CN109572993A - 复合吸声面板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合吸声面板组件。复合面板组件包括第一弹性膜、第二弹性膜和结构。所述结构具有安装至所述第一弹性膜的第一侧和安装至所述第二弹性膜的第二侧。所述结构包括第一蜂窝层、第二蜂窝层和多个颈部。所述第一蜂窝层具有限定共振腔的分隔壁，所述共振腔被所述第一弹性膜沿着所述第一侧覆盖。所述第二蜂窝层具有限定共振腔的分隔壁，所述共振腔被所述第二弹性膜沿着所述第二侧覆盖。所述颈部布置在所述第一蜂窝层与所述第二蜂窝层之间并连接二者。各颈部限定通道，所述通道流体连接至所述第一蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔以及所述第二蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔。

Description

复合吸声面板组件
技术领域
本公开的实施方式大体涉及复合吸声面板组件，更具体地涉及被构造成吸收可调频范围内的声音以抑制例如诸如飞行器的交通工具的内舱内的噪音的声学结构。
背景技术
因为暴露于高噪音水平可导致听力受损、增加压力并干扰交流，所以在有人存在的各种交通工具以及设施中期望吸声材料。当前一些类型的噪音抑制材料包括有源消声压电材料和无源泡沫及泡沫状材料，但是它们均具有相关的缺点。例如，对于典型地相对较重且体积大的无源泡沫材料，关心的是重量和空间。安设在诸如飞行器的某些交通工具内的重泡沫可能导致燃料消耗增加以及操作效率降低。无源泡沫材料的另一缺点在于，材料典型地未设计成吸收针对某些应用感兴趣的频率范围的声音。基于压电的系统相比于泡沫可以较小且/或较轻，但是需要诸如电气部件、电路和电源的硬件。基于压电的系统通常比无源泡沫更复杂并且制造、安设、操作、故障检修和修复的成本更高，并且系统的可靠性也可能是问题。
发明内容
对于有效地抑制感兴趣频率范围内的噪音并可安设在诸如飞行器的交通工具内的吸声面板存在需求。对于构造这样的吸声面板的有效途径存在需求。
考虑到这些需求，本公开的某些实施方式提供了一种被构造成吸收声音的复合面板组件。该复合面板组件包括第一弹性膜、第二弹性膜和结构(例如声学元结构)。所述结构具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧。所述第一侧安装至所述第一弹性膜。所述第二侧安装至所述第二弹性膜。所述结构包括第一蜂窝层、第二蜂窝层和多个颈部。所述第一蜂窝层具有限定共振腔的分隔壁，所述共振腔被所述第一弹性膜沿着所述结构的所述第一侧覆盖。所述第二蜂窝层具有限定共振腔的分隔壁，所述共振腔被所述第二弹性膜沿着所述结构的所述第二侧覆盖。所述颈部布置在所述第一蜂窝层与所述第二蜂窝层之间并连接二者。各颈部限定通道，所述通道流体连接至所述第一蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔以及所述第二蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔。
在至少一个实施方式中，所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层的所述共振腔是六边形腔，并且各六边形腔均由六个分隔壁限定。可选的是，所述分隔壁在相邻分隔壁之间的长度介于约1mm和约6mm之间。
在一个或多个实施方式中，所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层均包括限定相应共振腔的内端的相应基壁。所述颈部在所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层的两个基壁之间延伸并连接两个基壁。各所述基壁均限定贯穿的孔隙，所述孔隙与所述颈部的所述通道对准以通过所述通道将所述第一蜂窝层的所述共振腔流体连接至所述第二蜂窝层的所述共振腔。
在至少一个实施方式中，所述第一弹性膜和所述第二弹性膜中的每一个在内表面和外表面之间的厚度均介于约0.1mm和约1.0mm之间。所述颈部可以具有介于约0.2mm和约2mm之间的长度。所述结构在所述第一侧和所述第二侧之间可以具有介于约5mm和约30mm之间的高度。
本公开的某些实施方式提供了一种制造复合吸声面板组件的方法，该方法包括形成具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧的结构。所述结构包括具有限定共振腔的分隔壁的第一蜂窝层、具有限定共振腔的分隔壁的第二蜂窝层以及多个颈部，所述多个颈部布置在所述第一蜂窝层与所述第二蜂窝层之间并连接所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层。各颈部限定通道，所述通道流体连接至所述第一蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔以及所述第二蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔。所述方法包括将第一弹性膜安装至所述结构的所述第一侧。所述第一弹性膜覆盖所述第一蜂窝层的所述共振腔的外端。所述方法包括将第二弹性膜安装至所述结构的所述第二侧。所述第二弹性膜覆盖所述第二蜂窝层的所述共振腔的外端。
本公开的某些实施方式提供了一种被构造成吸收声音的复合面板组件。该复合面板组件包括结构，该结构具有并排布置的多个单元模块。各单元模块包括第一基壁和从所述第一基壁延伸以限定第一共振腔的多个第一分隔壁。所述第一基壁限定所述第一共振腔的内端。各单元模块还具有第二基壁和从所述第二基壁延伸以限定第二共振腔的多个第二分隔壁。所述第二基壁限定所述第二共振腔的内端。所述第二基壁与所述第一基壁间隔开。各单元模块包括颈部，所述颈部在所述第一基壁与所述第二基壁之间延伸并连接所述第一基壁和所述第二基壁。所述颈部限定贯穿的通道，所述通道通过所述第一基壁中的孔隙而流体连接至所述第一共振腔并且通过所述第二基壁中的孔隙而流体连接至所述第二共振腔。
