CN109763899A - 高温声学衬垫 - Google Patents

Abstract

一种耐用的轻质，高温声学CMC衬垫系统。薄陶瓷基质复合材料表皮，也称为面板，形成CMC衬垫系统中的单元的外层，与排气中的热气流形成边界。背板形成单元的相对边界。桁架结构形成在背板和面板之间，并为单元提供强度。当CMC系统代替金属衬垫时，背板厚度增加，使得其约为其代替的衬垫系统的厚度。桁架结构在背板和面板之间延伸，形成通道或体积空间。这些通道或体积空间填充有高温透气声学材料，其衰减在声学范围内由冷却空气传播的声音。

Description

高温声学衬垫

技术领域

本发明涉及一种薄轻结构，更具体地，涉及在一种具有具有吸声能力的薄轻高温材料，其结构具有衰减从噪声源发出的声音的应用。

背景技术

飞行器发动机操作以向飞行器提供动力并提供推力以推进飞行器。空气被吸入发动机的前部并在发动机的压缩机部段中被压缩至高压。空气中的一些在发动机的燃烧器部段中与燃料混合，燃料在所述发动机的燃烧器部段中燃烧。不用于燃烧的空气作为氧提供给机舱，用于冷却发动机的热部段和其它目的。热燃烧气体快速行进通过发动机的涡轮机部段，在所述涡轮机部段处它们用于快速旋转涡轮机。发动机包括至少一个涡轮机部段并且可以包括更多。每个涡轮机部段还包括叶片以引导燃烧的热气流通过涡轮机部段。穿过发动机的热气失去穿过涡轮机的显著动能。涡轮机提供动力以转动发动机的压缩机部段并提供电力。剩余的气体虽然不像它们从燃烧器排出时那样能量很大，但是被引导到排气系统从而提供推力以向前推进飞行器。对于高性能飞行器，当来自涡轮机的废气不足以快速加速飞行器并以期望速度推进飞行器时，可以提供额外的推力。额外的推力由增强器提供，增强器由于其在排气中的位置有时被称为后燃器。增强器将燃料和空气短时间喷射到排气系统中，在所述排气系统处它燃烧以增强由废气提供的推力。燃料的燃烧产生热燃烧气体，涡轮机的操作和废气从发动机排气的排出都产生高水平的噪声。

排气系统利用管道来引导在涡轮机和发动机的后部之间的热燃烧气体。由于燃烧气体的高温，已使用与管道间隔的金属衬垫。衬垫通过一个吊架或多个吊架从管道径向定位。如本文所使用的，径向是指相对于其离发动机中心线的位置的分量的术语。燃烧气体可以达到材料(包括衬垫)的熔化温度以上的温度。因此，衬垫可以涂覆有热障涂层。来自压缩机的冷却空气也在衬垫和管道之间通过以从衬垫的后侧去除热。另外，衬垫设计包括多个孔，所述孔将冷却空气从衬垫和管道之间的区域提供到在热燃烧气体的流动路径中的衬垫的侧面。冷却部件(这里为衬垫)的该方法称为膜冷却或蒸发冷却。

喷气发动机排气系统的衬垫，管道和吊架通常由金属材料制成，所述金属材料是声音的导管。期望的是，尽最大可能程度地减轻由包括排气系统的金属材料传播的声音以限制作为噪声传播到环境的声音。在图2中示出描绘涂覆有薄热障涂层(TBC)16的金属衬垫22的现有技术的排气系统的部分横截面，所述金属衬垫22用吊架10从管道12悬吊。来自发动机(未示出)的风扇部段的冷却空气在管道12和衬垫22之间的通道14中流动。由于在排气中流动的热气18的温度，将超过包括衬垫的材料的熔化温度，但是对于热障涂层16和在通道14中流动的冷却空气，改善了衬垫22的温度能力。然而，在通道14中流动的冷却空气几乎没有衰减地将声音从金属衬垫传递到管道并向外传递。

改善高温衬垫系统性能的最近尝试已导致结合到金属衬垫表面的厚砖状陶瓷结构的发展。尽管这些陶瓷砖提供了一些温度改善和一些声音衰减，但它们对发动机并因此对飞行器提供了显著的重量惩罚，并且可以减小有效排气面积，从而影响发动机性能。另外，用于将这些结构结合到衬垫的结合方法长期在高温下存在问题。而且，这些陶瓷砖缺乏充分减少声音衰减的必要特性。

所需要的是一种具有如下能力的系统：改善排气系统的温度能力，同时衰减由诸如喷气发动机的燃气涡轮发动机产生的一些声音而不增加排气系统的额外重量。这样的系统不仅应当重量轻，而且应当具有高温能力，使得它可以在飞行器发动机的排气部段中使用。优选地，部件设计可以承受高操作温度达到延长的一段时间。如本文所使用的，高操作温度包括超过400°F的温度。

发明内容

提供耐用的轻质高温结构。该结构特别用作衬垫系统或用作排气系统中的衬垫附件，消除了现有技术中使用的吊架和衬垫系统，尽管保留到衬垫系统或当金属衬垫被消除时到管道的附件。当在发动机排气系统中使用时，可以提供在管道和陶瓷衬垫系统之间将冷却空气供应到衬垫系统的通道。当在排气系统中使用时，陶瓷衬垫系统包括形成为多个单元的陶瓷层的复杂布置。每个单元由高温陶瓷材料形成，当固化时，所述高温陶瓷材料形成具有内部体积的高温结构。该体积可以填充有具有吸声能力和高温能力的轻质陶瓷材料。陶瓷衬垫系统覆盖并附接到管道，陶瓷衬垫系统位于管道和废气流动路径之间并从管道悬吊。当保留排气衬垫时，陶瓷衬垫系统也为金属排气衬垫提供热保护。

陶瓷衬垫系统包括面板，背板和在面板和背板之间延伸的桁架结构(trussstructure)。桁架结构为陶瓷衬垫系统提供强度，同时形成填充有轻质多孔材料的多个通道，所述多孔材料可以与声音相互作用以使其衰减。轻质多孔材料允许冷却空气从管道和衬垫之间的冷却空气通道通过，并且通过通道循环以从系统去除热，由此防止衬垫系统内的热积累。通过多孔材料的空气循环也是用于声音衰减的重要特征。由陶瓷基质复合材料(CMC)形成的桁架结构也可以在附接是机械时用作衬垫系统到管道的附接点，衬垫系统的单元通过附接装置附接到管道。桁架结构中的通道的横截面可以基于排气设计而变化，使得避免热积累。通道可以基本上平行于发动机的轴线对准，也就是说，通道和通过通道的冷却空气流动在发动机中从前向后定向，平行于通过排气系统的热废气流动，但是冷却空气流动的方向不限于该方向上的流动。在桁架结构中形成的通道或体积区域填充有纤维，多孔毡或多孔泡沫。

