CN110998710A - 有角声学蜂窝 - Google Patents

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Abstract

公开了一种声学结构，其中声学隔膜位于蜂窝的有角单元中，用于减少从源头产生的噪声。用于形成声学结构的蜂窝具有以相对于蜂窝边缘的一定角度延伸的单元壁，使得蜂窝单元的深度大于蜂窝芯厚度。声学隔膜如下形成：将平面声学插入件插入到有角蜂窝单元中以形成隔膜帽，该隔膜帽摩擦锁定在有角单元内、然后永久结合在适当位置。

Description

有角声学蜂窝
技术领域
本发明总地涉及用于衰减或抑制从特定源头发出的噪声的声学结构。更特别地，本发明涉及提供声学蜂窝，其中蜂窝中声学单元的深度大于蜂窝的厚度，以便于抑制较低频率噪声。
背景技术
众所周知，处理由特定源头产生的过量噪声的最佳方式是处理该源头处的噪声。这通常是通过向噪声源头处的结构添加声阻尼结构(声学处理物)来实现的。一种特别棘手的噪声源头为大多数客机上所用的喷气式发动机。通常在发动机的进气、机舱和排气结构中加入声学处理物。这些声学处理物包括声学共振器，该声学共振器包括相对薄的声学材料或具有数百万个孔的栅格，这些孔对由发动机产生的声能产生声阻抗。
蜂窝已经是用于飞机和航空航天器的流行材料，因为它相对牢固且轻质。对于诸如发动机舱的声学应用，将声学材料添加到蜂窝结构中，使得蜂窝单元在远离发动机的端部处被实心不透声片材或薄皮状物声学封闭，并且在位于最靠近发动机的端部处覆盖有多孔或穿孔透声覆盖物。以这种方式用声学材料封闭蜂窝单元产生对噪声进行衰减、阻尼和/或抑制的声学共振器。声学隔膜通常也并入到蜂窝单元的内部，以便为共振器提供额外的噪声衰减特性。
将声学隔膜结合到蜂窝单元中的一种方式是首先由声学材料例如声学网格或穿孔声学膜形成平面声学插入件。平面声学插入件被制成比单元开口更大。因此，当用柱塞将插入件推入单元时，它们折叠成帽形式的声学隔膜。帽形状提供接触单元壁的锚固部分或突片和使单元中的声波衰减的横向中央隔膜部分。一旦插入到单元中，声学隔膜帽的锚固部分与蜂窝壁之间的摩擦使声学隔膜帽临时锁定在适当位置。然后施用粘合剂以将插入的声学隔膜帽的锚固部分永久地结合到单元壁。
声学隔膜帽的永久结合通常通过将整个蜂窝浸渍到液体粘合剂池来完成。选择将蜂窝浸渍到粘合剂中的深度，使得插入的声学隔膜帽的锚固部分浸没在液体粘合剂中。这种粘合剂浸渍方法是特别有效的，因为它使得位于典型声学蜂窝内的数百个声学隔膜能够同时结合。
在美国专利号7,434,659、7,510,052、7,854,298和9,016,430中描述了将隔膜帽插入蜂窝中以形成声学蜂窝。如这些已经授权的专利中所述，隔膜帽的摩擦锁定是隔膜插入工序的重要方面。例如，如果摩擦锁定不充足，则隔膜在处理期间可能移位或以其它方式移动。隔膜的任何移位使得在结合期间难以将粘合剂均匀地施用到隔膜上。隔膜的移位也导致不受控地改变声学特性。在最坏的情况下，如果摩擦锁定不充足，则隔膜可从蜂窝单元中完全掉出。
声学处理物中使用的蜂窝通常具有六边形单元，其中单元壁垂直于蜂窝的边缘。对于使用声学隔膜插入件，垂直单元壁已经是非常适宜的，引物垂直的壁取向允许在将隔膜放置在蜂窝单元内的过程中便利地对齐和操作插入工具。垂直的单元壁取向也使得，一旦将隔膜在单元内的相同深度摩擦锁定，则隔膜可以均匀结合。蜂窝通常浸没在粘合剂池中，其中蜂窝边缘平行于水平的池表面。单元壁的垂直取向确保在浸没步骤过程中粘合剂以相同的水平面施用于锚固部分。
声学工程师面临的基本问题是，使机舱尽可能薄且轻质，同时仍要在喷气式发动机产生的整个噪声范围内充分抑制或衰减声波频率。该基本设计问题由于以下事实而变得复杂：大型喷气式发动机的较新型号的趋势是在较低频率产生另外的噪声。新的发动机设计往往使用较少的风扇叶片，从而以较低的速度产生更多的旁通空气。这导致产生具有较低频率的发动机噪声。