附图说明
在参考附图阅读如下详细描述时将更好地理解本公开的这些和其它特征、方面和优点，其中在整个附图相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1是根据本公开实施方式的复合吸声面板组件的顶部立体图；
图2是根据本公开实施方式的复合面板组件的声学元结构的立体俯视图；
图3是根据本公开实施方式的声学元结构的单元模块以及与单元模块对准的第一和第二弹性膜的部分的分解立体图；
图4是根据本公开实施方式的复合面板组件的一部分的横剖视图；
图5是用于制造根据本公开实施方式的复合吸声面板组件的方法的流程图；
图6示出了根据本公开实施方式的飞行器的立体主视图；以及
图7示出了图6的飞行器的内舱的顶部俯视图。
具体实施方式
当结合附图阅读时会更好地理解前面概述以及某些实施方式的如下详述。如这里所用的，以单数形式叙述并前跟词语“一”或“一个”的元件或步骤应理解为不是必须排除多个元件或步骤。另外，提及“一个实施方式”并不旨在解释为排除存在也结合有所述特征的附加实施方式。此外，除非明确相反描述，“包括”或“具有”具有特定特性的一元件或多个元件的实施方式可以包括不具有该特性的附加元件。
本公开的某些实施方式提供了用于吸声的可扩展的复合面板组件，其可以用在诸如商用飞行器的交通工具中以及用在诸如制造厂、工厂、办公室等的各种设施内。这里描述的实施方式的复合面板组件可以制造成片、膜、壁板等形式，并且可以选择性地定尺寸以覆盖用于噪音抑制的期望区域。
这里在一个或多个实施方式中描述的复合面板组件具有包括布置在两个弹性膜之间的声学元结构的结构建筑。术语“声学元结构”是指如下结构，该结构被设计成基于该结构的特定建筑学而无源地控制、引导和操纵撞击在该结构上的声波。声学元结构可以包括双层蜂窝状空腔，并且两层中的空腔在元结构的颈部内通过小通道互连。两个弹性膜中的每个均横过所述层中的不同层的蜂窝状空腔延伸并将其覆盖。当暴露于声波时，所述膜振动而移入移出蜂窝状空腔。另外，元结构的限定空腔的分隔壁可以由于振动能而弯曲并挠曲。双层中的蜂窝状空腔用作共振腔，并且两个腔之间的互连通道允许元结构作为双亥姆霍兹共振器。
这里描述的复合面板组件的实施方式可以具有被调谐以提供一定期望声学特性的参数。例如，复合面板组件可以在感兴趣的频率范围，例如在存在于飞行器内舱内的低频(例如25-500Hz)和/或在更高的频率提供相对较高的声透射损失。复合面板组件可以被构造成使得有第一频率范围和第二频率范围，在所述第一频率范围中，所述面板组件具有负体积模量，在所述第二频率范围中，所述面板组件具有负质量密度。所述第一和第二频率范围可以重叠以限定其中体积模量和质量密度均为负的“双负”频率范围。复合面板组件在期望的频率范围表现出高的声透射损失和高的吸收系数。
在一个或多个实施方式中，复合吸声面板组件可以由相对成本有效且简单的制造方法制成。例如，可以使用一个或多个聚合物材料经由诸如3D打印等的添加制造过程而组装声学元结构。然后可以将膜结合至元结构的相反第一侧和第二侧。制造过程可高度扩展，并且得到的面板组件可用在大面积噪音屏蔽应用中。例如，面板组件可放在飞行器的内舱内的壁上、飞行器的发动机舱内以环绕发动机(例如整流罩、引擎机舱等)或者可能不期望声音或振动的其它部位。面板组件可选地可以使用耐热材料制成。
另外，可以使面板组件具有专用厚度而不显著影响面板的吸声特性。由此，可以能在给定范围例如在约3mm和约30mm之间选择面板组件的厚度。相对较大范围的允许厚度为在应用内如何实施复合面板组件提供了选择。例如，复合面板组件可以形成为互连面板、片或者施加在平面上的膜或涂层(例如类似于壁纸)。
图1是根据本公开实施方式的复合吸声面板组件100的顶部立体图。复合吸声面板组件100在这里被称为复合面板100和面板100。面板100包括夹在第一弹性膜104与第二弹性膜106之间的声学元结构102。
声学元结构102(这里也简称为结构102或元结构102)具有顶侧108和与顶侧108相反的底侧110。顶侧108安装至第一弹性膜104。底侧110安装至第二弹性膜106。顶侧108可以称为第一侧或第二侧，底侧110可以称为第二侧或第一侧。
尽管可能使用各种空间和方向术语(诸如“顶”、“底”、“上”、“下”、“竖直”等)来描述本公开的实施方式，但应理解仅仅相对于附图中所示的取向来使用这些术语。所述取向可以倒转、旋转或以其他方式改变，使得如果将元结构102翻转180度则顶侧108变为底侧，如果将元结构102枢转90度则顶侧108变为左侧或右侧，等等。
面板100具有从第一弹性膜104的外表面112延伸至第二弹性膜106的外表面114的高度。膜104、106的外表面112、114彼此背离。在所例示实施方式中，由于第一弹性膜104和第二弹性膜106是大体平坦的，因此面板100具有圆盘状。可选的是，在其它实施方式中面板100可以形成为各种其它形状，诸如矩形或正方形片、薄片、膜等。
元结构102包括上蜂窝层116、下蜂窝层118以及介于二者之间的中间空间120。上蜂窝层116和下蜂窝层118均呈现了分布在二维平面中的互连腔室的格子，如图2所示。上蜂窝层116通过中间空间120而与下蜂窝层118间隔开。上蜂窝层116借由横过中间空间120延伸的互连颈部206(图3中所示)而物理连接至下蜂窝层118。上蜂窝层116可以称为第一蜂窝层或第二蜂窝层，下蜂窝层118可以称为第二蜂窝层或第一蜂窝层。