薄陶瓷基质复合材料表皮，也称为面板，形成衬垫系统中的单元的外层，与排气中的热气流形成单元的边界。该系统也包括附加的陶瓷基质复合材料表皮，标识为背板。桁架结构形成在背板和面板之间。当陶瓷衬垫系统替换金属衬垫时，背板厚度增加，使得其约为其替换的衬垫系统的厚度。当背板与金属管道衬垫结合使用时，背板包括2-4层。桁架结构在背板和面板之间延伸，形成通道或体积区域。这些通道或体积区域填充有耐高温的高温纤维、毡或泡沫。

由于与热燃烧气体的相互作用从热传递产生的陶瓷衬垫系统中的任何热积累可以由通过桁架结构引导的冷却空气去除。在管道和陶瓷衬垫系统之间的通道中流动的冷却空气可以通过在背板中提供孔或槽而被引导到陶瓷衬垫系统的单元中，孔或槽将冷却空气从通道提供到多孔陶瓷毡，泡沫或纤维填充通道中。填充有声学多孔泡沫，毡或纤维的通道允许冷却空气移动通过通道，通常从前向后并平行于发动机的轴线。通过衬垫传递的声音由冷却空气运载。冷却空气与多孔声学材料相互作用以衰减由冷却空气传递的声音。如果需要，可以通过面板形成孔，其允许冷却空气离开单元并进入热气流，由此为陶瓷衬垫系统提供蒸发冷却。

通过使用本发明可以减轻排气部段的重量。轻质陶瓷衬垫系统也通过去除吊架和金属衬垫减轻重量，并且通过适当选择材料，能够耐受在排气中经历的温度。本发明的陶瓷系统的使用不限于排气系统，并且可以在发动机的其它部段中或在经历高温操作并且声音通过结构传递的其它结构上使用。具体地，本申请技术方案1涉及一种CMC衬垫系统，其包括：管道；多个单元，每个单元还包括高温结构，在所述结构内具有可填充体积；在声学范围内具有衰减能力的材料，所述材料占据所述结构内的所述可填充体积，以及附接装置，所述附接装置将多个单元的每一个固定到所述管道。

本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的CMC衬垫系统，其中所述附接装置包括机械紧固件系统。

本申请技术方案3涉及根据技术方案2所述的CMC衬垫系统，其中所述机械紧固件系统包括螺栓和垫圈，所述螺栓延伸通过每个单元和所述管道。

本申请技术方案4涉及根据技术方案1所述的CMC衬垫系统，其中所述附接装置包括高温化学粘合剂系统。

本申请技术方案5涉及根据技术方案1所述的CMC衬垫系统，其中通道在所述管道和所述多个单元之间延伸，所述通道形成用于冷却空气的路径。

本申请技术方案6.根据技术方案5所述的CMC衬垫系统，其还包括在所述结构中的第一组孔，用于将冷却空气从所述通道引导到所述多个单元中的单元中。

本申请技术方案7.根据技术方案6所述的CMC衬垫系统，其包括在所述结构中的第二组孔，用于将冷却空气引导到所述单元之外。

本申请技术方案8.根据技术方案1所述的CMC衬垫系统，其中每个单元还包括：陶瓷基质复合面板；陶瓷基质复合背板；以及陶瓷基质复合桁架结构，所述桁架结构在所述面板和所述背板之间延伸，并且形成所述面板和所述背板之间的通道或体积区域，每个单元的所述桁架结构为所述单元提供强度。

本申请技术方案9涉及根据技术方案1所述的CMC衬垫系统，其中占据所述结构内的所述可填充体积在声学范围内具有衰减能力的所述材料包括选自声学纤维，毡，泡沫及其组合的材料。

本申请技术方案10涉及根据技术方案1所述的CMC衬垫系统，其还包括在所述管道和所述多个单元之间的金属衬垫，每个单元粘合地附接到所述金属衬垫。

本申请技术方案11涉及根据技术方案10所述的CMC衬垫系统，其中所述金属衬垫和所述多个单元中的单元包括穿孔，所述穿孔提供来自在所述管道和所述金属衬垫之间延伸的通道的冷却空气的流动路径。

本申请技术方案12涉及根据技术方案1所述的CMC衬垫系统，其中所述结构还包括垫区域，所述垫区域包括多个复合基质板层。

本申请技术方案13涉及根据技术方案1所述的CMC衬垫系统，其中所述陶瓷基质复合面板，所述陶瓷基质复合背板和所述陶瓷基质复合桁架结构包括可耐受至少1800°F的温度的高温陶瓷基质复合材料。

本申请技术方案14涉及根据技术方案1所述的CMC衬垫系统，其中所述高温结构包括Ox-Ox材料。

本申请技术方案15涉及根据技术方案14所述的CMC衬垫系统，其中所述Ox-Ox材料包括高温硅铝酸盐或硅酸盐基质中的硅铝酸盐纤维或硅酸盐纤维。

本申请技术方案16涉及根据技术方案9所述的CMC衬垫系统，其中所述声学纤维是短切纤维，其选自硅铝酸盐纤维，碳化硅纤维，氧化铝-莫来石纤维，不锈钢丝绒，碱土石英棉，多晶棉及其组合。

本申请技术方案17涉及根据技术方案16所述的CMC衬垫系统，其中占据所述可填充体积的声学纤维与选自硅酸盐纤维，硅铝酸盐纤维，玻璃纤维，绝缘纤维及其组合的纤维混合以形成毡，所述毡渗透有基质材料。

本申请技术方案18涉及根据技术方案17所述的CMC衬垫系统，其中所述基质材料选自硅铝酸盐浆料，碳化硅浆料，硅氧烷浆料，硅酸盐浆料及其组合。

本申请技术方案19涉及根据技术方案1所述的CMC衬垫系统，其中具有吸声能力的所述材料还包括多个层，每个层具有不同的预定吸收率。

本申请技术方案20涉及根据技术方案8所述的CMC衬垫系统，其中所述桁架结构包括至少两个蝴蝶结部段，所述至少两个蝴蝶结部段彼此成预选角度延伸并且沿着基板彼此重叠，所述至少两个蝴蝶结部段进一步在所述背板和所述面板之间以预选角度延伸。

本申请技术方案21涉及根据技术方案21所述的CMC衬垫系统，其还包括在所述面板和所述背板之间延伸的侧面，并且其中所述侧面与所述面板和所述背板之间的每个单元内的体积区域填充有声学材料，并且所述桁架结构内的体积区域填充有声学材料。

本申请技术方案22涉及根据技术方案8所述的CMC衬垫系统，其中所述桁架结构包括第一壁和相对的第二壁，陶瓷基质复合材料层从所述第一壁延伸到所述第二壁并以预选角度延伸以接触所述背板，所述陶瓷基质复合材料层形成所述单元内的主通道和邻近所述第一壁和所述第二壁的侧通道，其中所述主通道和每个侧通道填充有具有吸声能力的材料。

