CN108237703B - 用于获得多孔吸声层的方法以及由此获得的多孔吸声层 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题是一种用于获得多孔吸声层的方法，其中，所述方法包括多个纤维芯(36，38，40)的沉积步骤，所述多个纤维芯沿着两个交叉的方向安排，所述纤维芯的宽度、取向和/或间距是根据针对所述多孔吸声层的每个区域所希望的开口表面比率来确定的。本发明的主题还在于一种根据所述方法获得的多孔吸声层以及一种包括至少一个根据本发明所述的多孔吸声层的吸声面板。

Description

用于获得多孔吸声层的方法以及由此获得的多孔吸声层
技术领域
本发明涉及一种用于获得多孔吸声层的方法以及一种由此获得的多孔吸声层。
背景技术
飞行器包括许多用于处理不同噪声源的吸声面板。根据由图1所展示的实施例，吸声面板10包括第一面上的多孔吸声层12、第二面上的反射层14、以及介于多孔吸声层12与反射层14之间的蜂窝结构16。作为变体，吸声面板包括两个蜂窝结构，这两个蜂窝结构叠置并插在多孔层12与反射层14之间、通过被称为隔板的多孔吸声层分开。
根据第一实施例，多孔吸声层是从复合材料片材获得的，例如，该复合材料片材是通过使用激光加工技术穿孔的。根据这个第一实施例，开口具有恒定直径，该恒定直径取值介于0.6mm与2mm之间。
在这种开口直径值下，多孔吸声层具有强烈地取决于噪声级的非线性行为。此外，这种开口导致寄生阻力，该寄生阻力影响吸声面板的空气动力学性能水平。
可以通过制造具有直径小于0.1mm的开口来改善寄生阻力。然而，不可能通过在若干毫米厚的片材中加工直径小于0.3mm的开口来制造该开口。
根据第二实施例，多孔吸声层是由均匀间隔开的金属线织造成的帘布层(被称为“丝网”)。这个织造帘布层可以获得截面直径小于0.1mm的开口。然而，这个织造帘布层太柔韧而不能应用于蜂窝结构。此外，织造帘布层的开口表面比率在织造帘布层的表面上是一致且恒定的。
根据文件FR2823590中描述的且由图1所展示的第三实施例，多孔吸声层12包括片材18以及织造帘布层22，该片材18具有多个开口20，该织造帘布层被插在穿孔的片材18与蜂窝结构16之间。穿孔的片材18具有加强织造帘布层22的结构性功能。
在片材18中制成的开口20具有长方形形状、并且被安排成若干行和若干列。根据这个第三实施例，开口具有恒定直径，并且织造帘布层22的线之间的间隙的截面是恒定且一致的。
在所描述的所有实施例中，多孔吸声层的几何结构是恒定的。现在，局部条件(位置、噪声级、流动速度、管道的几何结构等)沿着吸声面板变化，并且凭借这种多孔吸声层，面板的吸声性能并没有在所有面板上都得到优化。
本发明的目的在于弥补现有技术的全部或一些缺陷。
发明内容
为此目的，本发明的主题是一种用于获得多孔吸声层的方法，其特征在于，所述方法包括多个纤维芯的沉积步骤，所述多个纤维芯被分配成至少两个系列，所述至少两个系列的纤维芯沿着两个交叉的方向定向以便在所述纤维芯之间界定开口，所述纤维芯具有的宽度、取向和/或间距是根据针对所述多孔吸声层的每个区域所希望的开口表面比率来确定的。
因此，可以根据每个区域所希望的吸声处理来逐区域地、在多孔吸声层的所有表面上调整开口表面比率、并且调节开口的尺寸。
根据另一个特征，所述纤维芯的所述宽度、所述取向和/或所述间距是根据针对所述多孔吸声层所希望的机械加强来确定的。
