CN109514887B - 声学衰减结构 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及声学衰减结构,其包括透气复合面片、网格状芯体以及不可渗透背衬。所述透气复合面片具有指定孔隙度。所述指定孔隙度造成所述透气复合面片的渗透性。所述透气复合面片包括碳纤维织物。利用所述透气复合面片的树脂将所述网格状芯体结合至所述透气复合面片,而不需要没有任何额外的粘合剂。所述不可渗透背衬连接至所述网格状芯体。

Description

声学衰减结构
技术领域
本公开总体上涉及声学衰减结构(acoustic attenuation structure),并且,更具体地说,涉及具有复合面片的声学衰减结构。而且更具体地说,本公开涉及用于生成没有穿孔(perforation)的复合面片以供声学衰减结构用的方法和系统。
背景技术
声学衰减结构至少通过散射或吸收声能之一来减少声音。常规的声学衰减结构可以包括穿孔板、芯体,以及不可渗透背衬。
生成穿孔复合板涉及贡献了制造时间的多个制造步骤。在复合板中生成穿孔可能会切割复合板中的纤维。而且,穿孔复合材料可能贡献气动阻力(aerodynamic drag)。因此,希望具有这样方法和装置,其考虑至少一些上面讨论的问题,以及其它可能问题。
发明内容
本公开的例示性实施方式提供了一种方法。使空气流过复合材料的厚度。在使空气流过所述复合材料的厚度的同时加热所述复合材料,以形成透气复合面片(compositefacesheet)。
本公开的另一例示性实施方式提供了一种系统。所述系统包括压力室和未固化复合材料。所述未固化复合材料位于在所述压力室内,使得所述复合材料充当限速结构,其用于在所述压力室内的第一压力与所述压力室内的第二压力之间的空气的移动。
本公开的另一例示性实施方式提供了一种系统。所述系统包括加工(tooling)基部、真空袋、以及复合材料。所述真空袋被密封至所述加工基部。所述复合材料位于所述加工基部与所述真空袋之间。所述复合材料形成限速结构,其限速结构用于移动空气通过所述系统。
本公开的又一例示性实施方式提供了一种系统。所述系统包括加工基部和真空袋。所述加工基部在该加工基部的工具面上具有第一压力。所述真空袋被密封至所述加工基部。通过所述真空袋提供第二压力。所述第一压力和所述第二压力低于所述真空袋外部的压力。
本公开的另一例示性实施方式提供了一种声学衰减结构。所述声学衰减结构包括:透气复合面片、网格状(cellular)芯体、以及不可渗透背衬。所述透气复合面片具有指定孔隙度。所述指定孔隙度造成所述透气复合面片的渗透性。利用所述透气复合面片的树脂将所述网格状芯体结合至所述透气复合面片,而不需要没有任何额外的粘合剂。所述不可渗透背衬连接至所述网格状芯体。
本公开的另一例示性实施方式提供了一种声学衰减结构。所述声学衰减结构包括:透气复合面片、第一网格状芯体、透气复合隔板、第二网格状芯体、以及不可渗透背衬。所述透气复合面片具有指定孔隙度。所述指定孔隙度造成所述透气复合面片的渗透性。所述第一网格状芯体连接至所述透气复合面片。所述透气复合隔板连接至所述第一网格状芯体。所述透气复合隔板具有指定孔隙度。所述指定孔隙度造成所述透气复合隔板的渗透性。所述第二网格状芯体连接至所述透气复合隔板。所述不可渗透背衬被连接至所述第二网格状芯体。
本公开的又一例示性实施方式提供了一种方法。使空气流过复合材料的厚度以及与所述复合材料接触的网格状芯体。在空气流过所述复合材料的厚度的同时加热所述复合材料,以形成连接至所述网格状芯体的透气复合面片。
该特征和功能可以在本公开的不同实施方式中独立实现,或者可以在可以参照下列描述和附图看到进一步细节的其它实施方式中组合。
附图说明
例示性实施方式的新颖特征受信任特性在所附权利要求书中加以阐述。然而,当结合附图阅读时,该例示性实施方式,以及优选使用模式、进一步的目的及其特征将通过参照本公开一例示性实施方式的下列详细描述而最佳地理解,其中:
图1是可以实现一例示性实施方式的飞行器的例示图;
图2是根据例示性实施方式的制造环境的例示框图;
图3是根据例示性实施方式的声学衰减结构的例示框图;
图4是根据例示性实施方式的声学衰减结构的例示框图;
图5是根据例示性实施方式的用于形成透气复合面片的系统的截面图;
图6是根据例示性实施方式的用于形成透气复合面片的系统的截面图;
图7是根据例示性实施方式的用于形成透气复合面片的系统的截面图;
图8是根据例示性实施方式的用于形成透气复合面片的系统的截面图;
图9是根据例示性实施方式的、用于形成声学衰减结构的透气复合面片的方法的例示流程图;
图10A和10B是根据例示性实施方式的、用于形成声学衰减结构的透气复合面片的方法的例示流程图;
图11是根据例示性实施方式的、用于形成连接至网格状芯体的透气复合面片的方法的例示流程图;
图12是根据例示性实施方式的、用于形成连接至网格状芯体的透气复合面片的方法的例示流程图;
图13是根据例示性实施方式的采用框图形式的飞行器制造和保养方法的例示图;以及
图14是可以实现例示性实施方式的采用框图形式的飞行器的例示图。
具体实施方式
该例示性实施方式认识并考虑一个或更多个不同事项。例如,该例示性实施方式认识到并考虑用于声音衰减面板的大多数常规面向声学材料使用也称为穿孔的孔,这些孔是用针垫、钻孔或喷砂形成的。该例示性实施方式认识到并考虑制造这些孔的工序增加了制造时间和成本。该例示性实施方式还认识到并考虑所述声学面板表面上的孔图案可能会产生气动阻力。该例示性实施方式还认识到并考虑降低气动阻力会提高整体飞行器效率。
该例示性实施方式认识到并考虑常规复合声学面板使用三个完全固化阶段。该例示性实施方式认识到并考虑常规复合面片被固化然后被穿孔。该例示性实施方式认识到并考虑将网格状芯体结合至穿孔复合面片是第二固化阶段。该例示性实施方式认识到并考虑固化不可渗透背衬是第三固化阶段。
该例示性实施方式认识到并考虑减少制造工序的数量减少了总体制造时间。该例示性实施方式认识到并考虑减少固化阶段的数量将会缩短总体制造时间。
该例示性示例认识到并考虑材料特性可以被选择用于复合材料,其在炉固化期间允许良好的空气和挥发性提取,以最小化结构性层压板中的孔隙度。该例示性示例认识到并考虑这些材料特性也可以用来设计受控量的开放孔隙度进入织物层压板。
该例示性实施方式认识到并考虑这希望直接控制透气复合面片的渗透性。该例示性实施方式认识到并考虑,透气度是气体通过固体扩散的度量。该例示性实施方式还认识到并考虑希望提供对透气复合面片的质量或渗透性中的至少一个的限定。该例示性实施方式还认识到并考虑最希望提供限定而不需要额外的测试或制造时间。
该例示性实施方式认识到并考虑粘附至常规透气复合面片的网格状芯体的壁可以阻挡常规透气复合面片中的穿孔部分。该例示性实施方式认识到并考虑,阻挡常规透气复合面片中的穿孔部分会降低常规透气复合面片的渗透性。该例示性实施方式认识到并考虑:穿孔设计(如穿孔的大小、位置,或量中的至少一个)可以考虑所述网格状芯体的壁来加以选择。该例示性实施方式认识到并考虑所述穿孔可以提供比希望渗透性更大的渗透性,以补偿覆盖所述穿孔部分的网格状芯体的壁。
该例示性实施方式还认识到并考虑可以将透气复合面片用于除声学衰减以外的另外应用。例如,该例示性实施方式认识到并考虑可以将透气复合面片用作混合层流空气动力学表面。例如,用户可能希望放出一定量的边界层或将空气吹入主流中,以利用包括透气复合材料表面的混合层流空气动力学表面来对边界层进行赋能。
下面,参照附图,并且具体来说,参照图1,描绘了可以实现例示性实施方式的飞行器的例示图。在该例示例中,飞行器100具有连接至主体106的机翼102和机翼104。飞行器100包括连接至机翼102的发动机108,以及连接至机翼104的发动机110。
主体106具有尾部112。水平稳定器114、水平稳定器116以及垂直稳定器118连接至主体106的尾部112。
飞行器100是其中可以实现至少一个例示性实施方式的环境。例如,可以将至少一个声学衰减结构附接至飞行器100的发动机108和发动机110中的每一个。而且,在制造用于飞行器100的声学衰减结构期间,可以利用例示性实施方式。在一些例示例中,声学衰减结构存在于主体106内,以衰减舱室噪声。
提供飞行器100的该例示图,用于例示其中可以实现不同例示性实施方式的一个环境的目的。图1中的飞行器100的例示图不是意指暗示有关可以实现不同例示性实施方式的方式的结构性限制。例如,飞行器100被示出为商用客机。可以将不同的例示性实施方式应用至其它类型的飞行器,如私人客机,或者其它合适类型的飞行器。
尽管针对例示性实施方式的这些例示例参照飞行器进行描述,但这些例示性实施方式可以应用于其它类型的结构。该结构例如可以是移动结构、固定结构、陆基结构、水基结构或天基结构。更具体地说,该结构可以是水面船舶、坦克、人员载体、火车、航天器、空间站、卫星、潜水艇、生产设施、建筑物或其它合适结构。
下面转至图2,根据例示性实施方式,描绘了制造环境的例示框图。制造环境200是对其中制造用于声学衰减结构(如图3的声学衰减结构300)的组件的环境的描绘。用于飞行器100所用的声学衰减结构的组件可以在制造环境200中制造。
系统202包括压力室203。压力室203由任何希望结构来形成。在一些例示例中,压力室203包括加工基部204和真空袋206。
在这些例示例中,系统202包括加工基部204和真空袋206。加工基部204具有工具面207。在一些例示例中,工具面207不透气。在一些例示例中,工具面207采取可渗透工具面214的形式。
在一些例示例中,系统202包括:加工基部204、真空袋206以及第二压力入口208。加工基部204具有第一压力入口210,其将第一压力212供应至加工基部204的可渗透工具面214。真空袋206被密封至加工基部204。第二压力入口208通过真空袋206供应第二压力216。第二压力216小于第一压力212。
由于用于可渗透工具面214的任何希望设计或材料特性,可渗透工具面214可以是可渗透的。在一些例示例中,可渗透工具面214均匀多孔。在这些例示例中,可渗透工具面214的孔隙度提供可渗透工具面214的渗透性。如本文所用,渗透性是指透气度。多个孔218允许第一压力212行进穿过可渗透工具面214。
在一些例示例中,可渗透工具面214由多孔金属形成。在一个例示例中,可渗透工具面214由烧结金属形成。在另一例示例中,可渗透工具面214由多孔铝形成。在其他的例示例中,可渗透工具面214由金属泡沫形成。在又一例示例中,可渗透工具面214由多孔钢形成。
在一些例示例中,可渗透工具面214具有多个孔218。在这些例示例中,多个孔218提供可渗透工具面214的渗透性。
在一些例示例中,由第一压力入口210供应的第一压力212进入加工基部204的腔室220。在这些例示例中,腔室220将第一压力212供给至可渗透工具面214的多个孔218。
系统202还包括连接至压力管线224的多个传感器222,该压力管线224连接至第一压力入口210和第二压力入口208。当压力源231采取真空源232的形式时,压力管线224采取真空管线的形式。
多个传感器222被配置成,监测系统202内的贯通厚度压差225、或质量流率226中的至少一个。多个传感器222包括压力传感器227或质量流率传感器228中的至少一个。
控制器230被配置成,控制压力源231或压力调节器233中的至少一个。在一些例示例中,压力源231采取真空源232的形式。
可以以硬件或软件中的至少一个来实现控制器230。控制器230基于从多个传感器222获得的测量来控制压力源231或压力调节器233中的至少一个。控制器230可以基于从多个传感器222获得的测量,来改变由压力源231提供的第一压力212或第二压力216中的至少一个。
基于从多个传感器222获得的测量来控制由压力源231提供的第一压力212或第二压力216,控制了穿过复合材料235的空气234的量。质量流率226是通过复合材料235的空气234的流动速率。控制穿过复合材料235的空气234的量控制了加热期间复合材料235内的孔隙度。
系统202包括压力室203和位于压力室203内的复合材料235。复合材料235处在压力室203内,使得复合材料235充当限速结构,其用于在压力室203内的第一压力212与压力室203内的第二压力216之间的空气234的移动。在一些例示例中,复合材料235是未固化复合材料。
在一些例示例中,系统202包括:加工基部204,密封至加工基部204的真空袋206,以及复合材料235。复合材料235处在加工基部204与真空袋206之间。复合材料235形成限速结构,其用于空气234通过系统202的移动。空气234在系统202中的移动是:空气234从复合材料235的第一面244上的第一压力212到复合材料235的第二面245上的第二压力216的移动。在一些例示例中,复合材料235未固化。