本申请技术方案23涉及一种用于形成声学单元的方法，其包括以下步骤：通过铺叠陶瓷基质复合板层，形成具有面板，背板，桁架结构和在所述背板和所述面板之间延伸的至少两个任选侧面的体积；固化所述复合基质复合板层，形成由固化的面板，背板桁架结构和任选侧面界定的体积；烧结所述固化的面板，背板和桁架结构；提供具有吸声能力的声学材料；将所述声学材料插入邻近所述桁架结构的单元体积中，形成组件；以及然后烧结所述组件。

本申请技术方案24涉及根据技术方案23所述的方法，其中所述声学材料包括透气声学纤维，透气声学泡沫和透气声学毡。

本申请技术方案25涉及根据技术方案24所述的方法，其中形成、固化和烧结所述面板，所述背板，所述桁架结构和所述任选侧面的步骤包括将所述面板，所述背板，所述桁架结构和所述任选侧面形成、固化和烧结为单独的部件，并且还包括以下附加步骤：在烧结所述固化的面板，背板，桁架结构和任选侧面的步骤之后，但在插入所述声学材料之前，将所述烧结的桁架结构，背板和至少两个任选侧面与高温陶瓷粘合剂组装并形成包括所述单元内的通道或体积的开放单元结构，以及在插入所述声学材料之后，用高温陶瓷粘合剂将所述烧结的面板粘附到与所述背板相对的组件。

本申请技术方案26涉及根据技术方案24所述的方法，其中提供声学材料的步骤包括提供预选吸收率的声学纤维。

本申请技术方案27涉及根据技术方案26所述的方法，其还包括通过以下方式将所述声学材料形成为包括声学纤维的声学毡的附加步骤：提供预选量的短切声学纤维；将所述短切声学纤维充分混合在皂水溶液中；将所述混合物倒入模具中；任选地向所述混合物中加入消泡剂；将所述混合物在所述模具中干燥以形成多孔毡；用陶瓷基质浆料渗透所述混合物；以及从所述模具去除浆料渗透的纤维混合物。

本申请技术方案28涉及根据技术方案27所述的方法，其还包括将所述浆料渗透的纤维混合物填充到所述单元体积中并在烧结之前固化的步骤。

本申请技术方案29涉及根据技术方案27所述的方法，其中所述模具是与所述桁架结构相邻的通道或体积区域的形式，并且插入的步骤包括在从所述模具去除所述纤维混合物之后用陶瓷粘合剂将浆料渗透的纤维混合物粘附在所述单元体积中。

本申请技术方案30涉及根据技术方案27所述的方法，其还包括将所述浆料渗透的纤维混合物加工成所述单元体积的形状，并且将加工的纤维混合物插入具有陶瓷粘合剂的所述单元体积中。

本申请技术方案31涉及根据技术方案27所述的方法，其中用陶瓷基质浆料渗透所述混合物的步骤包括从由硅铝酸盐浆料，碳化硅浆料，硅氧烷浆料，硅酸盐浆料及其组合组成的组中选择基质材料。

本申请技术方案32涉及一种用于形成CMC单元的方法，其包括以下步骤：通过铺叠陶瓷基质复合板层，形成具有面板，背板，桁架结构和至少两个任选侧面的单元，体积在所述复合基质板层之间的单元的内部延伸；固化所述复合基质板层，形成固化的面板，背板，桁架结构和任选侧面；提供具有吸声能力的材料；将所述具有吸声能力的材料插入邻近所述桁架结构的所述单元体积中，形成组件；以及然后烧结所述组件。

本申请技术方案33涉及根据技术方案32所述的用于形成CMC单元的方法，其中形成和固化所述面板，所述背板，所述桁架结构和所述任选侧面的步骤包括将所述面板，所述背板，所述桁架结构和所述任选侧面形成和固化为单独的部件，并且还包括以下附加步骤：在固化所述面板，所述背板，所述桁架结构和所述任选侧面的步骤之后，但在插入所述具有吸声能力的材料之前，用高温陶瓷粘合剂组装所述固化的桁架结构，背板和至少两个任选侧面并形成包括与所述桁架结构相邻的通道或体积区域的开放单元结构，以及在插入具有吸声能力的材料之后，用高温陶瓷粘合剂将所述烧结的面板粘附到与所述背板相对的组件。

结合附图，通过以下对优选实施例的更详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，附图通过示例的方式示出了本发明的原理。

附图说明

图1表示来自发动机的后部的飞行器发动机排气的视图。

图2描绘了现有技术的管道和用于从管道悬吊衬垫的吊架系统的视图。

图3表示来自发动机的后部的飞行器发动机排气的视图，其中本发明的陶瓷衬垫系统附接到发动机衬垫。

图4描绘了陶瓷衬垫系统的四个蛋箱单元(eggcrate cells)的组件。

图5是图4的蛋箱单元中的一个的分解图，突出显示了蛋箱构造。

图6描绘了陶瓷衬垫系统的两个通道单元的组件。

图7是沿着图6的通道单元中的一个的视图7-7的横截面图。

图8描绘了单元104的侧部段和垫部段的布置。

具体实施方式

本文阐述了在飞行器的高温部段中具有应用的陶瓷衬垫系统。图1描绘了来自飞行器的后部的典型发动机排气10的视图。附图中描绘的特征未按比例绘制。发动机排气被描绘为具有圆形横截面，但是本发明不限于该设计的发动机，并且旨在用于具有矩形，梯形横截面和其它几何形状的发动机。因此本发明的陶瓷衬垫系统适用于具有任何几何形状的发动机排气。

再次参考图1，发动机排气包括管道12。排气衬垫22位于管道12的内侧并形成热气流路径边界，原因是热气流路径18穿过发动机的内部。如本文所使用的，热气流路径和废气流路径可互换使用。排气衬垫22可以包括金属基底。在排气前方的发动机中起始的声音通过热废气传播到排气中。可以将一个或多个涂层施加到排气衬垫22，在排气流动路径中的热废气和金属基底之间形成屏障。这些涂层包括热障涂层(TBC)和环境隔离涂层(EBC)中的一种或多种，其保护金属基底免受在废气流动路径18中流动的热，腐蚀性和氧化性气体的影响。如图1中所示，衬垫22包括这些施加涂层。在排气前方的发动机中起始的声音(噪声)通过热废气传播到排气中，一些噪声通过涂覆的金属衬垫辐射。

图2描绘了现有技术的吊架组件10，在本文中简称为吊架10，在图1中不可见，其提供了使发动机衬垫22能够从排气管道悬吊在发动机排气中的结构。冷却空气在冷却空气通道14中围绕吊架流动，冷却发动机衬垫的后侧。冷却空气从冷却空气通道14通过形成在衬垫22和施加到衬垫22的涂层中的孔(未示出)流出以向衬垫和涂层提供蒸发冷却。冷却空气，吊架以及管道都将声音传播到周围环境。