根据一个构型，第一系列的所述纤维芯沿着第一方向定向，第二系列的所述纤维芯沿着第二方向定向，所述第二方向与所述第一方向成直角，并且第三系列的所述纤维芯沿着倾斜的第三方向定向，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向交叉、并且平行于由所述多孔吸声层吸收的力的方向。
根据第一实施例，所述芯具有小于0.1mm的间距。凭借这个间距，纤维芯之间的开口导致低寄生阻力。
根据第二实施例，所述获得方法包括织造帘布层的沉积步骤，所述织造帘布层具有小于0.1mm的间距。优选地，所述方法包括所述织造帘布层的第一沉积步骤以及在所述织造帘布层上沉积所述纤维芯的第二沉积步骤，所述纤维芯和所述织造帘布层是由被配置成允许所述纤维芯直接粘附到所述织造帘布层上的材料制成的。
根据另一个特征，用于获得多孔吸声层的方法包括所述纤维芯的固化步骤，所述固化步骤是与所述纤维芯的沉积步骤同时进行的。
本发明的另一个主题是一种所获得的多孔吸声层，其特征在于，所述多孔吸声层包括多个纤维芯，所述多个纤维芯被分配成至少两个系列，所述至少两个系列的纤维芯沿着两个交叉的方向定向以便在所述纤维芯之间界定开口，所述纤维芯具有的宽度、取向和/或间距是根据针对所述多孔吸声层的每个区域所希望的开口表面比率来确定的。
根据另一个特征，所述纤维芯的所述宽度、所述取向和/或所述间距是根据针对所述多孔吸声层所希望的机械加强来确定的。
根据第一实施例，所述芯具有小于0.1mm的间距。
根据第二实施例，所述多孔吸声层包括织造帘布层，所述织造帘布层具有小于0.1mm的间距。
本发明的另一个主题是一种吸声面板，所述吸声面板包括至少一个根据本发明所述的多孔吸声层。
附图说明
其它特征和优点将从以下根据附图对本发明进行的说明中显现，说明仅作为示例给出，其中：
-图1是展示了现有技术的实施例的吸声面板的一部分的透视图，
-图2是展示了本发明的实施例的吸声面板的一部分的透视图，
-图3是织造帘布层的平面图，
-图4是展示了本发明的实施例的添加了纤维芯的织造帘布层的平面图，
-图5和图6是展示了根据本发明的用于获得多孔吸声层的方法的铺设织造帘布层和多个纤维芯的步骤的图，
-图7A和图7B是展示了多孔吸声层的纤维芯的不同安排的平面图。
具体实施方式
如图2中所展示的，吸声面板24包括(与由箭头28表示的气流接触的)第一面上的多孔吸声层26、第二面上的反射层30、以及插在多孔吸声层26与反射层30之间的至少一个蜂窝结构32。
根据一个实施例，吸声面板24包括仅一个蜂窝结构32。作为变体，吸声面板24包括两个蜂窝结构32，这两个蜂窝结构叠置且由多孔吸声层分开。
作为示例，吸声面板24用于形成飞行器发动机短舱的进气口。
根据一个实施例，多孔吸声层26包括至少一个织造帘布层34以及多个纤维芯36、38、40，该多个纤维芯被定位在织造帘布层34的第一面42上、并且沿着两个交叉的方向定向。
根据一个实施例，织造帘布层34是由热塑性树脂(例如，如由首字母缩略词PEEK表示的聚醚醚酮)制成的。
织造帘布层34包括经线和纬线，这些经线和纬线沿着成直角的两个方向定向、并且以小于或等于0.3mm的间距均匀地间隔开。优选地，织造帘布层34的线之间的间距小于0.1mm。
显然，本发明不限于织造帘布层34的这个实施例。
对于本申请，纤维芯包括一个或多个彼此附接的纤维。纤维芯36、38、40的长度对应于纤维芯的最大尺寸。当纤维芯36、38、40被压靠在织造帘布层34上时，纤维芯36、38、40的宽度对应于与织造帘布层34平行并与长度成直角的纤维芯的尺寸。纤维芯36、38、40的厚度对应于与织造帘布层34以及长度成直角的纤维芯的尺寸。