工具面207被构造成对复合材料235进行整形,以形成声学衰减结构的透气复合面片,如图3的透气复合面片302。当工具面207采取可渗透工具面214的形式时,可渗透工具面214被构造成整形复合材料235,以形成声学衰减结构的透气复合面片,如图3的透气复合面片302。在一些例示例中,复合材料235在被放置在可渗透工具面214上之前是非平面的。在这些例示例中,复合材料235可以在被放置在可渗透工具面214上之前被整形。在其它例示例中,复合材料235在使空气234流动之前且在放置网格状芯体258之前由可渗透工具面214来整形。复合材料235可以放置成任何希望的形状或外形。
在这些例示例中,所得透气复合面片具有造成该透气复合面片的渗透性的指定孔隙度。控制空气234通过复合材料235控制了透气复合面片的渗透性。
所得透气复合面片(如图3的透气复合面片302)的渗透性受贯通厚度压差225、复合材料235的表面积238、复合材料235的厚度240、以及穿过复合材料235的空气234的粘度所影响。图2中每个组件的渗透性被认为是,处于在加工基部204与真空袋206之间移动的贯通厚度方向上。
该渗透性根据方程
Figure BDA0001697348450000071
而受贯通厚度压差225的影响,其中“Q”是质量流率226,“k”是渗透性,“A”是复合材料235的表面积238,(pb-pa)是贯通厚度压差225,μ是穿过复合材料235的空气234的粘度,以及“L”是复合材料235的厚度240。可以通过改变贯通厚度压差225来改变所得透气复合面片的渗透性。改变贯通厚度压差225也改变了穿过复合材料235的空气234的量。
在一些例示例中,将贯通厚度压差225施加至复合材料235的步骤包括:通过可渗透工具面214将第一压力212供应至复合材料235的第一面244。在这些例示例中,施加贯通厚度压差225的步骤还包括:将第二压力216供应至复合材料235的第二面245,其中,第一压力212大于第二压力216。
第一压力212延伸穿过处于加工基部204与复合材料235的第一面244之间的系统202的部分。第一压力212存在于离型膜260和可选流动介质247中。第二压力216延伸穿过处于真空袋206与复合材料235的第二面245之间的系统202的一部分。第二压力216存在于多个处理层252、网格状芯体258、以及可选粘合剂246(若有的话)中。
在这些例示例中,第一压力212大于第二压力216迫使空气234通过复合材料235。第一压力212与第二压力216之差产生贯通厚度压差225。改变第一压力212与第二压力216之间的压差改变贯通厚度压差225。改变贯通厚度压差225改变了通过复合材料235发送的空气234的量。改变穿过复合材料235的空气234的量改变了所得透气复合面片(如图3的透气复合面片302)的渗透性。
控制器230控制压力源231或压力调节器233中的至少一个,以改变穿过复合材料235的空气234的量。通过改变第一压力212或第二压力216中的至少一个以改变贯通厚度压差225,来改变空气234的量。
在一些例示例中,将贯通厚度压差225施加至复合材料235的步骤包括:通过接触复合材料235的第一面244的可选流动介质247,将第一压力212供应至复合材料235的第一面244。在这些例示例中,加工基部204可以不具有可渗透工具面214或腔室220。在这些例示例中,加工基部204具有不可渗透的工具面213。在一些例示例中,可选流动介质247进一步分散来自可渗透工具面214的多个孔218的第一压力212。
复合材料235包括纤维织物248和树脂242。纤维织物248采取如下的的织物形式|:其具有所需强度、所需反应性、所需重量、所需编织、所需开放性、所述润湿性的任何类型,从而产生所需渗透性。
纤维织物248可以是编织或非编织垫。在一些例示例中,纤维织物248选自平织、纱罗、斜纹、缎纹或任何其它所需的编织。纤维织物248的开放性也与所得透气复合面片的渗透性有关。
纤维织物248包括任何所需类型的纤维或纤维类型的组合。在一些例示例中,纤维织物248包括玻璃纤维。在一些例示例中,纤维织物248包括芳族聚酰胺(aramid)纤维。在一些例示例中,纤维织物248包括碳纤维并被称为碳纤维织物249。
树脂242是任何所需类型的树脂。在一些例示例中,树脂242是热固性树脂。当树脂242是热固性树脂时,复合材料235可以被称为热固性复合材料。当树脂242是热固性树脂时,加热复合材料235将固化复合材料235,以形成所得透气复合面片,如图3的透气复合面片302。
在一些例示例中,树脂242是热塑性树脂。当树脂242是热塑性树脂时,复合材料235可以被称为热塑性复合材料。当树脂242是热塑性树脂时,加热并随后冷却复合材料235将会巩固复合材料235,以形成所得透气复合面片,如图3的透气复合面片302。
可以基于任何希望材料特性来选择树脂242。可以基于固化时间、固化温度、重量、粘度、或任何其它希望材料特性来选择树脂242。在一些例示例中,复合材料235的树脂在固化期间的最小树脂粘度范围在1至1000泊(Poise)。
在一些例示例中,树脂242是双马来酰亚胺(bismaleimide)。在其它例示例中,树脂242是苯并恶嗪(benzoxazine)。在一些例示例中,树脂242是酚醛树脂。在其它例示例中,树脂242是聚酰亚胺(polyimide)树脂。对于高温应用,聚酰亚胺树脂可能是理想的。
在一些例示例中,树脂242是环氧树脂250。在一些例示例中,环氧树脂250被热熔成膜,并具有很小的流动性(在固化过程中高的最小粘度((high min viscosity))。
纤维织物248包括任何希望数量的层。如果复合材料235中的复合材料层片的数量改变,则目标渗透性将改变。如果复合材料235中需要更多层片,则将使用更高渗透性的织物用于纤维织物248,以保持相同的流率。
复合材料235是在中心具有干纤维的部分浸渍预浸料坯。通过改变复合材料235的树脂含量、纤维织物248的编织风格、纤维织物248的开放性、或复合材料235的浸渍水平264中的至少一个,可以进一步调整(tailored)透气复合面片的最终渗透性。
在一些例示例中,部分浸渍的复合材料236具有处于百分之七十五至百分之九十五的范围内的浸渍水平264。在一些例示例中,部分浸渍复合材料236具有介于百分之二十的重量百分比至百分之四十的重量百分比之间的树脂含量266。
被用于固化复合材料235的系统202还包括多个处理层252。处理层252的数量包括通气器254或离型膜256中的至少一个。多个处理层252具有比所得透气复合面片(如图3的透气复合面片302)更高的渗透性。
在该例示例中,离型膜256和通气器254放置在网格状芯体258上方。离型膜256和通气器254位于网格状芯体258与真空袋206之间。离型膜260也是多个处理层252中的一个。多个加工层252中的离型膜260位于复合材料235和加工基座204之间。网格状芯体258也具有比透气复合面片的所得渗透性更高的渗透性。
网格状芯体258由任何希望材料形成。网格状芯体258具有任何希望形状或设计。在一些例示例中,网格状芯体258采取蜂窝状芯体、方形芯体、三角形芯体、帽状芯体、或具有任何其它所需单元形状中的至少一个的形式。蜂窝状芯体具有横截面形状为六边形的单元格。方形芯体具有横截面形状为方形的单元格。
当在复合材料235的处理期间,系统202中存在网格状芯体258时,在复合材料235的处理期间,将网格状芯体258结合至复合材料235。当在复合材料235的处理期间,系统202中存在网格状芯体258时,处理复合材料235并且将复合材料235结合至网格状芯体258发生在单个制造步骤中。通过在单个制造步骤中将复合材料235结合至网格状芯体258并处理复合材料235,缩减了制造时间。通过在单个制造步骤中将复合材料235结合至网格状芯体258并处理复合材料235,消除了常规分离结合步骤。
当在复合材料235的处理期间网格状芯体258结合至复合材料235时,可以直接在网格状芯体258的壁下方降低渗透性。网格状芯体258的壁可以阻挡复合材料235的、该网格状芯体258的壁所位于的较小表面积。在处理期间,空气234可以围绕网格状芯体258的壁转向。因此,空气234的路径可能受网格状芯体258的形状所影响。
考虑由真空袋206和加工基部204形成的压力室203外部的压力262,来选择贯通厚度压差225。压力262可以被称为环境压力或周围压力。压力262独立于第一压力212和第二压力216。压力262大于第一压力212。
如果包括真空袋206和加工基部204的压力室203在炉中处理,则压力262是大气压力(1atm)。如果包括真空袋206和加工基部204的压力室203在高压釜中处理,则压力262介于大气压与6atm之间。
大于第一压力212的压力262防止真空袋206充气。大于第一压力212的压力262保持网格状芯体258与复合材料235之间的紧密接触,以产生足够强的结构性结合。大于第一压力212的压力262在加工基部204上的复合材料235上保持一力。
在一些例示例中,系统202包括加工基部204和真空袋206。加工基部204在加工基部204的工具面207上具有第一压力212。真空袋206被密封至加工基部204。第二压力216通过真空袋206供应。第一压力212和第二压力216低于真空袋206外部的压力262。
当空气234从加工基部204流向真空袋206时,流出复合材料235的任何树脂242将粘附至网格状芯体258。当空气234从加工基部204流向真空袋206时,减少了对加工基部204的维护。当第一压力212大于第二压力216时,流出复合材料235的任何树脂242将粘附至网格状芯体258。当第一压力212大于第二压力216时,减少了对加工基部204的维护。
如果空气234从真空袋206流向加工基部204,则树脂242可以流入加工基部204中。当第一压力212大于第二压力216时,树脂242可以流入加工基部204中。当树脂242流入加工基部204时,可以存在未描绘的附加组件,以将树脂242保持在压力管线224或压力源231中的至少一个之外。
图2例示的制造环境200不意指暗示针对可以实现例示性实施方式的方式的物理或结构性限制。除了或者代替所示组件,还可以使用其它组件。一些组件可以是可选的。而且,呈现框图来例示一些功能组件。当在例示性实施方式中实现时,这些框中的一个或更多个可以组合、划分,或者组合和划分成不同框。
例如,描绘了可选流动介质247和渗透工具面214两者。在一些例示例中,可能不存在可选流动介质247。在其它例示例中,可以不存在可渗透工具面214和腔室220。
在一些例示例中,存在可选粘合剂246。在存在的情况下,固化可选粘合剂246同时固化复合材料235,连接所得透气复合面片和网格状芯体258。当不存在可选粘合剂246时,树脂242连接所得透气复合面片和网格状芯体258。
在一些例示例中,温度传感器(未描绘)存在于系统202中。温度传感器(未描绘)可以被用于在加热期间监测复合材料235的温度。如果复合材料235是热固性的,则可以在固化工序期间使用温度传感器(未描绘)。
下面转至图3,根据例示性实施方式,描绘了声学衰减结构的例示框图。声学衰减结构300是以框图形式对可以在飞行器100中使用的声学衰减结构的描绘。声学衰减结构300是以框图形式对利用在图2的制造环境200中制造的透气复合面片302所形成的产品的描绘。
透气复合面片302具有任何希望形状或外形。在一些例示例中,用于形成透气复合面片302的复合材料在被放置在加工工具上之前被整形。在其它例示例中,在使空气流动形成透气复合面片302之前,复合材料通过加工工具整形。用于透气复合面片302的形状或外形可以在结合至网格状芯体304之前形成。
声学衰减结构300包括:透气复合面片302、网格状芯体304、以及不可渗透背衬306。透气复合面片302是利用图2的系统202使空气234流过复合材料235的结果的示例。
透气复合面片302不具有任何穿孔。相反的是,透气复合面片302具有指定孔隙度308。指定孔隙度308造成透气复合面片302的渗透性310。指定孔隙度308可以包括不垂直于透气复合面片302的表面的路径。在一些例示例中,指定孔隙度308可能不可见。指定孔隙度308比常规面板的钻孔或冲孔式穿孔的粗糙边缘明显更平滑。
透气复合面片302包括纤维织物312。透气复合面片302还包括树脂314。在一些例示例中,树脂314是环氧树脂316,以使透气复合面片302包括环氧树脂316。