在一个实施例中，本发明用轻质声学陶瓷衬垫系统代替衬垫22和涂层以及吊架10。在该实施例的修改中，也可以消除空气通道14。在该实施例中，陶瓷衬垫系统通过任何附接系统附接到管道12，所述附接系统能够承受排气系统中的温度和应力。在一个实施例中，陶瓷衬垫系统由简化的螺栓连接系统附接，并且在其最广泛的实施例中，占据与当前发动机衬垫22和它所替换的涂层基本相同的空间，如图1中所示。在一个实施例中，陶瓷衬垫使用例如高温粘合剂化学地附接到管道12，代替衬垫22和空气通道14。在另一个实施例中，陶瓷衬垫系统可以附接到现有的发动机衬垫，允许当前施加到衬垫的涂层被消除。在又一个实施例中，陶瓷衬垫系统可以附接到衬垫22，如图3中所示，使得陶瓷衬垫系统成为排气内的附加结构。可以保留或消除可能已使用的环境和TBC涂层，这取决于发动机温度，发动机设计和陶瓷衬垫系统的总体有效性。

陶瓷衬垫系统的目的之一是减少发动机的重量，同时还减少从发动机发出的声音。陶瓷衬垫系统可以实现允许其实现其目的的许多结构。阐述了大体上描绘为图3中的26的这些结构中的几个作为现有发动机衬垫22的附件。陶瓷衬垫系统不限于这些构造。如前所述，尽管优选的是本文所述的陶瓷衬垫系统代替衬垫22和关联的涂层，在该情况下金属衬垫22从图3中所示的结构省略，但是本文所述的陶瓷衬垫系统26也可以与金属衬垫22结合使用，涂层是任选的。在任一情况下，陶瓷衬垫系统包括多个单元。单元的数量可以根据发动机的尺寸而变化，但是使用至少两个单元。

无论单元的配置如何，这些单元都具有一些共同的元件。这些包括与热废气形成边界的面板。背板与面板相对并且在面板和管道之间。背板也是CMC材料并且优选地具有高温能力。桁架结构在背板和面板之间延伸，桁架结构在背板和面板之间提供通道，单元或体积区域。桁架结构为单元提供强度，并且也是高温CMC材料。

通道或体积区域填充有声音衰减材料。声音衰减材料必须是多孔的，允许冷却空气流动通过它。选择的声音衰减材料非常依赖于单元所经历的温度。当体积区域在排气中被使用并且由冷却空气冷却使得体积区域的温度不超过400°F时，可以使用聚合物纤维，如玻璃纤维，玻璃棉或PVC纤维。当体积区域被冷却，但体积区域的温度预计大于400°F时，可以使用陶瓷纤维，如陶瓷棉，其包括例如氧化铝莫来石纤维，硅酸铝纤维，氧化铝纤维，不锈钢丝绒和SiC纤维。当体积区域将在要替换发动机衬垫并因此可能暴露于热燃烧气体和/或大于约1800°F(1000℃)的温度的单元中使用时，体积区域被限制到陶瓷棉，如硅铝酸盐纤维，氧化铝莫来石纤维，碱土石英棉，多晶棉，其是溶胶-凝胶法生产的大于70％重量的Al203，以及氧化铝纤维，如不锈钢丝绒和SiC纤维，将在，热腐蚀性，氧化性废气环境中降解。这些纤维可以组装成毡材料或制成多孔泡沫以便用于体积区域中。具有吸声能力的各种材料被称为声学材料，并且这些纤维被称为声学纤维，每个受到温度和环境限制。

一旦用声学材料填充单元，单元可以附接到管道。面板包括高温陶瓷基质复合(CMC)材料。由于面板与热废气接触，因此需要高温能力。下面的结构包括在桁架结构中的通道内的多孔声学材料，多孔声学材料可透冷却空气。当如上所述适当选择时，这些多孔声学材料具有声音衰减能力，与进入该结构的声波相互作用，所述声波由排气中的热气流传递并传送到冷却空气。由冷却空气传播的声音通过与声学材料接触而衰减。

在本发明的陶瓷衬垫系统中使用两种优选类型的单元：具有图4和5中所示的蛋箱结构的单元；以及具有图6和7中所示的通道结构的单元。包含单元设计的基本部件的其它结构也是可能的。所有单元由高温陶瓷基质复合(CMC)材料制成。陶瓷复合材料作为可以是切割板层的生片被提供。可以在固化之前将板层进一步切割成任何形状并铺叠。尽管在当前发动机设计中与热废气接触的面板所经历的温度通常为约1800°F，但在当前发动机设计中的某些位置瞬态废气温度可以高达2200°F。取决于应用，Ox-Ox材料(例如硅铝酸盐基质中的硅铝酸盐纤维)可以耐受高达2500°F的温度，使得未来的发动机设计也可以通过包括Ox-ox材料的结构来适应。与冷却空气接触的背板所经历的温度可以低至约150°F。150-1800°F的温度确定用于当前设计目的的温度梯度限制，排气温度至少约为1800°F，原因是Ox-Ox材料可以设计用于更高的排气温度，高达2500°F，并且温度瞬变高达2500°F。然而，在当前发动机设计的正常操作中，冷却空气的温度通常为约400°F，因此正常工作温度梯度通常远低于设计温度梯度。系统和系统设计中使用的材料的热膨胀系数必须耐受在衬垫的厚度上发生的操作温度梯度和设计温度梯度，所述厚度可以根据发动机设计而变化，从小于一英寸(0.5英寸)至约4英寸，但典型地约为1英寸。

可以使用能够承受这些温度并且可以耐受与具有氧化性和腐蚀性的热废气接触的任何CMC材料。可接受的CMC材料包括但不限于硅铝酸盐基质材料中的硅铝酸盐纤维或碳化硅纤维，碳化硅基质材料，硅酸盐基质材料或硅氧烷基质材料(其在烧制后产生二氧化硅基质)以及这些材料的组合。如本文所使用的，Ox-Ox材料是指嵌入上述基质材料之一中的陶瓷纤维。作为氧化铝-莫来石纤维的织造织物提供的纤维材料，其随后可以用基质浆料渗透以形成生CMC板层，是预浸料板层组合物。一旦用基质材料浸渍，板层具有基本均匀的厚度，所述厚度取决于织物的旦尼尔。优选的1500旦尼尔产生厚度范围为8.5-9.5密耳，并且通常厚度为约9密耳的板层。较高的旦尼尔将产生较厚的预浸料板层，原因是厚度取决于旦尼尔。具有不同旦尼尔和不同厚度的织物的预浸料板层可以一起用于组装结构。具有产生氧化铝-二氧化硅的基质的生预浸料板层可以形成预选的形状，并且然后在200-700°F(标称为300°F)，在优选约200psi的压力下压制，以稳定和固化复合板层结构。该固化优选在高压釜中被执行，尽管它可以通过提供完全致密结构的任何其它技术来实现，例如真空装袋。可以通过将板层烧结至标称1600°F持续约2-8小时来完成将板层完全转化为烧结陶瓷。