当纤维芯36、38、40包括若干纤维时，这些纤维被安排成形成具有宽度显著大于厚度的条带。
纤维芯36、38、40具有在1mm与若干毫米之间的宽度。
根据一个实施例，芯的纤维由碳制成、并且用热塑性树脂(例如，如由首字母缩略词PEEK表示的聚醚醚酮或由首字母缩略词PEI表示的聚醚酰亚胺)预浸过。
根据一个实施例，纤维芯36、38、40用树脂预浸过，该树脂的相变温度小于或等于织造帘布层34的树脂的相变温度。
因此，通过举例，用于纤维芯36、38、40的聚醚酰亚胺树脂的使用可以限制由聚醚醚酮制成的织造帘布层34的劣化风险，约342℃的聚醚醚酮树脂的熔点高于在217℃与320℃之间的聚醚酰亚胺树脂的相变温度范围。
根据本发明的另一个特征，织造帘布层34和纤维芯36、38、40的材料被选择成使得纤维芯36、38、40直接粘附到织造帘布层34上。因此，在纤维芯36、38、40已经被沉积在织造帘布层34上之后，其不再移动。
根据一个安排，第一系列的纤维芯36被沿着第一方向定向，例如，该第一方向平行于发动机短舱的轴线，第二系列的纤维芯38被沿着与该第一方向成直角的第二方向定向，例如，该第二方向处于与发动机短舱的轴线成直角的平面中，并且第三系列的纤维芯40被沿着倾斜的第三方向定向，该第三方向与该第一方向和该第二方向交叉。
对于每个系列而言，纤维芯是根据(两个连续的纤维芯之间的间距)间距分布的，该间距从0mm变化至若干毫米。因此，对于每个系列而言，间距可以是恒定的或可变的。
因此，作为示例，对于第一系列而言，两个纤维芯36.1与36.2之间的间距为零，并且两个纤维芯36.2与36.3之间的间距是十分之几毫米的量级。
作为示例，对于第二系列而言，两个纤维芯38.1与38.2之间的间距为零，两个纤维芯38.3与38.4之间的间距是十分之几毫米的量级，并且两个纤维芯38.5和38.6之间的间距具有毫米量级。
一个且同一系列的纤维芯可以不具有相同的尺寸。因此，纤维芯36.1具有的宽度显著小于纤维芯36.2的宽度。
无论安排如何，多孔吸声层26包括至少两个系列的纤维芯36、38，该至少两个系列的纤维芯被沿着两个交叉的方向定向以便在纤维芯之间界定开口44，所述开口的尺寸可以从约十分之一毫米变化至若干毫米，纤维芯36、38、40的间距、宽度和/或取向是根据寻求的吸声性能水平来确定的。
织造帘布层34是任选的。该织造帘布层是根据可接受的最大寄生阻力应用的。在飞行器的情况下，如果多孔吸声层26包括开口44，该开口的直径小于0.1mm，则可以考虑不提供任何织造帘布层34。
因此，可以根据每个区域所希望的吸声处理来逐区域地、在多孔吸声层的所有表面上调整开口表面比率、并且调节开口44的尺寸。因此，根据本发明，穿孔的尺寸和取向以及开口表面比率是根据局部条件(位置、噪声级、流动速度、管道的几何结构等)和所寻求的吸声性能水平限定的，以便沿着吸声面板优化吸声处理。
作为示例，如图7A中所展示的，多孔吸声层26’包括量级为60％开口表面比率的第一区域Z1、量级为30％开口表面比率的第二区域Z2、以及量级为70％开口表面比率的其他区域Z3至Z5。
如图7B中所展示的，多孔吸声层26”包括量级为60％开口表面比率的第一区域Z1、量级为0％开口表面比率的区域Z2和Z3、以及量级为30％开口表面比率的区域Z4和Z5。