在一些例示例中,透气复合面片302利用透气复合面片302的树脂314结合至网格状芯体304,而不需要任何额外的粘合剂。当网格状芯体304在处理期间结合至透气复合面片302时,可以直接在网格状芯体304的壁下方降低渗透性。网格状芯体304的壁可以阻挡透气复合面片302的、该网格状芯体304的壁所位于的较小表面积。在处理期间,穿过复合材料以生成透气复合面片302的空气可围绕网格状芯体304的壁转向。因此,处理期间的空气的路径可能受网格状芯体304的形状所影响。
在一个非限制例示例中,声学衰减结构300包括:透气复合面片302、网格状芯体304、以及不可渗透背衬306。透气复合面片302具有指定孔隙度308,其中,指定孔隙度308造成透气复合面片302的渗透性310。网格状芯体304利用透气复合面片302的树脂314结合至透气复合面片302,而不需要没有任何额外的粘合剂。不可渗透背衬306连接至网格状芯体304。
当树脂314将透气复合面片302结合至网格状芯体304时,透气复合面片302在接触网格状芯体304时被固化。在这些例示例中,透气复合面片302在诸如图2的系统202的系统中形成,并且存在网格状芯体304。在这些例示例中,在一个制造步骤中执行形成透气复合面片302并且结合至网格状芯体304。
网格状芯体304具有渗透性318。当在形成透气复合面片302的同时,在该系统中将网格状芯体304结合至透气复合面片302时,渗透性318大于渗透性310。当在固化透气复合面片302期间将网格状芯体304结合至透气复合面片302时,网格状芯体304的渗透性318不应在处理期间存在针对贯通厚度压差的阻碍,如图2的贯通厚度压差225。
在一些例示例中,在固化或固结透气复合面片302期间,仅利用树脂314将透气复合面片302结合至网格状芯体304。在其它例示例中,在固化或固结透气复合面片302期间,利用树脂314和可选粘合剂319将透气复合面片302结合至网格状芯体304。
当网格状芯体304在处理期间结合至透气复合面片302时,网格状芯体304可以是所得产品中的网格状芯体258的示例。当网格状芯体304存在于诸如图2的系统202这样的系统中时,在处理复合材料以形成透气复合面片302期间,在处理透气复合面片302期间将网格状芯体304结合至透气复合面片302。当在处理复合材料以形成透气复合面片302期间,在系统中存在网格状芯体304时,处理复合材料并将复合材料结合至网格状芯体304发生在单个制造步骤中。通过在单个制造步骤中将透气复合面片302结合至网格状芯体304并处理复合材料以形成透气复合面片302,缩减了制造时间。通过在单个制造步骤中将复合材料结合至网格状芯体304并处理复合材料以形成透气复合面片302,消除了常规分离结合步骤。
在一些其它例示例中,透气复合面片302在形成透气复合面片302之后被结合至网格状芯体304。在这些例示例中,透气复合面片302在诸如系统202这样的系统中形成,该系统中没有网格状芯体304。在利用该系统形成透气复合面片302之后,在分离制造步骤中,利用可选粘合剂319将透气复合面片302结合至网格状芯体304。
渗透性310可以考虑以下中的至少一种来加以选择:网格状芯体304的类型、网格状芯体304的位置、可选粘合剂319的位置。例如,渗透性310可以考虑以下情况来加以选择:网格状芯体304的壁将阻挡透气复合面片302的内表面的、其中网格状芯体304被粘附至透气复合面片302的较小部分。例如,渗透性310可以大于希望渗透性,以补偿网格状芯体304的壁阻挡透气复合面片302的内表面的较小部分。
透气复合面片302的声阻抗320可具有任何希望值。在一些例示例中,透气复合面片302具有介于四十cgs瑞利(cgs Rayls)与九十cgs瑞利(cgs Rayls)之间的声阻抗320。
当透气复合面片302附接至空气动力学表面时,透气复合面片302具有气动阻力322。透气复合面片302的气动阻力322小于具有与透气复合面片302相同的渗透性414的带有穿孔的复合面片。
由于摩擦,穿孔可以增加气动阻力。透气复合面片302比具有穿孔的复合面片更光滑。增加平滑度减少了气动阻力。透气复合面片302比具有穿孔的复合面片磨穿更小。减少摩擦降低了气动阻力。透气复合面片302的气动阻力322小于具有与透气复合面片302相同的渗透性414的带有穿孔的复合面片。
可以利用任何希望方法将网格状芯体304连接至不可渗透背衬306。如图所绘,利用粘合剂324将网格状芯体304连接至不可渗透背衬306。应用于声学衰减结构300或其内的任何表面处理层(如可选粘合剂319,粘合剂324,涂料,或其它处理层)都被处理以提供希望渗透性。例如,处理层可以利用加热或压力中的至少一种来加工,以在处理层中产生渗透性。
图3中例示的声学衰减结构300不意指暗示针对可以实现例示性实施方式的方式的物理或结构性限制。除了或者代替所示组件,还可以使用其它组件。一些组件可以是可选的。而且,呈现框图来例示一些功能组件。当在例示性实施方式中实现时,这些框中的一个或更多个可以组合、划分,或者组合和划分成不同框。
例如,尽管未描绘,但透气复合面片302包括纤维织物312和树脂314的任何希望数量的层。在一些例示例中,透气复合面片302仅包含一层具有树脂314的纤维织物312。在其它例示例中,透气复合面片302包括一层以上的具有树脂314的纤维织物312。例如,透气复合面片302可以包括两层、三层、四层或四层以上的具有树脂314的纤维织物312。
针对声学衰减结构300的希望结构强度影响纤维织物312和树脂314的希望层数。针对声学衰减结构300的希望重量也影响纤维织物层312和树脂314的希望层数。在飞行器应用方面,声学衰减结构300的重量被期望地最小化。
下面转至图4,根据例示性实施方式,描绘声学衰减结构的例示框图。声学衰减结构400是以框图形式对可以在飞行器100中使用的声学衰减结构的描绘。声学衰减结构400是以框图形式对利用在图2的制造环境200中制造的组件所形成的产品的描绘。
声学衰减结构400包括:透气复合面片402、第一网格状芯体404、透气复合隔板406、第二网格状芯体408、以及不可渗透背衬410。在一些例示例中,透气复合面片402是利用图2的系统202使空气234流过复合材料235的结果的示例。在一些例示例中,透气复合隔板406是利用图2的系统202使空气234流过复合材料235的结果的示例。
透气复合面片402和透气复合隔板406皆具有任何希望形状或外形。在一些例示例中,用于形成透气复合面片402或透气复合隔板406的复合材料在被放置在加工工具上之前被整形。在其它例示例中,在使空气流动以形成透气复合面片402或透气复合隔板406之前,通过加工工具对复合材料进行整形。用于透气复合面片402或透气复合隔板406的形状或外形可以在结合至任何相应网格状芯体(如第一网格状芯体404或第二网格状芯体408)之前形成。
透气复合面片402具有指定孔隙度412。指定孔隙度412造成透气复合面片402的渗透性414。透气复合面片402包括纤维织物416。
透气复合面片402还包括树脂418。在一些例示例中,树脂418是环氧树脂420,以使透气复合面片402包括环氧树脂420。
在一些例示例中,透气复合面片402利用透气复合面片402的树脂418结合至第一网格状芯体404,而不需要任何额外的粘合剂。当树脂418将透气复合面片402结合至第一网格状芯体404时,透气复合面片402在接触第一网格状芯体404时被固化或固结。在这些例示例中,透气复合面片402在诸如图2的系统202这样的系统中形成,并且存在第一网格状芯体404。在这些例示例中,在一个制造步骤中执行形成透气复合面片402并且结合至第一网格状芯体404。
第一网格状芯体404具有渗透性422。当在形成透气复合面片402的同时,在该系统中将第一网格状芯体404结合至透气复合面片402时,渗透性422大于渗透性414。当在固化透气复合面片402期间将第一网格状芯体404结合至透气复合面片402时,第一网格状芯体404的渗透性422不应在处理期间存在针对贯通厚度压差的阻碍,如图2的贯通厚度压差225。
在一些例示例中,在固化或固结透气复合面片402期间,仅利用树脂418将透气复合面片402结合至第一网格状芯体404。在其它例示例中,在固化或固结透气复合面片402期间,利用树脂418和可选粘合剂424将透气复合面片402结合至第一网格状芯体404。
在一些其它例示例中,透气复合面片402在形成透气复合面片402之后被结合至第一网格状芯体404。在这些例示例中,透气复合面片402在诸如系统202这样的系统中形成,该系统中没有第一网格状芯体404。在利用该系统形成透气复合面片402之后,在分离制造步骤中,利用可选粘合剂424将透气复合面片402结合至第一网格状芯体404。
透气复合面片402的声阻抗426可具有任何希望值。在一些例示例中,透气复合面片402具有介于四十cgs瑞利(cgs Rayls)与九十cgs瑞利(cgs Rayls)之间的声阻抗426。
当透气复合面片402附接至空气动力学表面时,透气复合面片402具有气动阻力428。透气复合面片402的气动阻力428小于具有与透气复合面片402相同的渗透性414的带有穿孔的复合面片。
由于摩擦,穿孔可以增加气动阻力。透气复合面片402比具有穿孔的复合面片更光滑。透气复合面片402比具有穿孔的复合面片摩擦更小。减少摩擦降低了气动阻力。透气复合面片402的气动阻力428小于具有与透气复合面片402相同的渗透性414的带有穿孔的复合面片。
在一些例示例中,透气复合隔板406是利用图2的系统202使空气234流过复合材料235的结果的示例。透气复合隔板406具有指定孔隙度430。指定孔隙度430造成透气复合隔板406的渗透性432。透气复合隔板406包括纤维织物434。
透气复合隔板406还包括树脂436。在一些例示例中,树脂436是环氧树脂438,以使透气复合隔板406包括环氧树脂438。
在一些例示例中,透气复合隔板406利用透气复合隔板406的树脂436而结合至第一网格状芯体404,而不需要任何额外的粘合剂。当树脂436将透气复合隔板406结合至第一网格状芯体404时,透气复合隔板406在接触第一网格状芯体404时被固化或固结。在这些例示例中,透气复合隔板406在诸如图2的系统202这样的系统中形成,并且存在第一网格状芯体404。在这些例示例中,形成透气复合隔板406并且结合至第一网格状芯体404在一个制造步骤中执行。在这些例示例中,透气复合面片402不与第一网格状芯体404一起处理。仅透气复合面片402或透气复合隔板06中的一个将与第一网格状芯体404一起处理。
如图所绘,第一网格状芯体404通过粘合剂439连接至透气复合隔板406。如上所述,在一些例示例中,粘合剂439是可选的。在一些其它例示例中,在处理透气复合隔板406之后,使用粘合剂439来连接透气复合隔板406和第一网格状芯体404。在一些例示例中,在处理透气复合隔板406的同时,粘合剂439存在于透气复合隔板406与第一网格状芯体404之间。
当存在诸如可选粘合剂424、粘合剂439、可选粘合剂442或粘合剂444这样的粘合剂时,可以对粘合剂进行处理以改善粘合剂的渗透性。例如,粘合剂439可以在粘附至透气复合隔板406之前成网状。粘合剂439可以利用温度和压力进行网状化。在一些例示例中,网状化粘合剂439在第一网格状芯体404的壁上形成粘合剂珠。在一些例示例中,选择至少一种粘合剂类型或针对可选粘合剂424、粘合剂439、可选粘合剂442、或粘合剂444中的至少一种的粘合剂施加方法,来提供针对该粘合剂的希望渗透性。在一个例示例中,粘合剂可以仅施加至网格状芯体的壁而不是作为板。
透气复合隔板406连接至第二网格状芯体408。在一些例示例中,透气复合隔板406利用透气复合隔板406的树脂436结合至第二网格状芯体408,而不需要任何额外的粘合剂。当树脂436将透气复合隔板406结合至第二网格状芯体408时,透气复合隔板406在接触第二网格状芯体408时被固化或固结。在这些例示例中,透气复合隔板406在诸如图2的系统202这样的系统中形成,并且存在第二网格状芯体408。在这些例示例中,形成透气复合隔板406并且结合至第二网格状芯体408在一个制造步骤中执行。当在固化透气复合隔板406期间将第二网格状芯体408结合至透气复合隔板406时,第二网格状芯体408的渗透性440不应在处理期间存在针对贯通厚度压差的阻碍,如图2的贯通厚度压差225。
在其它例示例中,在固化或固结透气复合隔板406期间,利用树脂436和可选粘合剂442将透气复合隔板406结合至第二网格状芯体408。