图4描绘了本发明的单元的一个实施例，其是四个蛋箱单元的组件102，由于用于构造单元的板层的布置，每个单元104具有在本文中称为蛋箱结构的结构。每个单元显示为扁平，但是本领域技术人员将理解，单元将是圆角的或以其它方式成形以匹配它们将被安装在其中的发动机的圆角或轮廓。因此，例如，当发动机为圆柱形时，单元将是圆角的，但当发动机为矩形时，单元将是扁平的。单元可以呈现任何弓形形状，原因是形成单元的基本元件的生CMC板层在生条件下都是柔韧的并且容易成形。可以定制单元的结构以在板层的铺叠期间成形，其通过发动机专用工具由所述板层构成以匹配任何发动机的形状。随后的固化永久地设定单元的几何形状。单元显示为扁平以说明基本构造原理。而且，该组件在图4中示出为四个方形单元，每个具有相等尺寸的边缘，例如6英寸，在组装时产生12英寸的方形。单元尺寸不受此限制，并且可以由更大的尺寸和形状形成。然而，为了覆盖发动机排气的大区域，多个单元以邻接布置组装以覆盖排气区域。所示的六英寸方形边缘可能是大多数发动机应用中最小的实际边缘。在许多应用中，单元尺寸可能更大。例如，四个单元可以用于发动机设计，每个单元形成排气发动机的象限。安装时的单元可以形成整个发动机排气的衬垫系统。然而，以邻接布置组装以覆盖发动机排气的多个较小单元是优选的。

图5是图4的单元104中的一个的分解图。每个单元包括面板106。面板106由CMC材料的两个板层铺叠。背板108被描绘为与面板106相对。背板108由二至十个板层，优选二至六个CMC材料板层铺叠。当CMC衬垫系统替换金属衬垫22和涂层16时，背板108被制造成更厚，因此利用更多数量的板层。然而，当CMC衬垫系统与金属排气衬垫22结合使用时，可以使用数量减少的板层。在图5的分解图中也示出了在面板106和背板108之间延伸的蛋箱部段110。在图8中详细示出了蛋箱部段的构造。蛋箱部段包括至少两个蝴蝶结部段，每个蝴蝶结部段彼此成角度并且在面板和背板之间延伸。如图8中所示，蛋箱部段110包括第一蝴蝶结部段(bowtie section)112和第二蝴蝶结部段114，每个彼此成90°定向。每个蝴蝶结部段112、114包括在面板106和背板108之间以预选角度延伸的四个板层。尽管预选角度可以是任何角度，但优选的角度在30-60°之间。蝴蝶结部段在垫区域116中彼此重叠。垫区域116包括4个附加的CMC材料板层。垫区域116沿着面板106和背板108之间的成角度区域的一部分与蝴蝶结部段112、114共同延伸。因此垫区域116中的板层的厚度为至少14个CMC材料板层。蛋箱部段和垫部段嵌套在盒118中。在图5中，盒118具有在面板106和背板108之间延伸的四个侧面，并且盒118可以由至少一个CMC材料板层或陶瓷纤维纸板层构成，例如可从纽约州Niagara Falls的UNIFRAX 1LLC获得的那些。陶瓷纤维纸包括在非织造基质中的无规定向硅铝酸盐纤维。

对于例如图4、5和8中所示的蛋箱单元，桁架结构包括面板106，背板108，蛋箱部段110和垫区域116。盒118和桁架结构之间的空间填充有声学纤维。垫区域116上方的桁架结构内的空间也填充有声学材料120，如声学纤维，泡沫或毡。

声学材料是本发明的重要方面，原因是它为CMC结构提供吸声能力。声学材料必须是透气的。声学材料也可以提供具有绝缘性质的CMC结构，原因是包含到排气系统中使用的CMC结构中的声学材料应当具有高温能力，以便耐受飞行器发动机排气系统中的高温环境。在本发明的一个实施例中，提供声学纤维作为分散在陶瓷基质中的短切纤维。短切纤维提供预选的声音吸收率。人类可观察到的声音通常在20-22KHz频率范围内，在本文中也称为声学范围或频带。优选地，声学纤维是短切硅铝酸盐纤维，其标称长度为约20-25毫米并且直径为约8.5-14克。该尺寸的硅铝酸盐纤维在用于实施本发明的最佳模式中使用。但是，不同长度和直径，但具有不同预选声吸收率的硅铝酸盐纤维(其提供与具有均匀声吸收率的纤维相同的预选声吸收率)可以混合在一起以提供纤维的混合物，并且这样的混合物也可以用作替代或结合具有单一均匀声吸收率但产生相同声音衰减的短切光纤。通过包括二氧化硅或硅酸盐，磷酸盐或硅铝酸盐的陶瓷基质将短切硅铝酸盐纤维分散并结合在一起，结合的基质具有预定的声吸收率。如本文所使用的，声吸收率是包括多种纤维的材料的一部分衰减人类可观察到的声谱或该声谱内特定频率或频率范围的声音的能力。衰减不需要完全去除声音，而是在与声学材料相互作用后声音中的dB减少。

在一个实施例中，具有不同声吸收的短切声学纤维可以以均匀分布混合在一起以提供具有均匀吸收率的声学部件。混合声学纤维可以组装到(一个或多个)单元中以填充桁架结构内的通道和体积区域。在该实施例中，短切声学纤维提供各向同性吸收。

在其它实施例中，可以通过改变其在CMC衬垫系统的厚度上的吸收率将声学材料施加到单元，使得声音吸收被分级，也就是说，不同的厚度吸收声学范围中的不同频带，CMC衬垫系统的厚度垂直于发动机中心线从气流路径边界到背板被测量。当声学材料被分级时，每个预选厚度被设计成与声学范围内的预定频率或频率范围相互作用。虽然声学材料可以分级成具有不同吸收率的至少两个层，但优选的是，将其分级为在每层中具有不同吸收率的两个以上层，每层具有预选厚度。可以制造和组装均具有预选吸收率的层以形成多个层并组装到单元中。该布置为设计者提供了定制CMC衬垫系统的灵活性，使得它可以与已知由发动机设计产生的主要特征频率范围相互作用。