根据另一个特征，纤维芯36、38、40的宽度、取向和/或间距是根据所希望的机械加强来确定的，例如以便加强多孔吸声层26的某些区域和/或促进沿着某一方向的力的吸收。
根据一个实施例，第三系列的纤维芯40.1和40.2被定向成平行于由多孔吸声层吸收的力的主要方向。作为示例，纤维芯40.1和40.2沿着45°方向定向以便促进对相对于发动机短舱的轴线成45°定向的力的吸收。
根据另一个实施例，纤维芯40.1和40.2具有小于多孔吸声层26的尺寸的长度、并且不从多孔吸声层26的一个边缘延伸到另一边缘以便获得加强区域Zr。
根据由图5和图6所展示的第一过程，用于获得多孔吸声层的方法包括第一沉积步骤E1，所述步骤沿着至少两个交叉的方向在根据所希望的吸声面板的形式适形的台架46的沉积表面46S上沉积纤维芯36、38、40。
在纤维芯36、38、40的沉积步骤E1之后，该方法包括固化步骤E2，所述步骤固化纤维芯36、38、40以便获得刚性的多孔吸声层26。优选地，固化步骤E2是与沉积步骤E1同时进行的。
根据第二过程，该方法包括沉积织造帘布层34的沉积步骤Ep。优选地，在纤维芯36、38、40的沉积步骤E1之前，在沉积表面46S上沉积织造帘布层34。作为这个第二过程的变体，在纤维芯36、38、40的沉积步骤E1之后，执行沉积步骤Ep。
在纤维芯36、38、40的沉积步骤E1和织造帘布层34的沉积步骤Ep之后，该方法包括纤维芯36、38、40的固化步骤E’2以及织造帘布层34的固化步骤E’2p，以便获得刚性的多孔吸声层26。
根据第一变体，纤维芯36、38、40的固化步骤E’2以及织造帘布层34的固化步骤E’2p是同时进行的。
根据第二变体，在纤维芯36、38、40的沉积步骤E1之前固化织造帘布层34，并且步骤E’2以及纤维芯36、38、40的沉积步骤E1是由现场固化装置同时执行的。
根据第三过程，一方面的织造帘布层34与另一方面的纤维芯36、38、40被分开地沉积并固化。连续地，通过任何适当的手段来组装织造帘布层34和纤维芯36、38、40。
使用铺放机器来执行纤维芯36、38、40的沉积步骤E1以便根据预先限定的安排来在织造帘布层34的第一面或沉积表面46S上沉积各纤维芯36、38、40。因此，在所述层的所有表面上根据希望的吸声性能水平来适配纤维芯的尺寸和取向、和两个连续铺设的纤维芯之间的间距、以及多孔吸声层26的开口表面比率。
纤维芯被储存在至少一个卷筒上。铺放机器可以包括具有不同的纤维芯宽度的若干卷筒。
作为示例，第一卷筒包括量级为1mm宽度的纤维芯，并且第二卷筒包括量级为6.35mm宽度的纤维芯。
当制造多孔吸声层26时，它是与吸声面板24的其他元件一起组装的。
根据构型，可以定位在纤维芯36、38、40与蜂窝结构32之间的织造帘布层34上或可以定位织造帘布层34与蜂窝结构32之间的纤维芯36、38、40。
根据一个过程，在制造多孔吸声层26之后，蜂窝结构32与多孔吸声层26之间的连结是通过聚合作用获得的。
根据本发明，可以根据这些区域中每个区域所寻求的吸声性能水平来适配多孔吸声层的不同区域的开口表面比率。
可以根据纤维36、38、40的宽度、纤维芯36、38、40的取向和/或纤维芯36、38、40的之间的间距来调整开口表面比率。还可以根据织造帘布层34的间隙的尺寸来调整开口表面比率。
根据另一个优点，可以逐区域地调整多孔吸声层26的机械加强。