在一些其它例示例中,透气复合隔板406在形成透气复合隔板406之后被结合至第二网格状芯体408。在这些例示例中,透气复合隔板406在诸如图2的系统202这样的系统中形成,该系统中没有第二网格状芯体408。在利用该系统形成透气复合隔板406之后,在分离制造步骤中,利用可选粘合剂442将透气复合隔板406结合至第二网格状芯体408。
可以利用任何希望方法将第二网格状芯体408连接至不可渗透背衬410。如图所绘,利用粘合剂444将第二网格状芯体408连接至不可渗透背衬410。
应用于声学衰减结构400或其内的任何表面处理层(如可选粘合剂424、粘合剂439、可选粘合剂442,粘合剂444、涂料或其它处理层)都被处理,以提供希望渗透性。例如,可以利用热或压力中的至少一种来加工处理层,以在处理层中产生渗透性。
可以考虑以下中的至少一种来加以选择渗透性414和渗透性432:第一网格状芯体404的类型、第一网格状芯体404的位置、第二网格状芯体408的类型、或第二网格状芯体408的位置。例如,当第一网格状芯体404在处理后粘附时,渗透性414可以考虑以下情况来加以选择:第一网格状芯体404的壁将阻挡透气复合面片402的内表面的、其中第一网格状芯体404被粘附至透气复合面片402的较小部分。作为另一非限制例,当第二网格状芯体408在处理后粘附时,渗透性432可以考虑以下情况来加以选择:第二网格状芯体408的壁将阻挡透气复合隔板406的内表面的、其中第二网格状芯体408被粘附至透气复合隔板406的较小部分。
图4中例示的声学衰减结构400不意指暗示针对可以实现例示性实施方式的方式的物理或结构性限制。除了或者代替所示组件,还可以使用其它组件。一些组件可以是可选的。而且,呈现框图来例示一些功能组件。当在例示性实施方式中实现时,这些框中的一个或更多个可以组合、划分,或者组合和划分成不同框。
例如,尽管未描绘,但透气复合面片402包括纤维织物416和树脂418的任何希望数量的层。在一些例示例中,透气复合面片402仅包含一层具有树脂418的纤维织物416。在其它例示例中,透气复合面片402包括一层以上的具有树脂418的纤维织物416。例如,透气复合面片402可以包括两层、三层、四层或四层以上的具有树脂418的纤维织物416。
针对声学衰减结构400的希望结构强度影响纤维织物416和树脂418的希望层数。针对声学衰减结构400的希望重量也影响纤维织物层416和树脂418的希望层数。在飞行器应用方面,声学衰减结构400的重量被期望地最小化。
作为另一示例,尽管未描绘,但透气复合隔板406包括纤维织物434和树脂436的任何希望数量的层。在一些例示例中,透气复合隔板406仅包含一层具有树脂436的纤维织物434。在其它例示例中,透气复合隔板406包括一层以上的具有树脂436的纤维织物434。例如,透气复合隔板406可以包括两层、三层、四层或四层以上的具有树脂436的纤维织物434。
针对声学衰减结构400的希望结构强度影响纤维织物434和树脂436的希望层数。针对声学衰减结构400的希望重量也影响纤维织物层434和树脂436的希望层数。在飞行器应用方面,声学衰减结构400的重量被期望地最小化。
下面转至图5,根据例示性实施方式,描绘了用于形成透气复合面片的系统的截面图。系统500是图2的系统202的物理实现。系统500是用于形成图3的透气复合面片302的系统的示例。系统500是用于形成图4的透气复合面片402或透气复合隔板406中的至少一个的系统的示例。
系统500包括:加工基部502、密封至加工基部502的真空袋504、以及第二压力入口506。真空袋504利用任何希望方法密封至加工基部502。如图所绘,真空袋504利用密封剂507密封至加工基部502。
加工基部502具有第一压力入口508,其将第一压力509供应至可渗透工具面510。第二压力入口506通过真空袋504供应第二压力511。如图所绘,第二压力511小于第一压力509。
如图所绘,可渗透工具面510包括多个孔512。如图所绘,腔室513将第一压力509从第一压力入口508递送至多个孔512。可渗透工具面510被配置成,对复合材料514进行整形,以形成声学衰减结构的透气复合面片。
在一些例示例中,复合材料514在被放置在可渗透工具面510上之前是非平面的。在这些例示例中,复合材料514可以在被放置在可渗透工具面510上之前被整形。在其它例示例中,复合材料514在使空气515流动之前且在放置网格状芯体524之前由可渗透工具面510整形。复合材料514可以放置成任何希望的形状或外形。
在一些例示例中,复合材料514是部分浸渍复合材料。当复合材料514是部分浸渍复合材料时,在处理期间可能有标称量的树脂离开复合材料514。当复合材料514是部分浸渍复合材料时,浸渍水平可以调整。可以基于在复合材料514中施加的孔隙量来选择浸渍水平。在一些例示例中,部分浸渍复合材料具有处于百分之七十五至百分之九十五的范围内的浸渍水平。树脂含量也可以调整。在一些例示例中,部分浸渍复合材料具有介于百分之二十的重量百分比至百分之四十的重量百分比之间的树脂含量。
当复合材料514被完全浸渍时,额外的树脂可以在处理期间从复合材料514流出。当第一压力509大于第二压力511时,额外的树脂可以流入网格状芯体524中。
系统500还包括多个处理层516。多个处理层516是图2的多个处理层252的物理实现,包括通气器或离型膜中的至少一个。多个处理层516中的每一个位于真空袋504与加工基部502之间。多个处理层516中的每一个都具有比利用系统500形成的透气复合面片更高的渗透性。图4中每个组件的渗透性被认为处于在加工基部502与真空袋504之间移动的贯通厚度方向上。
通过具有比由固化复合材料514形成的可渗透面片更高的渗透性,多个处理层516不会阻碍空气515流过复合材料514。通过具有比由固化复合材料514形成的可渗透面片更高的渗透性的多个处理层516,复合材料514成为针对第一压力509与第二压力511之间的空气流515的限速层。
如图所绘,系统500在压力517下被处理。压力517是当复合材料514被固化时在炉或高压釜容纳系统500内的压力。压力517大于第一压力509和第二压力511两者。压力517阻止真空袋504充气。
在该例示例中,多个处理层516包括:离型膜518、离型膜520以及通气器522。离型膜518期望地防止来自复合材料514的树脂进入多个孔512。离型膜518还期望地不呈现针对穿过到复合材料514的第一压力509的屏障。离型膜518由具有比所得透气复合面片更高的渗透度的任何希望材料形成。
在该例示例中,网格状芯体524坐置在复合材料514上。压力517使网格状芯体524抵靠复合材料514,以在固化期间产生可接受的结构性结合。
在该例示例中,复合材料514的树脂将所得透气复合面片结合至网格状芯体524。在一些其它例示例中,在复合材料514与网格状芯体524之间将存在可选粘合剂(未描绘),以将所得透气复合面片结合至网格状芯体524。在这个所描绘示例中,透气复合面片的形成和透气复合面片与网格状芯体524的结合均在单一制造工序中进行。
当存在粘合剂(未描绘)时,可以对粘合剂进行处理以改善粘合剂的渗透性。例如,该粘合剂在处理复合材料514之前可以是网状的。在将网格状芯体524放置在复合材料514上之前,可以利用温度和压力将粘合剂(未描绘)网状化。在一些例示例中,网状化粘合剂(未描绘)在网格状芯体524的壁上形成粘合剂珠。
当网格状芯体524在复合材料514的处理期间结合至复合材料514时,可以直接在网格状芯体524的壁下方降低渗透性。网格状芯体524的壁可以阻挡复合材料514的、该网格状芯体524的壁位于其上的较小表面积。在处理期间,空气515可以围绕网格状芯体524的壁转向。
图5中例示的系统500不意指暗示针对可以实现例示性实施方式的方式的物理或结构性限制。除了或者代替所示组件以外,还可以使用其它组件。一些组件可以是可选的。
例如,网格状芯体524可以具有任何希望形状或厚度。在一些例示例中,可能不存在网格状芯体,如网格状芯体524,如在图7和图8中。
作为另一示例,第一压力509可以小于第二压力511,如在图6和图8中。在一些例示例中,第一压力509可以通过诸如流动介质的处理层在系统中递送,如在图7和图8中。
尽管为简单起见未在图5中描绘出,但系统500还包括:控制器、压力调节器、多个压力源、以及多个传感器。控制器、压力调节器、所示多个压力源、以及所示多个传感器用于控制空气515的流动。控制器、压力调节器、所示多个压力源、以及所示多个传感器被用于控制由复合材料514生成的所得透气复合面片的渗透性。控制器、压力调节器、所示多个压力源、以及所示多个传感器被直接或间接地连接至第一压力入口508和第二压力入口506。
下面转至图6,根据例示性实施方式,描绘了用于形成透气复合面片的系统的截面图。系统600是图2的系统202的物理实现。系统600是用于形成图3的透气复合面片302的系统的示例。系统600是用于形成图4的透气复合面片402或透气复合隔板406中的至少一个的系统的示例。
系统600包括:加工基部602,密封至加工基部602的真空袋604,以及第二压力入口606。真空袋604利用任何希望方法密封至加工基部602。如图所绘,真空袋604利用密封剂607密封至加工基部602。
加工基部602具有第一压力入口608,其将第一压力609供应至可渗透工具面610。第二压力入口606通过真空袋604供应第二压力611。如图所绘,第二压力611大于第一压力609。
系统600和图5的系统500大致相同,但空气615沿与图5的空气515相反的方向流动。来自固化复合材料614的额外树脂可以因空气615流向加工基部602而流入加工基部602中。当第一压力609小于第二压力611时,来自固化复合材料614的额外树脂可以流入加工基部602中。
尽管为简单起见未描绘出,但系统600可以包括如下组件,其用于防止额外树脂进入可操作地连接至加工基部602的真空源或其它压力源。尽管为简单起见未描绘出,但当第一压力609小于第二压力611时,在维护期间,可以拆卸加工基部602以,从加工基部602移除额外的树脂。
如图所绘,可渗透工具面610包括多个孔612。如图所绘,腔室613将第一压力609从第一压力入口608递送至多个孔612。可渗透工具面610被配置成,对复合材料614进行整形,以形成声学衰减结构的透气复合面片。在一些例示例中,复合材料614在被放置在可渗透工具面610上之前是非平面的。在这些例示例中,复合材料614可以在被放置在可渗透工具面610上之前被整形。在其它例示例中,复合材料614在使空气615流动之前且在放置网格状芯体624之前由可渗透工具面610整形。复合材料614可以放置成任何希望的形状或外形。
在一些例示例中,复合材料614是部分浸渍复合材料。当复合材料614是部分浸渍复合材料时,在处理期间可能有标称量的树脂离开复合材料614。当复合材料614是部分浸渍复合材料时,浸渍水平可以调整。可以基于在复合材料614中施加的孔隙量来选择浸渍水平。在一些例示例中,部分浸渍复合材料具有处于百分之七十五至百分之九十五的范围内的浸渍水平。树脂含量也可以调整。在一些例示例中,部分浸渍复合材料具有介于百分之二十的重量百分比至百分之四十的重量百分比之间的树脂含量。
当复合材料614完全浸渍时,额外的树脂可以在处理期间从复合材料614流出。当压力609小于压力611时,额外树脂可以流入加工基部602中。
系统600还包括多个处理层616。多个处理层616是图2的多个处理层252的物理实现,包括通气器或离型膜中的至少一个。多个处理层616中的每一个位于真空袋604与加工基部602之间。多个处理层616中的每一个都具有比利用系统600形成的透气复合面片更高的渗透性。图4中每个组件的渗透性被认为处于在加工基部602与真空袋604之间移动的贯通厚度方向上。
通过具有比由固化复合材料614形成的可渗透面片更高的渗透性,多个处理层616不会阻碍空气615流过复合材料614。通过具有比由固化复合材料614形成的可渗透面片更高的渗透性的多个处理层616,复合材料614成为针对第一压力609与第二压力611之间的空气615的流动的限速层。
如图所绘,系统600在压力617下被处理。压力617是当复合材料614被固化时在炉或高压釜容纳系统600内的压力。压力617大于第一压力609和第二压力611两者。压力617阻止真空袋604充气。
在该例示例中,多个处理层616包括:离型膜618、离型膜620以及通气器622。离型膜618期望地防止来自复合材料614的树脂进入多个孔612。离型膜618还期望地不呈现针对穿过到复合材料614的第一压力609的屏障。离型膜618由具有比所得透气复合面片更高的渗透度的任何希望材料形成。
在该例示例中,网格状芯体624坐置在复合材料614上。压力617使网格状芯体624抵靠复合材料614,以在固化期间产生可接受的结构性结合。