图2是根据一实施方式的面板100的元结构102的立体俯视图。省略了第一弹性膜104以详细地显示元结构102的上蜂窝层116(这里也简称为上层116)。上层116具有限定互连腔室124的蜂窝状格子的分隔壁122。上层116在这里也称为上蜂窝层116。腔室124在二维平面中并排布置。例如，各腔室124在第一弹性膜104与中间空间120(图1所示)之间沿上层116的全部高度延伸。各腔室124包括限定在腔室124的分隔壁122之间的相应共振腔126。在所例示实施方式中，分隔壁122中的多个在相邻腔室124的两个腔126之间延伸并限定这两个腔126的一部分。在例示实施方式中的共振腔126是均由六个分隔壁122限定的六边形空腔。可选的是，在其它实施方式中，共振腔126可以具有不同数量的边。例如，在其它实施方式中，至少一些腔126可以是五边形或八边形。上层116的分隔壁122可以称为第一分隔壁或第二分隔壁。
共振腔126均在外端128和与外端128相反的内端130之间延伸。共振腔126的外端128位于分隔壁122的远侧边缘132处。额外参照图1，分隔壁122的远侧边缘132限定元结构102的顶侧108。共振腔126的内端130接近中间空间120。共振腔126在外端128处敞开。当组装成图1所示的面板100时，第一弹性膜104覆盖上层116的共振腔126的外端128，以包围并密封腔126。
上蜂窝层116包括限定共振腔126的内端130的基壁134。分隔壁122联接至基壁134并从基壁134向远侧边缘132竖直延伸。除了延伸通过基壁134的小孔隙136之外，基壁134大体包围腔126的内端130。各孔隙136与共振腔126中的不同一个共振腔对准。各腔126流体连接至基壁134中的单个孔隙136，使得空气可以传到并经过孔隙136。替代的是，多于一个的孔隙136可以与至少一些共振腔126对准，或者一些共振腔126可以不与基壁134中的任何孔隙136对准。
图1中所示的下蜂窝层118(这里也简称为下层118)可以在设计、尺寸和形状方面与上层116相同或至少基本相似，使得下层118也是互连腔室的蜂窝格子。下层118与上层116呈镜像。例如，中间空间120(图1)被限定在上层116的基壁134与下层118的基壁140(图1)之间。这里将参照图3和图4提供对下蜂窝层118的附加细节。
图3是根据一实施方式的元结构102的单元模块202以及与单元模块202对准的第一和第二弹性膜104、106的部分的分解立体图。元结构102的单元模块202包括上层116的一个腔室124、下层118的一个腔室204和将两个腔室124、204互连的颈部206。下层118的腔室204在设计、尺寸和形状方面与腔室124相同或至少基本相似。例如，这里如果两个构件旨在具有相同的设计、尺寸和形状，即使相同的构件也可以具有不同的缺点或不完美，则认为这两个构件是“相同的”。腔室204包括限定共振腔210(图4中所示)的分隔壁208。在颈部206的相反两端，腔室204与腔室124呈镜像。下层118的分隔壁208可以称为第二分隔壁或第一分隔壁。
单元模块202在顶侧108与底侧110之间沿元结构102的全部高度延伸。例如，分隔壁208的远侧边缘212限定了元结构102的底侧110。
单元模块202是在元结构102内多次重复的结构。例如，可以通过在二维平面内并排嵌合或重复单元模块202而形成元结构102。在图3中为了描述目的，将单元模块202例示为离散单一结构，但如图2所示，单元模块202的腔室124可以一体连接至上层116中的相邻腔室124。例如，尽管图3中未示出，可以有在腔室124的相邻分隔壁122之间的角部214处向外(远离共振腔126)延伸的附加分隔壁122。同样，单元模块202的腔室204可以一体连接至下层118中的相邻腔室(未示出)。
颈部206连接至各腔室124、204并在腔室124、204之间横过中间空间120延伸。例如，颈部206联接至下腔室204的基壁140和上腔室124的基壁134(图2所示)。如图3所示，颈部206具有小于腔室124、204的直径。腔室124、204之间环绕颈部206的中间空间120的容积被空气或其它流体占据。
非限制性实施方式中的元结构102由诸如一种或多种塑料或其它聚合物的聚合物材料组成。在一个实施例中，元结构102由聚酰胺材料组成。在其它实施方式中元结构102可以由诸如金属材料、复合材料、陶瓷等的其它材料组成。例如，使用陶瓷或其它耐热材料构成元结构102可以允许元结构102安装在诸如飞行器发动机附近的高温环境中。
第一弹性膜104和第二弹性膜106可以由橡胶材料组成。这里所用的术语“橡胶材料”包括天然橡胶材料和合成橡胶状材料。膜104、106被构造成由于声波和/或其它压力脉动而相对于元结构102振荡。在其它实施方式中，弹性膜104、106可以由除了橡胶材料之外的材料(例如金属材料、复合材料等)组成。
在一实施方式中，颈部206一体连接至上腔室124和下腔室204二者。由此，可以在上、下腔室124、204的基壁134、140与颈部206之间的可归属为连接界面的界面处不具有接缝。在一个或多个实施方式中，经由诸如3D打印、气相沉积等的添加制造过程来制造元结构102。在添加制造过程中，在共用的制造过程中形成上层116的上腔室124、下层118的下腔室204和颈部206。在添加制造过程中，上层116、下层118和颈部206彼此一体地形成。替代的是，上层116、下层118和颈部206均在不同的过程中形成为单独且离散的构件，并且可以通过在成形之后将构件彼此永久地结合(例如通过粘贴、焊接或铜焊)来实现这些构件之间的一体连接。例如，上层116和下层118可以均通过添加制造过程形成，并且颈部206可以是随后焊接在上层116和下层118之间的模制柱体。诸如铜焊或焊接的永久结合过程将上层116和下层118一体连接至颈部206，而得到单一整件元结构102(相比于在共同的添加制造过程中形成整个元结构102)。