硅铝酸盐纤维是优选的声学纤维。通过改变厚度上的声吸收率，通过对相应层中的声学纤维进行分级来完成分级。对声学纤维的吸收率进行分级可以由任何方便的方法实现。例如，对频率范围具有基本相同的衰减响应的硅铝酸盐纤维可以用于制造层。在CMC衬垫系统的厚度上对吸收率进行分级涉及对任何层中使用的声学纤维的量进行分级。通过改变层中纤维的浓度，或通过改变不同层中纤维的长度，可以改变层的吸收率。替代地，在优选的实施例中，包括不同材料组合物(例如硅铝酸盐纤维和多晶棉，并且每种材料具有不同吸收率)的声学纤维可以被获得并且可以在不同层中使用。

除了高温声学纤维之外，可以添加玻璃纤维绝缘材料以为由该工艺生产的毡提供强度。可以使用任何市售的标准玻璃纤维，例如Owens-Corning 添加纤维素纤维作为可压缩填料，在烧制之前为毡提供可压缩性。它也是分散或混合助剂。在形成毡期间，并且在烧结之前，该可压缩填料有助于均匀地分散声学纤维。优选的纤维素纤维是仓鼠的垫料(hamster's litter)。添加这些材料使得其在干燥后在毡中的最终密度为约1.8g/in3的碳化硅纤维，约0.15g/in3的玻璃纤维，以及约0.36g/in3的纤维素纤维。当然，在烧结之后，可氧化的纤维素纤维和玻璃纤维将烧掉，增加了毡的孔隙率和渗透性。

当制备毡或泡沫时，用于渗透短切纤维的陶瓷基质材料包括硅酸盐中的亚微米耐火颗粒，优选氧化铝颗粒，以形成氧化硼-氧化铝-硅酸盐基质。优选的氧化铝颗粒是购自北卡罗来纳州Charlotte的Benkowski International的CeraloxTM HPA或SM8TM，两种超研磨氧化铝颗粒。任何反应性陶瓷粉末或玻璃可以代替氧化铝或与氧化铝组合使用。氧化铝-硅酸盐基质围绕声学纤维形成。在优选实施例中，亚微米氧化铝颗粒与形成玻璃的硅基材料和硼酸混合，其形成耐火氧化物粉末的结合剂。硅基材料优选是硅氧烷，例如SR355，一种硅氧烷组合物，其可以通过General Electric Company获得，或Dow Corning 249，其可从密歇根州Midland的Dow Corning Corporation获得。这些硅氧烷最初形成硅聚合物，其产生水作为其通过固化和/或交联形成的副产物，但不是那么粘滞和粘着以至于不能形成胶带。必须在本发明组合物的干燥过程之前或期间从基质去除水。该可氧化的硅基材料在固化时形成组合物基质的一部分。在足够高的温度下烧制时，硅聚合物将完全转化为二氧化硅。SR355的碳组分被氧化为一氧化碳或二氧化碳气体并从基质驱除。可以加入硼酸以形成具有初始低熔化温度的硼硅酸盐玻璃。在优选的实施例中，浆料中的氧化铝:二氧化硅:硼酸的比率可以从1:8:16变化至1:4:8。

可蒸发溶剂在形成本发明的浆料时也充当载体流体，并且与硅氧烷材料(如硅氧烷SR355)一起使用以控制其粘度。可接受的可蒸发溶剂的特性是它不会不利地影响本发明中使用的其它材料的特性，并且它将在不施加极热的情况下快速蒸发。优选的溶剂是醇，例如乙醇或异丙醇。

在一个实施例中，浆料的组合物包括约800-1200g氧化铝，约400-600g硅氧烷，约50-150g硼酸和足够的溶剂，使得浆料令人满意地流动以渗透毡材料。浆料的优选组合物以重量计为约1000g氧化铝，约576g硅氧烷和约100g硼酸。在该优选实施例中，1700-2700ml，通常约2200ml是足以提供毡的渗透所需的流动性的溶剂(醇)的量，但是流动性可以根据毡组合物而变化。改变溶剂的量以产生渗透毡所需的流动性。

蒸发溶剂有助于材料的固化。根据现有的环境和工作场所规定，可蒸发的溶剂理想地是环境友好的。特别是，已发现醇可与本发明的材料一起使用。醇更环保并且不致癌。适合用作溶剂的典型醇的示例包括乙醇，也称为酒精，和异丙醇以及这些醇的混合物。优选的醇是40％乙醇和60％异丙醇的混合物，下文称为乙基40％异丙基60％。虽然丙酮和甲醇(也称为甲醇)是可接受的性能替代品，但它们不那么友好，并且只应在必要时和不能获得优选的醇时使用。

在预选范围内具有衰减声音的透气毡材料块可以由全部在相同频率范围内衰减声音的短切声学纤维或在不同频率范围内衰减声音的纤维的混合物形成，如上面所述。然而，通过任一技术制造的毡材料块10本身具有基本均匀的吸收率。通过仔细称量为块提供预选吸收率所需的预选吸收率的一定量的短切声学纤维来形成块。将短切纤维与皂水溶液混合以形成混合物。皂是表面活性剂。将溶液与纤维混合以使纤维均匀分散在溶液中，同时涂覆纤维。混合溶液是泡沫或起泡的物质。将泡沫混合物倒入模具中，在低真空下抽空所述模具以去除任何残留的气泡，水和皂。消泡剂可以用于帮助去除多余的皂。根据需要，可以将消泡剂喷雾到泡沫混合物上。在进一步干燥后，毡材料块形成并从模具取出。基本上包含短切纤维的该材料块是多孔的，但足够坚固以至于可以处理和切割它。可以以相同的方式形成附加的毡材料块，每个具有预选吸收率。每个块中的声学纤维的密度可能将变化，这取决于为块提供所需的吸收率的纤维的浓度。通过该方法生产的毡可以在厚度上变化。在最终加工厚度中标称厚度范围约为0.5英寸，但是已生产出更厚和更薄的纤维块。当CMC结构中的单元的吸收被设计为各向同性时，所使用的模具可以具有与单元104、204的通道或体积区域相同的形状，使得块可以从模具取出并插入到单元104、204的通道或体积区域中，用声学材料填充单元。

为了形成不同吸收率的单元的通道或体积区域的插入物，在形成毡块之后，每个块如上所述在物质中具有不同吸收率，可以将毡切成厚度在例如约1/32英寸至3/4英寸的范围内的薄板层。每个板层可以修剪成适当的构造以便插入工具中，对应于部段的厚度的尺寸中的一个平行于板层的平面，并且板层的厚度垂直于部段的厚度。将板层插入工具中，使得板层厚度基本垂直于部段的厚度。换句话说，毡板层布置为垂直于陶瓷衬垫系统的厚度“t”的平面(即，每个毡层基本上平行于排气中的热气流的方向并平行于发动机的中心线)。如果需要，可以用基质材料的浆料渗透毡，其可以在切割块之前或在将毡切成薄板层之后进行。在任一实施例中，薄板层是湿的并且处于生条件。