在该例示例中,复合材料614的树脂将把所得透气复合面片结合至网格状芯体624。在一些其它例示例中,在复合材料614与网格状芯体624之间将存在可选粘合剂(未描绘),以将所得透气复合面片结合至网格状芯体624。在这个所描绘示例中,透气复合面片的形成和透气复合面片与网格状芯体624的结合均在单一制造工序中进行。
当存在粘合剂(未描绘)时,可以对粘合剂进行处理以改善粘合剂的渗透性。例如,该粘合剂在处理复合材料614之前可以是网状的。在将网格状芯体624放置在复合材料614上之前,可以利用温度和压力将粘合剂(未描绘)网状化。在一些例示例中,网状化的粘合剂(未描绘)在网格状芯体624的壁上形成粘合剂珠。
当网格状芯体624在复合材料614的处理期间结合至复合材料614时,可以直接在网格状芯体624的壁下方降低渗透性。网格状芯体624的壁可以阻挡复合材料614的、该网格状芯体624的壁所位于的较小表面积。在处理期间,空气615可以围绕网格状芯体624的壁转向。
尽管为简单起见未在图6中描绘出,但系统600还包括:控制器、压力调节器、多个压力源、以及多个传感器。控制器、压力调节器、所述多个压力源、以及所述多个传感器被用于控制空气流615。控制器、压力调节器、所述多个压力源、以及所述多个传感器被用于控制由复合材料614生成的所得透气复合面片的渗透性。控制器、压力调节器、所述多个压力源、以及所述多个传感器被直接或间接地连接至第一压力入口608和第二压力入口606。
下面转至图7,根据例示性实施方式,描绘了用于形成透气复合面片的系统的截面图。系统700是图2的系统202的物理实现。系统700是用于形成图3的透气复合面片302的系统的示例。系统700是用于形成图4的透气复合面片402或透气复合隔板406中的至少一个的系统的示例。
系统700包括:加工基部702、密封至加工基部702的真空袋704、以及第二压力入口706。真空袋704利用任何希望方法密封至加工基部702。如图所绘,真空袋704利用密封剂707密封至加工基部702。
第一压力入口708将第一压力709供应至坐置在加工基部702上的流动介质710。第二压力入口706通过真空袋704供应第二压力711。第二压力711小于第一压力709。
如图所绘,加工基部702不透气。第一压力709通过流动介质710递送至复合材料712。
系统700包括多个处理层714。多个处理层714是图2的多个处理层252的物理实现,包括通气器或离型膜中的至少一个。多个处理层714中的每一个都具有比利用系统700形成的透气复合面片更高的渗透性。图7中每个组件的渗透性被认为处于在加工基部702与真空袋704之间移动的贯通厚度方向上。
通过具有比由固化复合材料712形成的可渗透面片更高的渗透性,多个处理层714不会阻碍空气713流过复合材料712。通过具有比由固化复合材料712形成的可渗透面片更高的渗透性的多个处理层714,复合材料712成为针对第一压力709与第二压力711之间的空气流713的限速层。
如图所绘,系统700在压力715下被处理。压力715是当复合材料712被固化时在炉或高压釜容纳系统700内的压力。压力715大于第一压力709和第二压力711两者。压力715阻止真空袋704充气。压力715还保持复合材料712抵靠离型膜716、流动介质710以及工具基部702。压力715施加力,以阻止复合材料712从加工基部702抬离。
在该例示例中,多个处理层714包括:流动介质710、离型膜716、离型膜718以及通气器720。离型膜716期望地防止来自复合材料712的树脂进入流动介质710。离型膜716还期望地不呈现针对穿过到复合材料712的第一压力的屏障。离型膜716由具有比所得透气复合面片更高的渗透度的任何希望材料形成。
在该例示例中,网格状芯体不存在于系统700内。当所得透气复合面片被用于声学衰减结构(如图3的声学衰减结构300)时,所得透气复合面片将利用粘合剂结合至网格状芯体。透气复合隔板面板的形成和透气复合面片与网格状芯体的结合在分离制造工序中进行。
在将具有粘合剂的网格状芯体放置到所得透气复合面片上之前,可以对粘合剂进行加工,以改善粘合剂的渗透性。例如,当形成透气复合面片302并且连接至网格状芯体304在分离步骤中执行时,存在可选粘合剂319。在该例示例中,可选粘合剂319可以在将网格状芯体304放置到图3的透气复合面片302上之前被网状化。在一些例示例中,网状化粘合剂(如可选粘合剂319)在网格状芯体(如网格状芯体304)的壁上形成粘合剂珠。
所得透气复合面片可以被用于声学衰减结构以外的其它产品中。所得透气复合面片可以被用于将从透气层受益的任何产品中。在一个例示例中,所得透气复合面片可以被用于隔板。
尽管所得产品被称为透气复合面片,但该产品可以是任何可渗透复合产品。在一些例示例中,该产品可以替代地被称为透气复合隔板,如透气复合隔板406。
尽管为简单起见未在图7中描绘出,但系统700还包括:控制器、压力调节器、多个压力源、以及多个传感器。控制器、压力调节器、所述多个压力源、以及所述多个传感器被用于控制空气713的流动。控制器、压力调节器、所述多个压力源、以及所述多个传感器被用于控制由复合材料712生成的所得透气复合面片的渗透性。控制器、压力调节器、所述多个压力源、以及所述多个传感器被直接或间接地连接至第一压力入口708和第二压力入口706。
下面转至图8,根据例示性实施方式,描绘了用于形成透气复合面片的系统的截面图。系统800是图2的系统202的物理实现。系统800是用于形成图3的透气复合面片302的系统的示例。系统800是用于形成图4的透气复合面片402或透气复合隔板406中的至少一个的系统的示例。
系统800包括:加工基部802,密封至加工基部802的真空袋804,以及第二压力入口806。真空袋804利用任何希望方法密封至加工基部802。如图所绘,真空袋804利用密封剂807密封至加工基部802。
第一压力入口808将第一压力809供应至坐置在加工基部802上的流动介质810。第二压力入口806通过真空袋804供应第二压力811。如图所绘,第二压力811大于第一压力809。
系统800和图7的系统700大致相同,但空气813沿与图7的空气713相反的方向流动。来自固化复合材料812的额外树脂可以因空气813流向加工基部802而流入加工基部802中。当第一压力809小于第二压力811时,来自固化复合材料812的额外树脂可以流入加工基部802中。
尽管为简单起见未描绘出,但系统800可以包括用于防止额外树脂进入可操作地连接至加工基部802的真空源或其它压力源的组件。尽管为简单起见未描绘出,但当第一压力809小于第二压力811时,在维护期间,可以拆卸加工基部802,以从加工基部802移除额外的树脂。
如图所绘,加工基部802不透气。第一压力809通过流动介质810递送至复合材料812。
系统800包括多个处理层814。多个处理层814是图2的多个处理层252的物理实现,包括通气器或离型膜中的至少一个。多个处理层814中的每一个都具有比利用系统800形成的透气复合面片更高的渗透性。图8中每个组件的渗透性被认为处于在加工基部802与真空袋804之间移动的贯通厚度方向上。
通过具有比由固化复合材料812形成的可渗透面片更高的渗透性,多个处理层814不会阻碍空气流过复合材料812。通过具有比由固化复合材料812形成的可渗透面片更高的渗透性的多个处理层814,复合材料812成为针对第一压力809与第二压力811之间的空气流的限速层。
如图所绘,系统800在压力815下被处理。压力815是当复合材料812被固化时在炉或高压釜容纳系统800内的压力。压力815大于第一压力809和第二压力811两者。压力815保持复合材料812抵靠离型膜816、流动介质810、以及工具基部802。
在该例示例中,多个处理层814包括:流动介质810、离型膜816、离型膜818以及通气器820。离型膜816期望地防止来自复合材料812的树脂进入流动介质810。离型膜816还期望地不呈现针对穿过到复合材料812的第一压力的屏障。离型膜816由具有比所得透气复合面片更高的渗透性的任何希望材料形成。
在该例示例中,网格状芯体不存在于系统800内。当所得透气复合面片被用于声学衰减结构(如图3的声学衰减结构300)时,所得透气复合面片将利用粘合剂结合至网格状芯体。透气复合隔板面板的形成和透气复合面片与网格状芯体的结合在分离制造工序中进行。
在将具有粘合剂的网格状芯体放置到所得透气复合面片上之前,可以对粘合剂进行加工,以改善粘合剂的渗透性。例如,当形成透气复合面片302并且连接至网格状芯体304在分离步骤中执行时,存在可选粘合剂319。在该例示例中,可选粘合剂319可以在将网格状芯体304放置到图3的透气复合面片302上之前被网状化。在一些例示例中,网状化粘合剂(如可选粘合剂319)在网格状芯体(如网格状芯体304)的壁上形成粘合剂珠。
所得透气复合面片可以被用于声学衰减结构以外的其它产品中。所得透气复合面片可以被用于将从透气层受益的任何产品中。在一个例示例中,所得透气复合面片可以被用于隔板。
尽管所得产品被称为透气复合面片,但该产品可以是任何可渗透复合产品。在一些例示例中,该产品可以代替地被称为透气复合隔板,如透气复合隔板406。
尽管为简单起见未在图8中描绘出,但系统800还包括:控制器、压力调节器、多个压力源、以及多个传感器。控制器、压力调节器、所述多个压力源、以及所述多个传感器被用于控制空气813的流动。控制器、压力调节器、所述多个压力源、以及所述多个传感器被用于控制由复合材料812生成的所得透气复合面片的渗透性。控制器、压力调节器、所述多个压力源、以及所述多个传感器被直接或间接地连接至第一压力入口808和第二压力入口806。
图1和图5-图8中所示的不同组件可以与图2-图4中的组件组合,与图2-图4中的组件一起使用,或者这两种情况的组合。另外,图1和图5-图8中的一些组件可以是图2-图4中的采用框形式示出的组件可以怎样实现为物理结构的例示例。
下面转至图9,根据例示性实施方式,描绘了用于形成声学衰减结构的透气复合面片的方法的例示流程图。方法900可以在制造环境200中使用,以利用图2的系统202和复合材料235。方法900可以形成图3的透气复合面片302。方法900可以形成图4的透气复合面片402或透气复合隔板406中的至少一个。方法900可以在图5的系统500、图6的系统600、图7的系统700、或者图8的系统800中执行。
方法900使空气流过复合材料的厚度(操作902)。在一些例示例中,部分浸渍复合材料具有范围在百分之七十五至百分之九十五的浸渍水平和百分之二十的重量百分比与百分之四十的重量百分比之间的树脂含量。在一些例示例中,复合材料的树脂在固化期间的最小树脂粘度范围在1至1000泊(Poise)。
方法900在空气流过复合材料的厚度的同时加热该复合材料,以形成透气复合面片(操作904)。然后,该方法终止。
在一些例示例中,温度传感器被用于在加热期间监测复合材料的温度。当复合材料是热固性材料时,可以在固化工序期间使用温度传感器。
利用方法900形成透气复合面片呈现了超过常规制造穿孔复合材料的优势。在一些例示例中,透气复合面片的气动阻力小于具有与该透气复合面片相同的渗透性的带有穿孔的复合面片。透气复合面片实质上比具有穿孔的复合面片光滑。穿孔是较大的可见孔。透气复合面片因没有穿孔而减少了摩擦。减少摩擦降低了气动阻力。
方法900可以减少制造时间或制造成本中的至少一个。方法900可重复且可控,以生成希望渗透性。可以利用在方法900期间进行的传感器测量来限定利用方法900制造的透气复合面片。
下面,转至图10A和图10B,根据例示性实施方式,描绘了用于形成声学衰减结构的透气复合面片的方法的例示流程图。方法1000可以在制造环境200中使用,以利用图2的系统202和复合材料235。方法1000可以形成图3的透气复合面片302。方法1000可以形成图4的透气复合面片402或透气复合隔板406中的至少一个。方法1000可以在图5的系统500、图6的系统600、图7的系统700、或者图8的系统800中执行。
方法1000向复合材料施加贯通厚度压差,以使空气流动(操作1002)。在方法1000的一些例示例中,向复合材料施加贯通厚度压差的步骤包括以下步骤:通过可渗透工具面向复合材料的第一面施加第一压力;并且向复合材料的第二面施加第二压力(操作1004)。在一些例示例中,第一压力大于第二压力。在其它例示例中,第二压力大于第一压力。在所有例示例中,气流从所述压差中的较大压力到该压差中的较小压力。