第一弹性膜104可以结合至分隔壁122的远侧边缘132，以将膜104安装至上层116。弹性膜104覆盖共振腔126的外端128以密封共振腔126。可以使用诸如环氧树脂的粘合剂将弹性膜104结合至远侧边缘132。第二弹性膜106可以类似地结合至分隔壁208的远侧边缘212，以将膜106安装至下层118。尽管在图3中将第一弹性膜104和第二弹性膜106显示为尺寸对应于单元模块202的腔室124、204的直径的六边形盘，但所例示的六边形盘可以仅仅是与单元模块202对准的较大膜104、106的段。例如，如图1所示，弹性膜104、106可以覆盖元结构102的整个区域。
上层116中的腔室124的分隔壁122尺寸定为具有在指定范围内的长度216。长度216是在将该分隔壁122连接至相邻分隔壁122的两个角部214之间横过给定分隔壁122延伸的尺寸。在一个或多个实施方式中，分隔壁122的长度216处于约1mm和约6mm之间。在一实施方式中，上层116的所有分隔壁122具有近似相同的长度216。如这里所用的，修饰代表测量的值的术语诸如“近似”和“约”意思是所述测量包括所述值以及位于所述值上下指定阈值范围内的值(可以是所述值的1％、3％或5％)。例如，尺寸偏差可能源于制造和处理中的变化性，并且该偏差被认为落在这里公开的特定范围的范围内。分隔壁122的长度216可以影响复合面板100(图1)的声音吸收质量。因为下层118的腔室204是腔室124的镜像复制，所以腔室204的分隔壁208可以具有与腔室124的分隔壁122相同的尺寸(例如包括长度)。
图4是根据一实施方式的复合面板100的一部分的横剖视图。所例示的部分示出了声学元结构102的一个完整单元模块202以及相邻单元模块202的小段。元结构102的颈部206是中空的并限定了穿过颈部206的通道302。通道302在颈部206的端部处流体连接至共振腔126、210。例如，通道302通过基壁134中的孔隙136而流体连接至上腔室124中的共振腔126。通道302通过基壁140中的孔隙304而流体连接至下腔室204中的共振腔210。通道302在两个共振腔126、210之间提供了横过中间空间120的流体路径。通道302具有比两个共振腔126、210的直径小的直径。元结构102被构造成基于将两个较大腔126、210连接的窄通道302而用作双亥姆霍兹共振器。
第一弹性膜104和第二弹性膜106被构造成响应于压力脉动而相对于元结构102振荡(例如振动)。例如，膜104、106均往复向外(例如远离颈部206)和向内(例如朝向颈部206)运动。当以一定频率振动时，第一膜104和第二膜106可以具有同相位移，并且第一膜104和第二膜106可以具有在其它频率的异相位移。所例示实施方式用幻象(phantom)示出了膜104、106的同相位移的实施例。第一弹性膜104的幻象位移104a远离六边形共振腔126向外隆起，第二弹性膜106的幻象位移106a向内弯曲进入六边形共振腔210。
元结构102的分隔壁122、208也可以被构造成响应于压力脉动而弯曲、挠曲和/或扭曲。例如，上蜂窝层116的分隔壁122的运动可以在相邻六边形共振腔126之间传递振动能，下蜂窝层118的分隔壁208的运动可以在相邻六边形共振腔210之间传递振动能。
复合面板100的物理参数影响复合面板100的声音吸收或声透射损失，包括声透射损失的量级以及所吸收的频率范围。元结构102和膜104、106的参数可以被定制以为期望的吸声特性以及期望的应用调谐复合面板100(例如作为膜或片)。下面给出的各种参数的范围仅仅是非限制性实施例范围。
例如，颈部206具有从上蜂窝层116延伸至下蜂窝层118且介于约0.2mm和约2mm之间的高度310。颈部206的通道302具有也介于约0.2mm和约2mm之间的直径312。上蜂窝层116的分隔壁122可以具有也介于约0.2mm和约2mm之间的厚度314。六边形共振腔126具有限定在平行对置的分隔壁122之间且可以介于约3mm和约12mm之间的直径316。下蜂窝层118的分隔壁208可以具有与分隔壁122相同的厚度314。下蜂窝层118的六边形共振腔210可以具有与腔126相同的直径316。元结构102的基壁134、140可以具有与分隔壁122、208相同或相似的厚度。
在一个非限制性实施例中，颈部206的高度310为约1mm，通道302的直径312为约0.5mm，分隔壁122、208的厚度314为约0.5mm，共振腔126、210的直径316为约7mm。
第一弹性膜104具有厚度318，该厚度限定在膜104的外表面112和与外表面112相反的内表面320之间。厚度318可以介于约0.1mm和约2mm之间。第二弹性膜106具有限定在膜106的外表面114和内表面324之间的厚度322。第二弹性膜106可以与第一弹性膜104相同或至少基本相似，使得厚度322可以与厚度318相同。在非限制性实施例中，膜104、106的厚度318、322为约0.25mm。
元结构102具有从顶侧108延伸至底侧110的高度326。高度326是分隔壁122、208的相应高度、基壁134、140的相应厚度以及颈部206的高度310的累加和。元结构102的高度326可以介于约4mm和约30mm之间。在非限制性实施例中，高度326为约24mm，但是元结构102可以形成为基于复合面板100的应用而具有不同的高度参数。例如，元结构102可以具有约8mm或更少的压缩高度(例如当复合面板100被实施为薄膜状薄板时)。在其它实施方式中，所述高度可以更大(例如当复合面板100被实施为片或自支撑壁板时)。