切割的毡板层可以作为层组装到具有该形状的工具中，以邻近桁架结构的通道或体积区域的形式。每个组装的层具有预定的吸收率。组装的结构可以在生条件下插入通道或体积区域中，或者可以在插入之前随后进行处理。因此，如果需要，它们可以在插入之前固化或烧结。如果工具不是通道或体积区域的形状，则毡在从工具移除后可能需要加工成通道或体积区域的形状。加工可以在生状态下，在固化后或在烧结后但在插入通道或体积区域中之前完成。

在一个实施例中，一旦用具有预定吸收率的纤维制造毡层，毡层可以联结在一起以形成高温吸收结构。如果结构不具有通道或体积区域的形状，则可以将联结结构加工成(一个或多个)适当的形状。

声学毡结构不仅提供声音衰减能力，而且还提供其可以附接的下面的金属表面的热保护，允许消除涂层，例如TBC涂层和可能完全消除金属排气衬垫。通常，装有CMC的毡结构的密度明显小于金属排气衬垫，并且因此对飞行器提供较小的重量惩罚，同时在整个声学范围内提供可定制的声音衰减能力。

再次参考图5，也示出了附接装置。尽管在附接是机械时附接装置对于将CMC衬垫系统附接到管道是至关重要的，但是它对于CMC衬垫系统26的声音衰减并不重要，并且附接装置可以具有将CMC衬垫系统26附接到管道12的任何配置。如图5中所示，螺栓30延伸通过桁架结构和背板108中的孔。螺栓30延伸通过它附接的管道12，将单元104固定到管道12。螺栓30抵靠垫圈32，所述垫圈增加抵靠垫区域116的支承面积。可以使用任何其它附接装置。例如，垫圈32和螺栓30可以组合为单个装置，其中螺栓的头部形成为垫圈的形状。附接装置是高温材料，例如镍，铁，钴或其组合的超合金材料。

CMC衬垫系统26直接附接到管道12可以替代地通过化学手段。在该实施例中，将高温化学粘合剂系统施加到CMC衬垫系统26或管道12中的一个，并且固化CMC衬垫系统和管道以形成粘合剂结合。如本文所使用的，高温化学粘合剂系统包括用于粘合剂功能的任何化学品，其将CMC衬垫系统26附接到管道12并且在界面处经历的高温下将CMC衬垫系统26粘附到管道12。因此，高温粘合剂可以包括设计用于这样的高温应用的任何粘合剂或可以在将CMC衬垫系统粘附到管道时施加和固化的任何其它化学品，例如生硅或生硅铝酸盐组合物，其可以随后固化。

在发动机设计中，当组装多个单元(例如单元104)以形成附接到金属发动机衬垫22的CMC衬垫系统时，除了用附接装置将单元104附接到管道12之外，单元也用高温粘合剂粘合地附接到金属排气衬垫22。来自冷却空气通道14的冷却空气通过金属排气衬垫22和背板108中的穿孔(未示出)提供给单元104。冷却空气总是运载由发动机产生的声波。冷却空气循环通过多孔声学纤维120，其衰减由冷却空气运载的声波以及通过金属发动机衬垫22传送的声波。冷却空气可以通过面板106中的附加穿孔离开单元104，允许冷却空气排入废气流动路径。通过这些穿孔离开的该空气也为面板106提供蒸发冷却。在图5中也示出了任选的盖122，其可以组装在单元104上。如图5中所示，任选的盖122在一端敞开并且组装在面板106上。

在发动机设计中，当组装多个单元(例如单元104)以形成CMC衬垫系统26并且CMC衬垫系统可以替换现有技术的金属衬垫系统时，包括至少两个CMC材料板层的附加CMC衬垫片40被提供用于附接104。CMC衬垫片优选地是连续片，但是可以由一起形成的一个或多个片构成。单元104附接到CMC衬垫片。在一个实施例中，将单元粘合地附接到衬垫片。CMC衬垫片40形成用于冷却空气通道14的流动路径边界表面。在没有CMC衬垫片40的情况下，每个单元104之间的泄漏路径可以提供从冷却空气通道冷却到排气流动路径的冷却空气的路径，并且这样的泄漏路径是非期望的。每个单元也用高温粘合剂粘合地附接到CMC衬垫。作为替代，可以在单元104之间插入生CMC材料板层。这些CMC材料板层可以在发动机操作期间原位固化。固化后的这些柔韧的生板层将密封单元104之间的任何开口，所述开口可以用作来自通道14的冷却空气的泄漏路径。来自冷却空气通道14的冷却空气通过CMC衬垫40和背板108中的穿孔(未示出)提供给单元104。冷却空气循环通过声学多孔毡120，其相互作用以衰减由冷却空气传播的声波，由此减少由发动机传递到其周围环境的总体声音。冷却空气可以通过面板106中的附加穿孔离开单元104，允许冷却空气以与先前所述的相同方式排入废气流动路径。

CMC衬垫系统26的单元的第二构造在图6中阐述，其示出了具有通道结构的单元的组件202。通道单元204的横截面沿着截面7-7描绘并且在图7中示出。通道单元构造类似于蛋箱单元构造，在于其包括面板206，背板208和桁架结构。通道单元204的桁架结构的实际构造利用CMC材料层212，其包括从第一壁214延伸到第二相对壁215的至少两个板层，优选四个板层。层212形成为使得它与第一壁214和第二壁215基本正交，但是以预选角度朝着背板208向下成角。优选地，预选角度在30-600的范围内。通道单元也包括与先前描述的蛋箱单元中所述的基本相同的垫区域216，使得层212与垫区域216中的背板208平行，为附接装置提供额外的加强。当垂直于第一壁214和第二壁215包括附加壁时，形成与用于蛋箱单元104的盒118相同的盒以包含桁架结构。然而，具有两个相对壁214、215的两个壁结构是优选的。

参考图6和7，桁架结构包括第一壁214和相对的第二壁215。CMC材料层212从第一壁214延伸到第二壁215，以预选角度延伸，优选地从30-600，以接触背板208，提供由层212，背板208和面板206界定的主通道226。加强垫区域216加强背板并部分地沿着层212延伸，在背板208的区域中接触层212。第二通道228在由层212，背板208和侧壁214、215中的一个界定的层212的相对侧平行于主通道226延伸。主通道和第二通道都填充有声学纤维，如上面针对蛋箱单元104所述。通道单元204以与蛋箱单元104相同的方式附接到管道。主要区别在于，在优选实施例中，通道单元204可以布置成使得通道平行于发动机轴线延伸，并且相邻单元中的通道226、228可以布置成使得冷却空气循环到相邻的单元204。在该布置中，在每个单元中有利地不需要穿孔，并且冷却空气可以在预选位置处从冷却空气通道14进入CMC衬垫系统并在预选位置处排入废气流动路径。