在方法1000的一些例示例中,向复合材料施加贯通厚度压差的步骤包括以下步骤:通过接触复合材料的第一面的流动介质,向复合材料的第一面施加第一压力;并且向复合材料的第二面施加第二压力(操作1006)。在一些例示例中,第一压力大于第二压力。在其它例示例中,第二压力大于第一压力。
该方法1000将具有所述压差的第二压力施加至接触复合材料的网格状芯体(操作1008)。在方法1000的一些例示例中,将具有所述压差的第二压力施加至接触复合材料的网格状芯体的步骤包括以下步骤:将具有所述压差的第二压力施加至具有比透气复合面片的渗透性大的渗透性的网格状芯体(操作1010)。
方法1000使空气流过复合材料的厚度(操作1012)。在方法1000的一些例示例中,使空气流过复合材料的厚度在透气复合面片中生成指定孔隙度,其中,该指定孔隙度导致透气复合面片的渗透性(操作1014)。在方法1000的一些例示例中,使空气流过复合材料的厚度的步骤包括以下步骤:使空气流过部分浸渍复合材料(操作1016)。在方法1000的一些例示例中,使空气流过部分浸渍复合材料的步骤包括以下步骤:使空气流过具有范围在百分之七十五至百分之九十五的浸渍水平和百分之二十的重量百分比与百分之四十的重量百分比之间的树脂含量的部分浸渍复合材料(操作1018)。
方法1000在空气流过复合材料的厚度的同时加热该复合材料,以形成透气复合面片(操作1022)。在一些例示例中,温度传感器被用于在加热期间监测复合材料的温度。当复合材料是热固性材料时,可以在固化工序期间使用温度传感器。
在一些例示例中,该复合材料是热固性复合材料,并且该加热步骤可以是固化步骤。在一些例示例中,该复合材料是热塑性复合材料,并且该加热步骤是用于固结热塑性复合材料的受控温度序列的一部分。在方法1000的一些例示例中,在空气流过复合材料的厚度的同时加热该复合材料以形成透气复合面片的步骤生成包括碳纤维织物的透气复合面片(操作1024)。在一些例示例中,在使空气流过复合材料的厚度的同时加热复合材料以形成透气复合面片生成具有这样的气动阻力的透气复合面片,即,该气动阻力小于具有与透气复合面片相同的渗透性的带有穿孔的复合面片(操作1026)。
方法1000在加热期间监测贯通厚度压差(操作1028)。方法1000在加热期间监测质量流率(操作1030)。方法1000改变贯通厚度压差以改变透气复合面片的渗透性(操作1032)。方法1000改变流过复合材料厚度的空气量,以修改透气复合面片的渗透性(操作1034)。在方法1000的一些例示例中,该渗透性根据Darcie定律受贯通厚度压差的影响,
Figure BDA0001697348450000291
其中“Q”是质量流率,“k”是渗透性,“A”是复合材料的表面积,(pb-pa)是贯通厚度压差,μ是穿过复合材料的空气的粘度,以及“L”是复合材料的厚度(操作1036)。
下面转至图11,根据例示性实施方式,描绘了用于形成连接至网格状芯体的透气复合面片的方法的例示流程图。方法1100可以在制造环境200中使用,以利用图2的系统202和复合材料235。方法1100可以形成图3的透气复合面片302。方法1100可以形成图4的透气复合面片402或透气复合隔板406中的至少一个。方法900可以在图5的系统500、图6的系统600、图7的系统700、或者图8的系统800中执行。
方法1100使空气流过复合材料的厚度和与该复合材料接触的网格状芯体(操作1102)。方法1100在空气流过复合材料的厚度的同时加热复合材料,以形成连接至网格状芯体的透气复合面片(操作1104)。然后,该工序终止。
在一些例示例中,温度传感器被用于在加热期间监测复合材料的温度。当复合材料是热固性材料时,可以在固化工序期间使用温度传感器。
下面转至图12,根据例示性实施方式,描绘了用于形成连接至网格状芯体的透气复合面片的方法的例示流程图。方法1200可以在制造环境200中使用,以利用图2的系统202和复合材料235。方法1200可以形成图3的透气复合面片302。方法1200可以形成图4的透气复合面片402或透气复合隔板406中的至少一个。方法900可以在图5的系统500、图6的系统600、图7的系统700、或者图8的系统800中执行。
方法1200使空气流过复合材料的厚度和与该复合材料接触的网格状芯体(操作1202)。方法1200向复合材料施加贯通厚度压差,以使空气流动(操作1204)。在一些例示例中,向复合材料施加贯通厚度压差的步骤包括以下步骤:通过可渗透工具面向复合材料的第一面施加第一压力;并且向复合材料的第二面施加第二压力(操作1206)。在一些例示例中,第一压力大于第二压力。
在一些例示例中,向复合材料施加贯通厚度压差的步骤包括以下步骤:通过接触复合材料的第一面的流动介质,向复合材料的第一面施加第一压力;并且向复合材料的第二面施加第二压力(操作1208)。在一些例示例中,第一压力大于第二压力。在一些例示例中,第二压力大于第一压力。
方法1200在空气流过复合材料的厚度的同时加热复合材料,以形成连接至网格状芯体的透气复合面片(操作1210)。在一些例示例中,温度传感器被用于在加热期间监测复合材料的温度。当复合材料是热固性材料时,可以在固化工序期间使用温度传感器。
在一些例示例中,方法1200改变流过复合材料厚度的空气速率,以改变透气复合面片的渗透性(操作1212)。方法1200在加热期间监测贯通厚度压差(操作1214)。方法1200在加热期间监测质量流率,其中,改变流过复合材料厚度的空气速率基于贯通厚度压差或质量流率中的至少一个来进行(操作1216)。
不同地描绘的实施方式中的流程图和框图在例示性实施方式中例示了装置和方法的一些可能实现的架构、功能以及操作。在这点上,流程图或框图中的每一个框都可以表示模块、区段、功能、和/或操作或步骤的一部分。
在例示性实施方式的一些另选实现中,这些框中提到的功能或多个功能可以出现在图中所提到的次序之外。例如,在一些情况下,根据所涉及的功能,接连示出的两个框可以大致同时执行,或者这些框有时可以按逆序执行。而且,除了流程图或框图中的所示的框以外,还可以添加其它框。在一些例示例中,一些框可以去除或者可选。
在一些例示例中,方法900还包括以下步骤:向复合材料施加贯通厚度压差,以使空气流动。在一些例示例中,方法900还包括以下步骤:将贯通厚度压差施加至接触复合材料的网格状芯体。在这些例示例中,网格状芯体的渗透性大于复合面片的渗透性。
在一些例示例中,方法900还包括以下步骤:在加热期间监测贯通厚度压差,在加热期间监测质量流率,以及改变贯通厚度压差以改变透气复合面片的渗透性。
在一些例示例中,向复合材料施加贯通厚度压差的步骤包括以下步骤:通过可渗透工具面向复合材料的第一面施加第一压力,并且向复合材料的第二面施加第二压力,其中,第一压力大于第二压力。在一些例示例中,向复合材料施加贯通厚度压差的步骤包括以下步骤:通过接触复合材料的第一面的流动介质,向复合材料的第一面施加第一压力,并且向复合材料的第二面施加第二压力,其中,第一压力大于第二压力。
渗透性根据Darcie定律受贯通厚度压差的影响,
Figure BDA0001697348450000311
其中“Q”是质量流率,“k”是渗透性,“A”是复合材料的表面积,(pb-pa)是贯通厚度压差,μ是穿过复合材料的空气的粘度,以及“L”是复合材料的厚度。
在一些例示例中,方法900还包括以下步骤:在加热期间监测质量流率,并且改变流过厚度的空气量以修改透气复合面片的渗透性。在一些例示例中,通过改变施加至该系统的压力来改变空气量。
在一些例示例中,方法1100改变流过复合材料厚度的空气速率以改变透气复合面片的渗透性。方法1100在加热期间监测贯通厚度压差;并且在加热期间监测质量流率。其中,改变流过复合材料厚度的空气速率基于贯通厚度压差或质量流率中的至少一个来进行。方法1100向复合材料施加贯通厚度压差,以使空气流动。在一些例示例中,向复合材料施加贯通厚度压差的步骤包括以下步骤:通过可渗透工具面向复合材料的第一面施加第一压力;并且向复合材料的第二面施加第二压力。在一些例示例中,第一压力大于第二压力。
在一些例示例中,向复合材料施加贯通厚度压差的步骤包括以下步骤:通过接触复合材料的第一面的流动介质,向复合材料的第一面施加第一压力;并且向复合材料的第二面施加第二压力。在一些例示例中,第一压力大于第二压力。在一些例示例中,第二压力大于第一压力。
可以在如图13所示飞行器制造和保养方法1300和如图14所示飞行器1400的背景下对本公开的例示性实施方式进行描述。首先转至图13,根据例示性实施方式,描绘了飞行器制造保养方法的例示图。在预生产期间,飞行器制造和保养方法1300可以包括:图14中的飞行器1400的规范和设计1302以及物资采购1304。
在生产期间,进行飞行器1400的部件和子组件制造1306以及系统集成1308。此后,飞行器1400可以经历认证和交付1310,以便付诸使用1312。当处于消费者使用中1312时,飞行器1400被安排例行维护和保养1314,其可以包括:修改、重新配置、整修、或者其它维护和保养。
飞行器制造和保养方法1300的每一个工序都可以通过系统集成商、第三方、和/或运营商来执行或完成。在这些示例中,运营商可以是消费者。出于本描述的目的,系统集成商可以无限制地包括任何数量的飞行器制造商和主系统分包商;第三方可以无限制地包括任何数量的厂商、分包商、以及供应商;而运营商可以是航线、租赁公司、军事实体、保养机构等。
下面,参照图14,描绘了可以实现例示性实施方式的飞行器的例示图。在这个示例中,飞行器1400通过图13中的飞行器制造和保养方法1300来生产,并且可以包括:具有多个系统1404和内部1406的机体1402。系统1404的示例包括以下中的一个或更多个:推进系统1408、电气系统1410、液压系统1412、以及环境系统1414。可以包括任何数量的其它系统。尽管示出了航天示例,但可以将不同的例示性实施方式应用至诸如汽车工业这样的其它工业。
在此具体实施的装置和方法可以在飞行器制造和保养方法1300的至少一个阶段期间加以采用。如在此使用的,当与列表项目一起使用时,短语“至少一个”意指可以使用列出项目中的一个或更多个的不同组合,并且可以需要列表中的每一个项目中的仅一个。换句话说,“…中的至少一个”意指项目的任何组合,而项目数可以根据列表使用,但不需要列表中的所有项目。该项目可以是特殊物体、事物或类别。
例如,“项目A、项目B、或项目C中的至少一个”可以无限制地包括项目A,项目A和项目B,或项目B。该示例还可以包括项目A、项目B、以及项目C,或项目B和项目C。当然,可以提出这些项目的任何组合。在其它示例中,“…中的至少一个”例如可以是,但不限于项目A中的两个,项目B中的一个,和项目C中的十个;项目B中的四个和项目C中的七个;或者其它合适组合。
一个或更多个例示性实施方式可以在图13的部件和子组件制造1306、系统集成1308、或者维护和保养1314中的至少一个期间加以使用。例如,图2的系统202可以在部件和子组件制造1306期间使用,以加热并且加工图2的复合材料235。图3的透气复合面片302可以利用图9的方法900、图10A和10B的方法1000、图11的方法1100、或者图12的方法1200,在部件和子组件制造1306期间形成。包括透气复合面片302的声学衰减结构300可以在系统集成1308期间连接至飞行器1400。图2的系统202可以被用于形成在图13的维护和保养1314期间所使用的替换组件。
图3的声学衰减结构300可以被用于衰减由推进系统1408产生的声音。在一些例示例中,图3的声学衰减结构300可以被用于衰减在内部1406内产生的声音。图3的声学衰减结构300可以被附接至机身1402以通过系统1404中的任一个来衰减声音。
这些例示例呈现具有透气复合面片的声学衰减面板。透气复合面片通过在加热期间中使空气连续流过复合材料而形成。
中间含有干纤维的部分浸渍预浸料坯具有少量流动的树脂(固化过程中针对热固性物质的高min粘度)。可以使用这些材料特征来设计进入织物层压板或透气复合面片的受控量的开放孔隙度。
在一个例示例中,为了实现控制量的开放孔隙度,在层压板的贯通厚度方向上产生真空压差,确保在加热和加工(如固化)期间空气始终流过面板。
在加工(如固化或固结)期间使用横跨多孔织物的压差,允许在制造关键声学性能参数期间进行直接控制和监测。在一些例示例中,通过利用在线质量流/压力传感器来控制渗透性。商业可获的质量流/压力传感器的一个示例是来自Convergent ManufacturingTechnologies,Inc的COHO系统。这些流量传感器允许在加热工序期间直接测量透气性。这些传感器还允许进行真空袋泄漏检测。在加热工序期间使用横跨多孔织物的差压还可以降低声学衰减结构的制造成本。
这些例示例导致声学结构中没有明显的孔。这些例示例导致空气动力学平滑的复合面片。用于形成声学结构所用多孔饰面材料的这种方法将是空气动力学平滑的。