在一个实验性实施例中，根据图1至图4所示的实施方式构造复合吸声面板，并且对该面板进行实验测试以确定面板的吸声性能。在该实验性实施例中，复合面板的元结构由聚酰胺材料组成，并且两个弹性膜由天然橡胶组成。两个弹性膜均具有0.25mm的厚度。元结构在两个膜之间具有24mm的高度。分隔壁的侧长度为3.5mm，分隔壁的厚度为0.5mm。上下蜂窝层之间的颈部的高度为1mm。颈部的通道的直径为0.5mm。六边形共振腔的直径为7mm。
使用标准阻抗管试验来测量复合面板的声透射损失(STL)。复合面板在25-500Hz的低频率范围具有57dB的平均STL。例如，飞行器的内舱内的乘客可体验到低频率范围。结果表明复合面板比已知的吸声材料在低频率范围提供更好的声音抑制。遍及25-1600Hz的较大频率范围，复合面板具有37dB的测量平均STL。在708Hz和1168Hz观察共振频率，在这些共振频率的吸收系数为0.78和0.91。
还进行了复合面板的模拟。模拟表明通过膜相对于元结构的振动而且还通过由于分隔壁的弯曲和挠曲导致振动能的腔室间耦合而实现了声音减弱。模拟估计出复合面板在1105至1545Hz频率范围具有负有效体积模量。负有效体积模量的原因可能是由元结构的亥姆霍兹共振器以及第一和第二弹性膜的异相运动生成的单极共振。模拟还估计出复合面板在745-1525Hz频率范围内具有负有效动态质量。负有效动态质量的原因可能是因膜的同相运动生成的偶极共振。由此，模拟估计出有两个频率范围重叠的双负区域，在这种情况下介于1105Hz和1525Hz之间。双负区域是指弹性膜的同相和异相运动二者的组合。
通过实验测试和模拟确定出元结构的高度对复合面板的吸声特性有很小影响。因此，可以基于应用定制复合面板的高度而不会显著影响面板的性能。
图5是用于制造根据一实施方式的复合吸声面板的方法400的流程图。由方法400制造的复合吸声面板可以安装在交通工具的内舱中以提供噪音抑制，或者可以靠近噪音发射器例如交通工具的发动机安装。复合吸声面板也可以安装在交通工具之外，例如安装在工厂或家中。方法400可以制造一个或多个图1至图4所示的复合面板100的实施方式。
在402形成声学元结构。声学元结构可以经由添加制造过程形成，但是并不限于经由添加制造形成。添加制造过程可以是3D打印、选择激光烧结、熔化沉积成型等。可以使用诸如聚酰胺等的聚合物材料形成元结构。元结构形成为具有特定结构。例如，元结构包括上蜂窝层和下蜂窝层。各蜂窝层均为包括分隔壁的格子，所述分隔壁在分隔壁之间限定共振腔。例如，在一个或多个实施方式中，上下蜂窝层的共振腔具有六边形截面，使得各共振腔被限定在六个分隔壁之间。上下蜂窝层均包括相应的基壁，分隔壁从基壁延伸。各分隔壁从基壁向分隔壁的远侧边缘延伸。上下蜂窝层彼此成镜像使得基壁彼此靠近，上蜂窝层的分隔壁的远侧边缘限定元结构的顶侧，下蜂窝层的分隔壁的远侧边缘限定元结构的底侧。各共振腔均从相应基壁处的内端向相应分隔壁的远侧边缘处的外端延伸。
颈部布置在上下蜂窝层之间。颈部在上下蜂窝层的基壁之间延伸并将二者连接。上蜂窝层通过颈部连接至下蜂窝层。颈部限定了直径小于共振腔的通道。各通道将上蜂窝层的共振腔之一流体连接至下蜂窝层的共振腔之一。例如，颈部的通道与基壁中的孔隙对准以在共振腔之间提供流体连接。添加制造过程可以在共同地成形过程中形成上蜂窝层、颈部和下蜂窝层，使得元结构的所有三个部分一体形成并且彼此一体连接。
在404，将第一弹性膜安装至元结构的顶侧。弹性膜可以是由橡胶材料、金属材料、复合材料等组成的薄板。可以通过将弹性膜结合至上蜂窝层的分隔壁的远侧边缘而将弹性膜安装至顶侧。可以使用诸如热固化环氧树脂的粘合剂将弹性膜结合至分隔壁。例如，可以通过在热固化环氧树脂处于能流动状态的同时将热固化环氧树脂施加至分隔壁的远侧边缘、然后将弹性膜定位在分隔壁的远侧边缘上来实现安装操作。接着，对组件加热以使环氧树脂固化或凝结，这在膜与分隔壁的远侧边缘之间提供了永久结合。作为使用粘合剂的替代，例如在弹性膜是薄金属板时，可以经由铜焊、焊接等将弹性膜结合至分隔壁。当第一弹性膜安装至顶侧时，膜覆盖并密封上蜂窝层的共振腔的外端。
在406，将第二弹性膜安装至元结构的底侧。第二弹性膜与第一弹性膜可以相同或至少基本相似。可以按着将第一弹性膜安装至上蜂窝层相同或相似的方式，例如经由热固化环氧树脂或其它粘合剂，将第二弹性膜安装至下蜂窝层的分隔壁的远侧边缘。当安装至底侧时，第二弹性膜覆盖并密封下蜂窝层的共振腔的外端。
在用于制造复合吸声面板的替代实施方式中，可以通过模制或添加制造限定单个共振腔的各个腔室而形成元结构。随后将腔室彼此并排固定以限定类似于各上下蜂窝层的腔室格子。由此，各上下蜂窝层可以制造成多个相同子单元的组件，而不是在单个添加制造过程中一体形成的整体结构。
图6示出了根据本公开实施方式的飞行器10的立体主视图。飞行器10包括推进系统12，该推进系统例如可以包括两个涡轮风扇发动机14。可选的是，推进系统12可以包括比图示更多的发动机14。发动机14由飞行器10的机翼16承载。在其它实施方式中，发动机14可以由机身18和/或尾翼20承载。尾翼20也可以支撑水平安定面22和竖直安定面24。飞行器10的机身18限定了内舱。
图7示出了根据本公开实施方式的飞行器10(图6中所示)的内舱30的顶部俯视图。内舱30位于机身18内。例如，一个或多个机身壁件62可以限定内舱30。内舱30包括多个部分或区，包括前部33、头等舱部34、商务舱部36、前厨房站38、经济舱部40(例如扩展经济舱部)、标准经济舱部42和尾部44，其可以包括多个盥洗室和厨房站。应理解，内舱30可以包括比图示更多或更少的部分和区。例如，内舱30可以不包括头等舱，而可以包括比图示更多或更少的厨房站。各部分可以通过舱过渡区46分开，舱过渡区46可以包括舱划分组件。头顶行李箱组件可以遍布内舱30定位。
