盖68的前板壁100和整体子结构58的材料带82，而第二系列的螺栓106连接盖68的后板壁96和整体子结构58的后板壁88。
最后，每个侧板壁92、94包括一系列孔108，用于将两个声学结构42连接在一起。
根据图3至6中所示的实施方式，第一分区定向为纵向，仅在每个声学隔离箱的侧边缘76和78处具有纵向隔板，而第二分区定向为横向，具有横隔板50。
因而，空间由相邻的两个横隔板50以及声学隔离箱42的密封侧板壁限定，或者由横隔板50和隔离箱的前板壁或后板壁以及声学隔离箱42的密封侧板壁限定。
在该情况下，对于每个隔离箱，每个腔室面板56从一个侧板壁延伸至另一侧板壁，并且包括凹槽以收纳半隔板53。
根据该实施方式，第一分区在纵向上具有更压缩的距离，适应于沿着纵向的强压力梯度，而第二分区在发动机舱的还向上具有更大的距离，沿着该方向的压力梯度较弱。

Claims (12)

1.一种用于飞机发动机舱的声学结构，所述声学结构包括声阻子结构(44)、至少一层腔室层(46)、反射层(48)，其中，声阻子结构(44)、该至少一层腔室层(46)和反射层(48)被布置成依次沿径向向外地远离发动机舱的中心纵轴，其特征在于，所述声学结构还包括：
设置在横平面内的第一隔板(50)；
位于发动机舱的周边的至少一部分上、彼此并置的多个声学隔离箱(42)；
每个声学隔离箱(42)由设置在纵平面内的密封侧板壁限定，其中，每个声学隔离箱(42)包括至少一个整体子结构(58)，以分隔腔室层(46)，所述至少一个整体子结构(58)包括：
-连接至声阻子结构(44)的第一隔板(50)和/或第一隔板(50)的多个第一部分(50.1)，第一隔板(50)和/或第一隔板(50)的多个第一部分(50.1)通过声学隔离箱(42)的密封侧板壁的至少一部分彼此连接，
-声学隔离箱(42)的密封侧板壁的至少一部分，
-除冰系统的细长元件(32、36)。
2.根据权利要求1所述的声学结构，其特征在于，整体子结构(58)在声学隔离箱(42)的密封侧板壁之间包括第二隔板(52)和/或第二隔板(52)的一部分(52.2)，其连接至声阻子结构(44)并且配置以连接第一隔板(50)和/或第一隔板(50)的第一部分(50.1)。
3.根据权利要求1或2所述的声学结构，其特征在于，整体子结构(58)包括至少一层声阻子结构(44)。
4.根据权利要求3所述的声学结构，其特征在于，声阻子结构(44)包括集成在整体子结构(58)内的穿孔板或薄片(64)。
5.根据权利要求3所述的声学结构，其特征在于，声阻子结构(44)包括多孔层和包括由多孔层堵塞的多个大开口的结构层，所述结构层集成在整体子结构(58)中。
6.根据权利要求1或2所述的声学结构，其特征在于，整体子结构(58)包括第一连续表面，声阻子结构(44)粘贴至其上。
7.根据权利要求1所述的声学结构，其特征在于，整体子结构(58)包括定向朝向发动机舱的轴的第一表面(60)以及与第一表面(60)相对的第二表面(62)，所述第二表面(62)是连续的并且形成连接表面。
8.根据权利要求7所述的声学结构，其特征在于，每个声学隔离箱(42)包括盖(66)，其连接至整体子结构(58)的第二表面(62)。
9.根据权利要求8所述的声学结构，其特征在于，盖(66)包括反射层(48)，而第一隔板(50)的第二部分(50.2)连接至反射层(48)。
10.根据权利要求9所述的声学结构，其特征在于，盖是整体的。
11.一种发动机舱，其包括根据前述任意一项权利要求的声学结构。
12.一种飞机，其包括根据权利要求1-10中任意一项所述的声学结构。
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