当使用模具成形预定毡结构时，不管用于填充模具的方法如何，模具在一端处包括用作排出口的孔。孔连接到管，所述管又连接到真空系统。多孔板(未示出)从管插入模具的相对端中，并且任选的压缩力可以施加到声学纤维。然后干燥模具中的压缩纤维以去除在成形可加工毡的过程期间可能未被去除的任何残留水。即使在这样的压缩之后，毡仍然是多孔的。

在一个实施例中，如上所述，在干燥之后，然后可以将陶瓷浆料引导到模腔中。浆料包括亚微米氧化铝颗粒，优选硅氧烷中的SM8。用诸如醇的可蒸发溶剂调节浆料的流动性以允许其渗透多孔毡。优选的浆料组合物包括约210g的SR-355与约210g的氧化铝SM8和375ml的溶剂混合。可以加入附加的溶剂，例如，与增加的氧化铝的比率为7:3。总之，调节溶剂以提供渗透所需的流动性。浆料透过毡，并且调节浆料的流动性以促进该渗透。将真空系统附接到模具以将浆料抽吸通过毡以完全渗透它，去除气穴，并从系统中去除多余的浆料。必要时，将陶瓷浆料重复地引导到干燥的毡上以确保毡完全渗透，但不完全消除冷却空气流动的渗透性所需的连续连通孔隙。

在毡完全用浆料渗透之后，毡可以从模具取出干燥并最终在约16001800°F的温度下烧结足够的时间，以取决于所选择的热处理温度使氧化铝-硅氧烷从聚合物转化为玻璃，玻璃陶瓷或陶瓷的形式的硅铝酸盐，由此提供一种系统，所述系统包括结合在具有连续连通孔隙的硅铝酸盐基质中的声学纤维。烧结可在约一小时内完成。

替代地，在形成单元204或单元104的CMC材料固化之后但在它们被烧结之前，可以将生的渗透的毡插入单元204或单元104中的对应通道或腔中。必要时可以插入附加的切割毡或短切纤维的薄板层以填充通道或腔中的任何观察到的间隙，并且毡可以与单元204或单元104烧结。

如上所述，在形成单元的板层已在生状态下适当地铺叠之后或者在层已烧结之后，可以将声学纤维插入到单元204、104中。另外，声学纤维可以作为干纤维，机加工毡，成形毡，固化毡或浆料渗透毡填充到单元的通道或区域中。也可以将含有声学纤维的多孔泡沫引入单元中。在一种优选的构造方法中，在生状态下铺叠单元，没有面板106、206，并且在200-700°F的温度下固化。铺叠并固化面板。将优选包含到浆料渗透毡，泡沫或固化毡中的声学纤维120、220插入到单元104、204中。然后使用高温粘合剂将面板106、206附接到单元104、204。对于使用硅铝酸盐基质材料的CMC结构，然后将组装的单元在至少1600°F的温度下烧结至少15分钟。烧结时间取决于将基质材料转化为具有所需机械性质的陶瓷所需的温度和在温度下的时间。本领域技术人员将认识到，不同的基质材料可能需要不同的温度和在温度下的时间。本领域技术人员还将认识到，通常，在较高温度下烧制结构需要较少的时间来完成基质转化。用于冷却的穿孔可以在任何时间在面板106、206或背板108、208中制造，但优选在固化之后或在烧结之后。用于附接装置的孔可以在制造周期中的任何时间制造。在铺叠期间，可以在背板108、208中形成用于附接装置的孔，但是随后将需要在插入声学纤维之后进行随后的钻孔。因此，优选在固化单元104、204之后放置用于连接装置的孔。

在任何实施例中，透气声学材料填充蛋箱单元104或通道单元204。CMC衬垫系统通过多个附接装置附接到发动机管道12。提供也运载声波的冷却空气以防止CMC衬垫系统26中的热积累。由冷却空气运载的声波通过与声学材料接触而衰减。因此，声学材料既用作衰减器又用作绝缘体。CMC衬垫系统26可以与金属排气衬垫结合使用，或者可以用作金属排气衬垫的替代物。当用作金属排气衬垫的替代物时，CMC衬垫系统还包括由至少两个CMC材料板层构成的CMC衬垫片40。

尽管已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。另外，在不脱离本发明实质范围的情况下，根据本发明的教示可作出许多修改以适应特定的情况或材料。因此，本发明希望不限于作为实现本发明构思到的最佳方式而公开的特定实施例，本发明还将包括属于所附权利要求书范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种CMC衬垫系统，其包括：

管道；

多个单元，每个单元还包括高温结构，在所述结构内具有可填充体积；

在声学范围内具有衰减能力的材料，所述材料占据所述结构内的所述可填充体积，以及

附接装置，所述附接装置将多个单元的每一个固定到所述管道。

2.根据权利要求1所述的CMC衬垫系统，其中所述附接装置包括机械紧固件系统。

3.根据权利要求2所述的CMC衬垫系统，其中所述机械紧固件系统包括螺栓和垫圈，所述螺栓延伸通过每个单元和所述管道。

4.根据权利要求1所述的CMC衬垫系统，其中所述附接装置包括高温化学粘合剂系统。

5.根据权利要求1所述的CMC衬垫系统，其中通道在所述管道和所述多个单元之间延伸，所述通道形成用于冷却空气的路径。

6.根据权利要求5所述的CMC衬垫系统，其还包括在所述结构中的第一组孔，用于将冷却空气从所述通道引导到所述多个单元中的单元中。

7.根据权利要求6所述的CMC衬垫系统，其包括在所述结构中的第二组孔，用于将冷却空气引导到所述单元之外。

8.根据权利要求1所述的CMC衬垫系统，其中每个单元还包括：

陶瓷基质复合面板；

陶瓷基质复合背板；以及

陶瓷基质复合桁架结构，所述桁架结构在所述面板和所述背板之间延伸，并且形成所述面板和所述背板之间的通道或体积区域，每个单元的所述桁架结构为所述单元提供强度。

9.一种用于形成声学单元的方法，其包括以下步骤：

通过铺叠陶瓷基质复合板层，形成具有面板，背板，桁架结构和在所述背板和所述面板之间延伸的至少两个任选侧面的体积；

固化所述复合基质复合板层，形成由固化的面板，背板桁架结构和任选侧面界定的体积；

烧结所述固化的面板，背板和桁架结构；提供具有吸声能力的声学材料；

将所述声学材料插入邻近所述桁架结构的单元体积中，形成组件；以及然后

烧结所述组件。

10.一种用于形成CMC单元的方法，其包括以下步骤：

通过铺叠陶瓷基质复合板层，形成具有面板，背板，桁架结构和至少两个任选侧面的单元，体积在所述复合基质板层之间的单元的内部延伸；

固化所述复合基质板层，形成固化的面板，背板，桁架结构和任选侧面；

提供具有吸声能力的材料；

将所述具有吸声能力的材料插入邻近所述桁架结构的所述单元体积中，形成组件；以及然后

烧结所述组件。