由给定的蜂窝单元或共振器抑制的特定噪声频率与单元的深度直接相关。通常，随着噪声频率降低，单元的深度必须增加，以便提供足够的阻尼或抑制。单元深度大致为1英寸(2.5cm)或更小的相对薄的机舱足以吸收由喷气式发动机产生的较高频率范围。但是，为了吸收由较新喷气式发动机产生的较低频率，需要声学单元或共振器深度大致为2.5英寸(6.4cm)或更大。
解决吸收低频喷气噪声的问题的一种方法是简单地构建具有较深单元的机舱。但是，这导致机舱的尺寸和重量增加，这与提供尽可能薄和轻质的机舱的设计目标背道而驰。而且，吸收低频噪声所需的机舱的重量和尺寸增加可能是不可接受的，特别是对于机舱的尺寸和重量是主要工程设计考虑因素的大型飞机发动机而言。
目前仍需要设计发动机机舱和其它声学结构，其中该声学结构能够抑制较宽范围的噪声频率而不会增加机舱声学结构的厚度和重量。
发明内容
根据本发明，发现有角单元壁取向(其中单元壁不垂直于蜂窝边缘)可以与插入的声学隔膜组合使用以提供声学结构，其中声学单元或共振器的深度大于蜂窝的厚度。本发明提供对在较低频率的噪声的抑制，与当使用具有其中单元的深度等于蜂窝的芯厚度的垂直单元壁的蜂窝抑制这些噪声的可能性相比。
使用具有有角单元的蜂窝以制造声学结构提出了实践问题，该实践问题当处理具有垂直单元的蜂窝时是不存在的。例如，当单元壁不垂直于蜂窝边缘时，最初将隔膜插入件放置在单元内是较困难的。而且，隔膜帽在单元内的粘性结合变得麻烦，因为摩擦锁定的隔膜帽的有角取向在将有角蜂窝浸没在粘合剂池的过程中引起粘合剂的不均匀施用。作为本发明的一个特征，发现声学隔膜插入件可经设计以用于解决与插入有角单元相关的问题并且也用于解决与一旦隔膜帽摩擦锁定在有角单元内将粘合剂施用于隔膜帽相关的问题。
本发明涉及声学结构，其中声学隔膜位于有角蜂窝的单元中，用于减少从源头产生的噪声。有角蜂窝具有第二边缘和位于最靠近噪声源头处的第一边缘，其中第一边缘限定具有长度方向和宽度方向的第一平面，并且其中第二边缘限定具有长度方向和宽度方向的第二平面。第一平面和第二平面彼此平行且间隔开以限定芯厚度，芯厚度是平面之间的垂直距离。有角蜂窝由单元组成，所述单元具有由在有角蜂窝的第一边缘和第二边缘之间彼此平行延伸的单元壁限定的深度。作为本发明的一个特征，单元壁以相对于第一平面和第二平面的角度延伸，使得单元的深度大于芯厚度。
作为本发明进一步的特征，声学隔膜位于有角单元内。各声学隔膜包括正交于有角单元壁延伸的平面声学部分。平面声学部分具有位于最靠近有角蜂窝的第一边缘处的顶侧面和位于最靠近有角蜂窝的第二边缘处的底侧面。平面声学部分由限定平面声学部分的边界围绕。突片部分在边界处从平面声学部分突出。突片部分用作声学隔膜的锚固部分。突片部分结合于有角单元的壁以提供隔膜在声学蜂窝内的永久附接。
各蜂窝单元的单元壁具有限定单元的内部单元表面。单元的特征可以在于具有左侧面，其中具有第一内部单元表面的第一壁位于左侧面处。单元的特征可以进一步在于具有右侧面，其中具有第二内部单元表面的第二壁位于右侧面处。平面声学部分的边界包括左边界，其中结合于第一内部单元表面的左突片部分从边界突出左突片长度。结合于第二内部单元表面的右突片部分从边界突出右突片长度。作为本发明的一个特征，左突片部分比右突片部分长以确保在隔膜插入过程中隔膜在有角单元中的适当取向以及提供隔膜与单元壁的足够结合。