这些例示例可以消除典型常规声学结构中的三个传统固化步骤中的一个。在一些例示例中,透气复合面片在同一固化步骤中固化并结合至网格状芯体。提供减少固化步骤数,这些例示例可以减少总体制造时间。
这些例示例还改善了声学特性。例如,这些例示例呈现了与常规穿孔面板相比很少依赖于声音环境和掠流场的强度的声学阻抗。因此,这些例示例在宽范围的发动机功率设置上提供更好的声学衰减。
为了实现控制量的开放孔隙度,在层压板的贯通厚度方向上产生真空压差,确保在加热期间空气始终流过面板。另外可以通过改变部分浸渍复合材料中存在的树脂含量来改变透气复合面片的渗透性/孔隙度。
在一个例示例中,将利用中空工具和复合材料的底部和顶部上的调节真空压力来形成贯通厚度压差。通过利用在线质量流/压力传感器来控制渗透性。这些流量传感器允许在加热工序期间直接测量透气性。
本发明还在下面的条款中加以引用,这些条款不会与权利要求书混淆。
A1.一种方法,该方法包括以下步骤:
使空气(234)流过复合材料(235)的厚度(240);以及
在使空气(234)流过所述复合材料(235)的厚度(240)的同时加热所述复合材料,以形成透气复合面片(302或402)。
A2.还提供了根据段落A1的方法,其中,使空气(234)流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)的步骤包括以下步骤:使空气(234)流过部分浸渍复合材料(236)。
A3.还提供了根据段落A2的方法,其中,使空气(234)流过所述部分浸渍复合材料(236)的步骤包括以下步骤:使空气(234)流过以下的部分浸渍复合材料(236),该部分浸渍复合材料(236)具有范围在百分之七十五至百分之九十五的浸渍水平(264)和百分之二十的重量百分比与百分之四十的重量百分比之间的树脂含量(266)。
A4.还提供了根据段落A1的方法,其中,使空气(234)流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)在所述透气复合面片(302或402)中生成指定孔隙度(308或412),其中,所述指定孔隙度(308或412)导致所述透气复合面片(302或402)的渗透性(310或414)。
A5.还提供了根据段落A1的方法,其中,在使空气(234)流过所述复合材料(235)的厚度(240)的同时加热所述复合材料以形成所述透气复合面片(302或402)的步骤生成包括碳纤维织物(249)的所述透气复合面片(302或402)。
A6.还提供了根据段落A4的方法,所述方法还包括以下步骤:
向所述复合材料(235)施加贯通厚度压差(225),以使所述空气(234)流动。
A7.还提供了根据段落A6的方法,所述方法还包括以下步骤:
将具有所述贯通厚度压差(225)的第二压力(216)施加至接触所述复合材料(235)的网格状芯体(258)。
A8.还提供了根据段落A7的方法,其中,将具有所述压差的所述第二压力(216)施加至接触所述复合材料(235)的所述网格状芯体(258)的步骤包括以下步骤:将具有所述压差的所述第二压力(216)施加至具有比所述透气复合面片(302或402)的所述渗透性(310或414)大的渗透性的所述网格状芯体(258)。
A9.还提供了根据段落A6的方法,所述方法还包括以下步骤:
在所述加热期间监测所述贯通厚度压差(225);
在所述加热期间监测质量流率(226);以及
改变所述贯通厚度压差(225),以修改所述透气复合面片(302或402)的所述渗透性(310或414)。
A10.还提供了根据段落A6的方法,其中,向所述复合材料(235)施加所述贯通厚度压差(225)的步骤包括以下步骤:
通过可渗透工具面(214)向所述复合材料(235)的第一面(244)施加第一压力(212);以及
向所述复合材料(235)的第二面(245)施加第二压力(216)。
A11.还提供了根据段落A10的方法,其中,所述第一压力(212)大于所述第二压力(216)。
A12.还提供了根据段落A6的方法,其中,向所述复合材料(235)施加所述贯通厚度压差(225)的步骤包括以下步骤:
通过接触所述复合材料(235)的第一面(244)的流动介质(247),向所述复合材料(235)的所述第一面(244)施加第一压力(212);以及
向所述复合材料(235)的第二面(245)施加第二压力(216)。
A13.还提供了根据段落A12的方法,其中,所述第一压力(212)大于所述第二压力(216)。
A14.还提供了根据段落A6的方法,其中,所述渗透性(310或414)根据Darcie定律而受所述贯通厚度压差(225)的影响,即,
Figure BDA0001697348450000351
其中“Q”是质量流率(226),“k”是所述渗透性(310或414),“A”是所述复合材料(235)的表面积(238),(pb-pa)是所述贯通厚度压差(225),μ是穿过所述复合材料(235)的空气(234)的粘度,以及“L”是所述复合材料(235)的所述厚度(240)。
A15.还提供了根据段落A1的方法,所述方法还包括以下步骤:
在所述加热期间监测质量流率(226);以及
改变流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)的空气(234)的量,以修改所述透气复合面片(302或402)的所述渗透性(310或414)。
A16.还提供了根据段落A1的方法,其中,在使空气(234)流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)的同时加热所述复合材料(235)以形成所述透气复合面片(302或402)的步骤生成具有这样的气动阻力(322或428)的所述透气复合面片(302或402),该气动阻力小于具有与所述透气复合面片(302或402)相同的渗透性(310或414)的带有穿孔的复合面片。
根据本发明另一方面,提供了:
B1.一种系统(202),该系统包括:
压力室(203);
复合材料(235),该复合材料(235)位于所述压力室(203)内,使得所述复合材料(235)充当限速结构,该限速结构用于在所述压力室(203)内的第一压力(212)与所述压力室(203)内的第二压力(216)之间的空气(234)的移动。
B2.还提供了根据段落B1的系统(202),其中,所述复合材料(235)是未固化复合材料。
C1.一种系统(202),该系统(202)包括:
加工基部(204);
真空袋(206),该真空袋被密封至所述加工基部(204);以及
复合材料(235),该复合材料位于所述加工基部(204)与所述真空袋(206)之间,所述复合材料(235)形成限速结构,该限速结构用于空气(234)通过所述系统(202)的移动。
C2.还提供了根据段落C1的系统(202),其中,所述空气(234)在系统(202)中的移动是:空气(234)从所述复合材料(235)的第一面(244)上的第一压力(212)到所述复合材料(235)的第二面(245)上的第二压力(216)的移动。
C3.还提供了根据段落C1的系统(202),其中,所述复合材料(235)是未固化复合材料。
D1.一种系统(202),该系统包括:
加工基部(204),该加工基部在该加工基部(204)的工具面(207)上具有第一压力(212);以及
真空袋(206),该真空袋被密封至所述加工基部(204),其中,通过所述真空袋提供第二压力(216),其中,所述第一压力(212)和所述第二压力(216)低于所述真空袋(206)外部的压力(262)。
D2.还提供了根据段落D1的系统(202),其中,所述工具面(207)是可渗透工具面(214),并且其中,第一压力入口(210)将所述第一压力(212)提供给所述可渗透工具面(214)。
D3.还提供了根据段落D2的系统(202),其中,所述可渗透工具面(214)包括多个孔(218)。
D4.还提供了根据段落D2的系统(202),所述系统还包括多个传感器(222),所述多个传感器(222)连接至压力管线(224),该压力管线(224)连接至所述第一压力入口(210)和第二压力入口(208),其中,所述多个传感器(222)被配置成,通过所述系统(202)来监测贯通厚度压差(225)或质量流率(226)中的至少一个。
D5.还提供了根据段落D1的系统(202),其中,所述第一压力(212)和第二压力(216)被复合材料(235)分隔开。
D6.还提供了根据段落D1的系统(202),其中,所述工具面(207)被配置成,对复合材料(235)进行整形以形成声学衰减结构(300或400)的透气复合面片(302或402),其中,所述透气复合面片(302或402)具有指定孔隙度(318或412)。
D7.还提供了根据段落D6的系统(202),所述系统还包括多个处理层(252),其中,所述多个处理层(252)包括通气器(254)或离型膜(256)中的至少一个,并且其中,所述多个处理层(252)中的每个处理层都具有比所述透气复合面片(302或402)高的渗透性(310或414)。
根据本发明另一方面,提供了:
E1.一种声学衰减结构(300),该声学衰减结构(300)包括:
透气复合面片(302),该透气复合面片具有指定孔隙度(308),其中,所述指定孔隙度(308)导致所述透气复合面片(302)的渗透性(310);
网格状芯体(304),该网格状芯体(304)利用所述透气复合面片(302)的树脂(314)结合至所述透气复合面片(302),而不需要没有任何额外的粘合剂;以及
不可渗透背衬(306),该不可渗透背衬(306)连接至所述网格状芯体(304)。
E2.还提供了根据段落E1的声学衰减结构(300),其中,所述透气复合面片(302)具有介于40cgs瑞利(cgs Rayls)与90cgs瑞利(cgs Rayls)之间的声阻抗(320)。
E3.还提供了根据段落E1的声学衰减结构(300),其中,所述透气复合面片(302)的气动阻力(322)小于具有与所述透气复合面片(302)相同的渗透性(310)的带有穿孔的复合面片。
根据本发明另一方面,提供了:
F1.一种声学衰减结构(400),该声学衰减结构(400)包括:
透气复合面片(402),该透气复合面片(402)具有指定孔隙度(412),其中,所述指定孔隙度(412)导致所述透气复合面片(402)的渗透性(414);
第一网格状芯体(404),该第一网格状芯体连接至所述透气复合面片(402);
透气复合隔板(406),该透气复合隔板连接至所述第一网格状芯体(404),所述透气复合隔板(406)具有指定孔隙度(412),其中,所述指定孔隙度(412)导致所述透气复合隔板(406)的渗透性(414);
第二网格状芯体(408),该第二网格状芯体连接至所述透气复合隔板(406);以及
不可渗透背衬(410),该不可渗透背衬(410)连接至所述第二网格状芯体(408)。
F2.还提供了根据段落F1的声学衰减结构(400),其中,所述透气复合面片(402)具有介于40cgs瑞利(cgs Rayls)与90cgs瑞利(cgs Rayls)之间的声阻抗(426)。
F3.还提供了根据段落F1的声学衰减结构(400),其中,所述透气复合面片(402)包括环氧树脂(420)。
F4.还提供了根据段落F1的声学衰减结构(400),其中,所述透气复合面片(402)利用所述透气复合面片(402)的树脂(418)结合至所述第一网格状芯体(404),而不需要任何额外的粘合剂。
F5.还提供了根据段落F1的声学衰减结构(400),其中,所述透气复合面片(402)的气动阻力(428)小于具有与所述透气复合面片(402)相同的渗透性(414)的带有穿孔的复合面片。
根据本发明另一方面,提供了:
G1.一种方法,该方法包括以下步骤:
使空气(234)流过复合材料(235)的厚度(240)以及与所述复合材料(235)接触的网格状芯体(258);以及
在使空气(234)流过所述复合材料的厚度(240)的同时加热所述复合材料(235),以形成连接至所述网格状芯体(258)的透气复合面片(302或402)。
G2.还提供了根据段落G1的方法,所述方法还包括以下步骤:
改变流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)的空气(234)的量,以改变所述透气复合面片(302或402)的渗透性(310或414)。
G3.还提供了根据段落G2的方法,所述方法还包括以下步骤:
在所述加热期间监测贯通厚度压差(225);以及