如图7所示，内舱30包括两个通向尾部44的过道50和52。可选的是，内舱30可以具有比图示更少或更多的过道。例如，内舱30可以包括单个过道，该单个过道延伸穿过内舱30的中心并通向尾部44。内舱30包括成排53的座位54，这些座位横跨内舱30并大体横过过道50和52延伸。座位部的列55、57和59垂直于排53延伸。各座位部可以包括一个或多个座位54。列55、57和59大致平行于过道50和52布置。具体的部分或区可以包括座位部的任何数量的列55、57和59。如图7所示，至少一个区包括座位部的三列55、57和59。但是，各区可以包括多于或少于三列。
内舱30可以包括根据这里描述的一个或多个实施方式形成的复合吸声面板。复合吸声面板可以沿着机身壁件62安装。附加或替代的是，复合吸声面板可以靠近发动机14(图6中所示)定位，以使内舱30隔绝发动机噪音。复合吸声面板可以被构造成吸收并衰减低频噪音以降低内舱30中的发动机噪音水平。
替代的是，代替飞行器，复合吸声面板的实施方式可以被各种其它交通工具使用，例如汽车、公共汽车、机车和火车车厢、海船、宇宙飞船等。
如这里所用的，“被构造成”执行任务或操作的结构、限制或元件按与该任务或操作相对应的方式具体结构形成、构造或适配。为了清楚及避免歧义的目的，仅仅能够被修改以执行任务或操作的对象未“被构造成”执行如这里所用的任务或操作。
应理解，上面描述旨在示例性的而非限制性的。例如，上述实施方式(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，可以进行许多修改以使具体情形或材料适应本公开各种实施方式的教导而不脱离它们的范围。尽管这里所述的尺寸和材料类型旨在限定本公开各种实施方式的参数，但这些实施方式绝非限制性的而是示例实施方式。在浏览了上面描述时许多其它实施方式对于本领域技术人员来说是明了的。因此，本公开各种实施方式的范围应参照所附权利要求连同这些权利要求所赋予的等价物的全部范围来确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“在...中”用作相应术语“包含”和“其中”的易懂英语的等价物。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标号，并不旨在对其对象施加数字要求。此外，后面权利要求的限制并未用装置加功能的格式撰写，并不旨在基于35U.S.C.§112(f)进行解释，除非并且直到这些权利要求限定明确使用用语“用于...的装置”后跟没有进一步结构的功能表述。
该正式说明书使用实施例来公开本公开的各种实施方式，包括最佳实施方式，并且还使得本领域技术人员实施本公开的各种实施方式，包括制造和使用任何装置或系统并执行任何结合的方法。本公开的各种实施方式的可授权范围由权利要求限定，并且可以包括本领域普通技术人员能想到的其它实施例。如果这些其它实施例具有并不区别于权利要求的书面语言的结构元件，或者如果所述实施例包括相对于权利要求的书面语言不具有实质区别的等价结构元件，则所述实施例旨在落入权利要求的范围内。
如下条款描述了进一步方面：
条款组A：
A1.一种复合面板组件，该复合面板组件包括：
第一弹性膜和第二弹性膜；以及
具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧的结构，所述第一侧安装至所述第一弹性膜，所述第二侧安装至所述第二弹性膜，所述结构包括：
第一蜂窝层，该第一蜂窝层具有限定共振腔的分隔壁，所述第一蜂窝层的所述共振腔被所述第一弹性膜沿着所述结构的所述第一侧覆盖；
第二蜂窝层，该第二蜂窝层具有限定共振腔的分隔壁，所述第二蜂窝层的所述共振腔被所述第二弹性膜沿着所述结构的所述第二侧覆盖；和
多个颈部，所述多个颈部布置在所述第一蜂窝层与所述第二蜂窝层之间并连接所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层，各颈部限定相应通道，所述相应通道流体连接至所述第一蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔以及所述第二蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔。
A2.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层的所述共振腔是均由六个所述分隔壁限定的六边形腔。
A3.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层的各所述分隔壁均具有在位于该分隔壁的两侧上的相邻分隔壁之间延伸的长度，各分隔壁的所述长度介于约1mm和约6mm之间。
A4.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述第一弹性膜结合至所述第一蜂窝层的所述分隔壁以密封其共振腔的外端，并且所述第二弹性膜结合至所述第二蜂窝层的所述分隔壁以密封其共振腔的外端。
A5.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述第一弹性膜和所述第二弹性膜均具有与所述结构接合的内表面和背离所述结构的外表面，所述第一弹性膜和所述第二弹性膜均在相应内表面和外表面之间具有介于约0.1mm和约1.0mm之间的厚度。
A6.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述颈部的所述通道具有比所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层的所述共振腔小的直径。
A7.根据前述任一条款的复合面板组件，其中各所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层均包括限定相应共振腔的内端的相应基壁，所述颈部在所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层的两个基壁之间延伸并连接两个基壁，各所述基壁限定贯穿的孔隙，所述孔隙与所述颈部的所述通道对准以通过所述通道将所述第一蜂窝层的所述共振腔流体连接至所述第二蜂窝层的所述共振腔。