根据另一个优点，可以在纤维芯之间留出小于0.3mm的间距以便因此获得截面小于0.1mm2的开口44。开口的这个尺寸可以生成低寄生阻力以便消除织造帘布层34并能够将吸声面板定位在不能经受过多寄生阻力的区域中。

Claims (9)

1.一种用于获得多孔吸声层的方法，所述多孔吸声层用于吸声面板中，其特征在于，所述方法包括：织造帘布层(34)的第一沉积步骤，所述织造帘布层(34)包括经线和纬线，所述经线和所述纬线沿着成直角的两个方向定向、并且以小于或等于0.3mm的间距均匀地间隔开；以及在所述织造帘布层(34)上沉积多个纤维芯(36，38，40)的第二沉积步骤(E1)，所述多个纤维芯被分配成至少两个系列，所述至少两个系列的纤维芯沿着两个交叉的方向定向以便在所述纤维芯(36，38，40)之间界定具有变化的尺寸的开口(44)，所述纤维芯(36，38，40)具有的宽度、取向和/或间距是根据针对所述多孔吸声层的每个区域所希望的开口表面比率来确定的以便逐区域地调整所述开口表面比率；
其中，所述多个纤维芯(36,38,40)处于所述织造帘布层(34)的外侧。
2.根据权利要求1所述的用于获得多孔吸声层的方法，其特征在于，所述纤维芯(36，38，40)的所述宽度、所述取向和/或所述间距是根据针对所述多孔吸声层所希望的机械加强来确定的。
3.根据权利要求2所述的用于获得多孔吸声层的方法，其特征在于，第一系列的所述纤维芯(36)沿着第一方向定向，第二系列的所述纤维芯(38)沿着第二方向定向，所述第二方向与所述第一方向成直角，并且第三系列的所述纤维芯(40)沿着倾斜的第三方向定向，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向交叉、并且平行于由所述多孔吸声层吸收的力的方向。
4.根据权利要求1所述的用于获得多孔吸声层的方法，其特征在于，所述织造帘布层(34)具有小于0.1mm的间距。
5.根据以上权利要求1－4之一所述的用于获得多孔吸声层的方法，其特征在于，所述方法包括所述纤维芯(36，38，40)的固化步骤(E2)，所述固化步骤是与所述纤维芯(36，38，40)的第二沉积步骤(E1)同时进行的。
6.一种用于吸声面板的多孔吸声层，所述多孔吸声层是从根据以上权利要求1－5之一所述的用于获得多孔吸声层的方法获得的，其特征在于，所述多孔吸声层包括织造帘布层(34)和多个纤维芯(36，38，40)，所述织造帘布层(34)包括经线和纬线，所述经线和所述纬线沿着成直角的两个方向定向、并且以小于或等于0.3mm的间距均匀地间隔开，所述多个纤维芯被分配成至少两个系列，所述至少两个系列的纤维芯沿着两个交叉的方向定向以便在所述纤维芯(36，38，40)之间界定具有变化的尺寸的开口(44)，所述纤维芯(36，38，40)具有的宽度、取向和/或间距是根据针对所述多孔吸声层(36，38，40)的每个区域所希望的开口表面比率来确定的以便逐区域地调整所述开口表面比率；
其中，所述多个纤维芯(36,38,40)处于所述织造帘布层(34)的外侧。
7.根据权利要求6所述的多孔吸声层，其特征在于，所述纤维芯(36，38，40)的所述宽度、所述取向和/或所述间距是根据针对所述多孔吸声层所希望的机械加强来确定的。
8.根据权利要求6或7所述的多孔吸声层，其特征在于，所述织造帘布层(34)具有小于0.1mm的间距。
9.一种吸声面板，所述吸声面板包括至少一个根据权利要求6至8之一所述的多孔吸声层。
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