在所述加热期间监测质量流率(226),其中,改变流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)的空气(234)的速率基于所述贯通厚度压差(225)或所述质量流率(226)中的至少一个来进行。
G4.还提供了根据段落G1的方法,所述方法还包括以下步骤:
向所述复合材料(235)施加贯通厚度压差(225),以使所述空气(234)流动。
G5.还提供了根据段落G4的方法,其中,向所述复合材料(235)施加所述贯通厚度压差(225)的步骤包括以下步骤:
通过可渗透工具面(214)向所述复合材料(235)的第一面(244)施加第一压力(212);并且
向所述复合材料(235)的第二面(245)施加第二压力(216)。
G6.还提供了根据段落G5的方法,其中,所述第一压力(212)大于所述第二压力(216)。
G7.还提供了根据段落G4的方法,其中,向所述复合材料(235)施加所述贯通厚度压差(225)的步骤包括以下步骤:
通过接触所述复合材料(235)的第一面(244)的流动介质(247),向所述复合材料(235)的所述第一面(244)施加第一压力(212);以及
向所述复合材料(235)的第二面(245)施加第二压力(216)。
G8.还提供了根据段落G7的方法,其中,所述第一压力(212)大于所述第二压力(216)。
不同例示性实施方式的描述已经出于例示和描述的目的而进行了呈现,而非旨在排它或限制于所公开形式的实施方式。本领域普通技术人员应当清楚许多修改例和变型例。而且,与其它例示性实施方式相比,不同的例示性实施方式可以提供不同的特征。选择并描述该实施方式或多个实施方式,以便最佳地说明这些实施方式、实践应用的原理,并且使得本领域普通技术人员能够针对具有如适于预期特定用途的各种修改例的各种实施方式来理解本公开。

Claims (28)

1.一种加工声学衰减结构的方法,该方法包括以下步骤:
向复合材料(235)的第一面(244)施加第一压力(212),并向所述复合材料(235)的第二面(245)施加第二压力(216),以使空气(234)流过所述复合材料(235)的厚度(240),其中,所述第一压力(212)、所述第二压力(216)和所述复合材料(235)位于压力室(203)内;以及
在使空气(234)流过位于所述压力室(203)内的所述复合材料(235)的所述厚度(240)的同时,加热所述复合材料(235),以形成透气复合面片(302或402)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,使空气(234)流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)的步骤包括以下步骤:使空气(234)流过部分浸渍复合材料(236)。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,使空气(234)流过所述部分浸渍复合材料(236)的步骤包括以下步骤:使空气(234)流过以下的部分浸渍复合材料(236),该部分浸渍复合材料(236)具有范围在百分之七十五至百分之九十五的浸渍水平(264)以及在百分之二十的重量百分比至百分之四十的重量百分比之间的树脂含量(266)。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,使空气(234)流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)的步骤在所述透气复合面片(302或402)中生成指定孔隙度(308或412),其中,所述指定孔隙度(308或412)导致所述透气复合面片(302或402)的渗透性(310或414)。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,在使空气(234)流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)的同时加热所述复合材料(235)以形成所述透气复合面片(302或402)的步骤生成包括碳纤维织物(249)的所述透气复合面片(302或402)。
6.根据权利要求1所述的方法,其中:
向所述复合材料(235)的所述第一面(244)施加所述第一压力(212)并向所述复合材料(235)的所述第二面(245)施加所述第二压力(216)的步骤向所述复合材料(235)施加贯通厚度压差(225),以使所述空气(234)流动。
7.根据权利要求6所述的方法,所述方法还包括以下步骤:
将具有所述贯通厚度压差(225)的第二压力(216)施加至与所述复合材料(235)的所述第二面(245)接触的网格状芯体(258)。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,将具有所述压差的所述第二压力(216)施加至与所述复合材料(235)的所述第二面(245)接触的所述网格状芯体(258)的步骤包括以下步骤:将具有所述压差的所述第二压力(216)施加至具有比所述透气复合面片(302或402)的渗透性(310或414)大的渗透性的所述网格状芯体(258)。
9.根据权利要求6所述的方法,所述方法还包括以下步骤:
在所述加热期间监测所述贯通厚度压差(225);
在所述加热期间监测质量流率(226);以及
改变所述贯通厚度压差(225),以修改所述透气复合面片(302或402)的渗透性(310或414)。
10.根据权利要求6所述的方法,其中,向所述复合材料(235)施加所述贯通厚度压差(225)的步骤包括以下步骤:
通过可渗透工具面(214)向所述复合材料(235)的所述第一面(244)施加所述第一压力(212)。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述第一压力(212)大于所述第二压力(216)。
12.根据权利要求6所述的方法,其中,向所述复合材料(235)施加所述贯通厚度压差(225)的步骤包括以下步骤:
通过与所述复合材料(235)的所述第一面(244)接触的流动介质(247),向所述复合材料(235)的所述第一面(244)施加所述第一压力(212)。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述第一压力(212)大于所述第二压力(216)。
14.根据权利要求6所述的方法,其中,渗透性(310或414)根据如下的Darcie定律而受所述贯通厚度压差(225)的影响,即,
Figure FDA0003155861800000021
其中“Q”是质量流率(226),“k”是渗透性(310或414),“A”是所述复合材料(235)的表面积(238),(pb-pa)是所述贯通厚度压差(225),μ是穿过所述复合材料(235)的空气(234)的粘度,以及“L”是所述复合材料(235)的所述厚度(240)。
15.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括以下步骤:
在所述加热期间监测质量流率(226);以及
改变流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)的空气(234)的量,以修改所述透气复合面片(302或402)的渗透性(310或414)。
16.根据权利要求1所述的方法,其中,在使空气(234)流过所述复合材料(235)的所述厚度(240)的同时加热所述复合材料(235)以形成所述透气复合面片(302或402)的步骤生成具有这样的气动阻力(322或428)的所述透气复合面片(302或402),该气动阻力(322或428)小于具有与所述透气复合面片(302或402)相同的渗透性(310或414)的带有穿孔的复合面片。
17.一种加工声学衰减结构的系统(202),该系统(202)包括:
加工基部(204),该加工基部(204)在所述加工基部(204)的工具面(207)上具有第一压力(212);以及
真空袋(206),该真空袋(206)被密封至所述加工基部(204),其中,通过所述真空袋(206)提供第二压力(216),其中,所述第一压力(212)和所述第二压力(216)低于所述真空袋(206)外部的压力(262),
其中,所述加工基部(204)被配置成:
向复合材料(235)的第一面(244)施加所述第一压力(212),并向所述复合材料(235)的第二面(245)施加所述第二压力(216),以使空气(234)流过所述复合材料(235)的厚度(240),其中,所述第一压力(212)、所述第二压力(216)和所述复合材料(235)位于压力室(203)内;以及
在使空气(234)流过位于所述压力室(203)内的所述复合材料(235)的所述厚度(240)的同时,加热所述复合材料(235),以形成透气复合面片(302或402)。
18.根据权利要求17所述的系统(202),其中,所述工具面(207)是可渗透工具面(214),并且其中,第一压力入口(210)将所述第一压力(212)提供给所述可渗透工具面(214)。
19.根据权利要求18所述的系统(202),其中,所述可渗透工具面(214)包括多个孔(218)。
20.根据权利要求18所述的系统(202),所述系统(202)还包括多个传感器(222),所述多个传感器(222)连接至压力管线(224),所述压力管线(224)连接至所述第一压力入口(210)和第二压力入口(208),其中,所述多个传感器(222)被配置成,通过所述系统(202)来监测贯通厚度压差(225)或质量流率(226)中的至少一个。
21.根据权利要求17所述的系统(202),其中,所述第一压力(212)和所述第二压力(216)被复合材料(235)分隔开。
22.根据权利要求17所述的系统(202),其中,所述工具面(207)被配置成,对复合材料(235)进行整形以形成声学衰减结构(300或400)的所述透气复合面片(302或402),其中,所述透气复合面片(302或402)具有指定孔隙度(318或412)。
23.根据权利要求22所述的系统(202),所述系统(202)还包括多个处理层(252),其中,所述多个处理层(252)包括通气器(254)或离型膜(256)中的至少一个,并且其中,所述多个处理层(252)中的每个处理层与所述透气复合面片(302或402)相比具有更高的渗透性(310或414)。
24.一种声学衰减结构(400),该声学衰减结构(400)包括:
透气复合面片(402),该透气复合面片(402)具有指定孔隙度(412),其中,所述指定孔隙度(412)导致所述透气复合面片(402)的渗透性(414);
第一网格状芯体(404),该第一网格状芯体(404)连接至所述透气复合面片(402);
透气复合隔板(406),该透气复合隔板(406)连接至所述第一网格状芯体(404),所述透气复合隔板(406)具有指定孔隙度(412),其中,所述指定孔隙度(412)导致所述透气复合隔板(406)的渗透性(414);
第二网格状芯体(408),该第二网格状芯体(408)连接至所述透气复合隔板(406);以及
不可渗透背衬(410),该不可渗透背衬(410)连接至所述第二网格状芯体(408),
其中,所述透气复合面片(402)通过如下方式形成:
向复合材料(235)的第一面(244)施加第一压力(212),并向所述复合材料(235)的第二面(245)施加第二压力(216),以使空气(234)流过所述复合材料(235)的厚度(240),其中,所述第一压力(212)、所述第二压力(216)和所述复合材料(235)位于压力室(203)内;以及
在使空气(234)流过位于所述压力室(203)内的所述复合材料(235)的所述厚度(240)的同时,加热所述复合材料(235)。
25.根据权利要求24所述的声学衰减结构(400),其中,所述透气复合面片(402)具有介于40cgs瑞利至90cgs瑞利之间的声阻抗(426)。
26.根据权利要求24所述的声学衰减结构(400),其中,所述透气复合面片(402)包括环氧树脂(420)。
27.根据权利要求24所述的声学衰减结构(400),其中,所述透气复合面片(402)利用所述透气复合面片(402)的树脂(418)结合至所述第一网格状芯体(404),而不需要任何额外的粘合剂。
28.根据权利要求24所述的声学衰减结构(400),其中,所述透气复合面片(402)的气动阻力(428)小于具有与所述透气复合面片(402)相同的渗透性(414)的带有穿孔的复合面片。
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