A8.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述颈部均在所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层之间具有介于约0.2mm和约2mm之间的高度。
A9.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述结构在所述第一侧和所述第二侧之间具有介于约5mm和约30mm之间的高度。
A10.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述结构包括聚合物材料，并且所述第一弹性膜和所述第二弹性膜包括橡胶材料。
A11.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述结构的所述第一蜂窝层经由所述颈部而一体连接至所述第二蜂窝层。
条款组B：
B1.一种方法，该方法包括：
形成具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧的结构，所述结构包括具有限定共振腔的分隔壁的第一蜂窝层、具有限定共振腔的分隔壁的第二蜂窝层以及多个颈部，所述多个颈部布置在所述第一蜂窝层与所述第二蜂窝层之间并连接所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层，各颈部限定通道，所述通道流体连接至所述第一蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔以及所述第二蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔；
将第一弹性膜安装至所述结构的所述第一侧，所述第一弹性膜覆盖所述第一蜂窝层的所述共振腔的外端；以及
将第二弹性膜安装至所述结构的所述第二侧，所述第二弹性膜覆盖所述第二蜂窝层的所述共振腔的外端。
B2.根据前述任一条款的方法，其中所述第一蜂窝层的所述分隔壁具有限定所述结构的所述第一侧的远侧边缘，并且所述第二蜂窝层的所述分隔壁具有限定所述结构的所述第二侧的远侧边缘，其中安装所述第一弹性膜包括将所述第一弹性膜结合至所述第一蜂窝层的所述分隔壁的所述远侧边缘，并且安装所述第二弹性膜包括将所述第二弹性膜结合至所述第二蜂窝层的所述分隔壁的所述远侧边缘。
B3.根据前述任一条款的方法，其中所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层二者的所述共振腔均具有由六个相应分隔壁限定的六边形截面。
B4.根据前述任一条款的方法，其中安装所述第一弹性膜包括使用热固化环氧树脂将所述第一弹性膜结合至所述结构的所述第一侧，并且安装所述第二弹性膜包括使用热固化环氧树脂将所述第二弹性膜结合至所述结构的所述第二侧。
B5.根据前述任一条款的方法，其中形成所述结构包括将所述颈部的所述通道形成为具有比所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层的所述共振腔小的直径，所述颈部将所述第一蜂窝层的基壁和所述第二蜂窝层的基壁互连。
条款组C：
C1.一种复合面板组件，该复合面板组件包括：
结构，该结构包括并排布置的多个单元模块，各单元模块包括：
第一基壁和从所述第一基壁延伸以限定第一共振腔的多个第一分隔壁，所述第一基壁限定所述第一共振腔的内端；
第二基壁和从所述第二基壁延伸以限定第二共振腔的多个第二分隔壁，所述第二基壁限定所述第二共振腔的内端，所述第二基壁与所述第一基壁间隔开；以及颈部，所述颈部在所述第一基壁与所述第二基壁之间延伸并连接所述第一基壁和所述第二基壁，所述颈部限定贯穿的通道，所述通道通过所述第一基壁中的孔隙而流体连接至所述第一共振腔并且通过所述第二基壁中的孔隙而流体连接至所述第二共振腔。
C2.根据前述任一条款的复合面板组件，该复合面板组件进一步包括：第一弹性膜，该第一弹性膜与所述第一分隔壁的远侧边缘接合并覆盖所述第一共振腔的与其内端相反的外端；和第二弹性膜，该第二弹性膜与所述第二分隔壁的远侧边缘接合并覆盖所述第二共振腔的与其内端相反的外端。
C3.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述第一共振腔具有由六个所述第一分隔壁限定的六边形截面形状，并且所述第二共振腔具有由六个所述第二分隔壁限定的六边形截面形状。
C4.根据前述任一条款的复合面板组件，其中所述结构的相邻单元模块彼此一体连接。

Claims (15)

1.一种复合面板组件(100)，该复合面板组件包括：
第一弹性膜(104)和第二弹性膜(106)；以及
具有第一侧(108)和与所述第一侧相反的第二侧(110)的结构(102)，所述第一侧安装至所述第一弹性膜，所述第二侧安装至所述第二弹性膜，所述结构包括：
第一蜂窝层(116)，该第一蜂窝层具有限定共振腔(126)的分隔壁(122)，所述第一蜂窝层的所述共振腔被所述第一弹性膜沿着所述结构的所述第一侧覆盖；
第二蜂窝层(118)，该第二蜂窝层具有限定共振腔(210)的分隔壁(208)，所述第二蜂窝层的所述共振腔被所述第二弹性膜沿着所述结构的所述第二侧覆盖；和多个颈部(206)，所述多个颈部布置在所述第一蜂窝层与所述第二蜂窝层之间并连接所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层，各颈部限定相应通道(302)，所述相应通道流体连接至所述第一蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔以及所述第二蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔。
2.根据权利要求1所述的复合面板组件(100)，其中所述第一蜂窝层(116)和所述第二蜂窝层(118)的所述共振腔(126,210)均为由六个所述分隔壁(122,208)限定的六边形腔。
3.根据权利要求2所述的复合面板组件(100)，其中所述第一蜂窝层(116)和所述第二蜂窝层(118)的各所述分隔壁(122,208)具有在位于该分隔壁的两侧的相邻分隔壁之间延伸的长度(216)，各分隔壁的所述长度介于约1mm和约6mm之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合面板组件(100)，其中所述第一弹性膜(104)结合至所述第一蜂窝层(116)的所述分隔壁(122)以密封其共振腔(126)的外端(128)，并且所述第二弹性膜(106)结合至所述第二蜂窝层(118)的所述分隔壁(208)以密封其共振腔(210)的外端。
5.根据前述权利要求中任一项所述的复合面板组件(100)，其中所述第一弹性膜(104)和所述第二弹性膜(106)均具有与所述结构(102)接合的内表面(320,324)和背离所述结构的外表面(112,114)，所述第一弹性膜和所述第二弹性膜均在相应内表面和外表面之间具有介于约0.1mm和约1.0mm之间的厚度(318,322)。
6.根据权利要求1所述的复合面板组件(100)，其中所述颈部(206)的所述通道(302)具有比所述第一蜂窝层(116)和所述第二蜂窝层(118)的所述共振腔(126,210)小的直径。
7.根据前述权利要求中任一项所述的复合面板组件(100)，其中所述第一蜂窝层(116)和所述第二蜂窝层(118)均包括限定相应共振腔(126,210)的内端(130)的相应基壁(134,140)，所述颈部(206)在所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层的两个基壁之间延伸并连接这两个基壁，各所述基壁限定贯穿的孔隙(136,304)，所述孔隙与所述颈部的所述通道(302)对准以通过所述通道将所述第一蜂窝层的所述共振腔流体连接至所述第二蜂窝层的所述共振腔。
8.根据前述权利要求中任一项所述的复合面板组件(100)，其中所述颈部(206)均在所述第一蜂窝层(116)和所述第二蜂窝层(118)之间具有介于约0.2mm和约2mm之间的高度(310)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的复合面板组件(100)，其中所述结构(102)在所述第一侧(108)和所述第二侧(110)之间具有介于约5mm和约30mm之间的高度(326)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的复合面板组件(100)，其中所述结构(102)包括聚合物材料，并且所述第一弹性膜(104)和所述第二弹性膜(106)包括橡胶材料。
11.根据前述权利要求中任一项所述的复合面板组件(100)，其中所述结构(102)的所述第一蜂窝层(116)经由所述颈部(206)而一体连接至所述第二蜂窝层(118)。
12.一种方法(400)，该方法包括：
形成具有第一侧(108)和与所述第一侧相反的第二侧(110)的结构(102)，所述结构包括具有限定共振腔(126)的分隔壁(122)的第一蜂窝层(116)、具有限定共振腔(210)的分隔壁(208)的第二蜂窝层(118)以及多个颈部(206)，所述多个颈部布置在所述第一蜂窝层与所述第二蜂窝层之间并连接所述第一蜂窝层和所述第二蜂窝层，各颈部均限定通道(302)，所述通道流体连接至所述第一蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔以及所述第二蜂窝层的所述共振腔中的对应共振腔；
将第一弹性膜(104)安装至所述结构的所述第一侧，所述第一弹性膜覆盖所述第一蜂窝层的所述共振腔的外端(128)；以及
将第二弹性膜(106)安装至所述结构的所述第二侧，所述第二弹性膜覆盖所述第二蜂窝层的所述共振腔的外端。
13.根据权利要求12所述的方法(400)，其中所述第一蜂窝层(116)的所述分隔壁(122)具有限定所述结构(102)的所述第一侧(108)的远侧边缘(132)，并且所述第二蜂窝层(118)的所述分隔壁(208)具有限定所述结构的所述第二侧(110)的远侧边缘(212)，其中安装所述第一弹性膜(104)包括将所述第一弹性膜结合至所述第一蜂窝层的所述分隔壁的所述远侧边缘，并且安装所述第二弹性膜(106)包括将所述第二弹性膜结合至所述第二蜂窝层的所述分隔壁的所述远侧边缘。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中安装所述第一弹性膜(104)包括使用热固化环氧树脂将所述第一弹性膜结合至所述结构(102)的所述第一侧(108)，并且安装所述第二弹性膜(106)包括使用热固化环氧树脂将所述第二弹性膜结合至所述结构的所述第二侧(110)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中形成所述结构(102)包括将所述颈部(206)的所述通道(302)形成为具有比所述第一蜂窝层(116)和所述第二蜂窝层(118)的所述共振腔(126,210)小的直径，所述颈部将所述第一蜂窝层的基壁(134)和所述第二蜂窝层的基壁(140)互连。
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