本发明涉及平面声学隔膜插入件，将其插入到有角蜂窝单元中以形成摩擦锁定在单元内的隔膜帽。本发明也涉及隔膜帽摩擦锁定在其中的有角蜂窝以及其中隔膜帽已经永久结合于单元壁的声学蜂窝。本发明涉及包含声学蜂窝的声学结构，包括声学衬垫或面板和关于喷气式发动机和其它噪声源头的声阻尼而使用的其它声学处理物。而且，本发明包括用于制造平面声学隔膜插入件的方法，以及制造有角声学蜂窝和有角声学蜂窝位于其中的声学结构的方法。
通过结合附图参照以下详述，可更好理解本发明的上述和很多其它特征以及随之而来的优势。
附图说明
图1是包括根据本发明的声学结构的喷气式发动机的简化视图。
图2显示示例性常规蜂窝的一部分，其中单元垂直于蜂窝边缘。蜂窝显示为其被切割以形成用于制造根据本发明的有角声学结构的有角蜂窝之前的状态。
图3显示示例性有角蜂窝，其中单元壁以相对于蜂窝的边缘45°成角。
图4是来自图3中所示的有角蜂窝的单个单元的顶部横截面视图。
图5是根据本发明的示例性有角声学蜂窝的侧视图。
图6是优选的示例性混杂隔膜插入件的顶视图。
图7是另一种优选的示例性混杂隔膜插入件的顶视图。
图8是侧视图，其显示已经插入到有角蜂窝中并且在有角蜂窝内摩擦锁定的隔膜插入件。
图9是简化侧视图，其显示在粘合剂施用步骤过程中浸没在粘合剂池中的有角蜂窝。
具体实施方式
虽然本发明的声学结构可以用于阻尼来自众多噪声源头的噪声，但是声学结构特别适用于阻尼由飞机发动机、特别是客机用大型发动机。飞机喷气式发动机的部分截面图显示在图1中的10。喷气式发动机10的机舱12包括形式为围绕发动机的声学衬垫或面板14、15和16的声学结构并且提供声音衰减和阻尼。
用于喷气式发动机的声学衬垫和其它声学结构的典型蜂窝的一部分显示在图2中的20。蜂窝20具有宽度(W)方向、长度(L)方向和厚度(T)方向。蜂窝单元垂直于蜂窝的边缘，使得单元的深度等于蜂窝的厚度(芯厚度)。通常，蜂窝单元具有的芯厚度将通常为0.25英寸(0.64cm)至3英寸(7.6cm)或更大。单元的横截面积将为0.05平方英寸(0.32cm2)至1平方英寸(6.4cm2)或更大。对于用于喷气式发动机机舱，蜂窝芯厚度、和相应单元深度将通常为约1.0(2.5cm)至2.0英寸(5.1cm)。蜂窝包括节点壁(node walls)，其中四个显示在21。
根据本发明，单元并非如图2所示那样地垂直于单元边缘。反而是，单元相对于蜂窝边缘成角，使得蜂窝单元的深度大于芯厚度。采取具有一定芯厚度的蜂窝并增加有效共振器长度(单元深度)的能力是一个显着的优势，因为其可以使声学衬垫尽可能薄和轻质，同时仍然能够抑制由现有喷气式发动机设计所产生的相对较低频率的噪声。例如，在芯厚度为1.7英寸(4.3cm)的蜂窝中，2.4英寸(6.1cm)的单元深度可以如下获得：使单元以相对于蜂窝边缘45°的角度成角。
适用于制造根据本发明的有角声学结构的有角蜂窝显示在图3中的30。有角蜂窝30优选如下制备：将垂直蜂窝进行切片，如图2中的32所示，以便形成有角蜂窝的第一边缘34。将垂直蜂窝20进一步平行于切片32进行切片(未显示)，以便形成有角蜂窝30的第二边缘36。有角蜂窝可以通过其它适宜的方法例如模塑制造。但是，优选的是，将设计用于声学结构且具有垂直单元的蜂窝适宜地进行切片以形成有角蜂窝。
经切片以制成有角蜂窝30的蜂窝20可以为通常用于声学结构中的那些材料中的任何材料，例如金属和复合材料。示例性金属包括铝和铝合金。示例性复合材料包括玻璃纤维、树脂浸渍的芳族聚酰胺纸(例如
Figure BDA0002379926610000061
)、以及石墨纤维与适宜的基质树脂的各种组合。优选可耐受相对高温(150至200℃)的基质树脂。
有角蜂窝的第一边缘34位于最靠近喷气式发动机的内部或其它噪声源头处。第一边缘34限定具有长度方向(L)和宽度方向(W)的第一平面，该长度方向(L)和宽度方向(W)对应于图2中所示的L和W方向。第二边缘36限定也具有相同的L和W方向的第二平面。第一平面和第二平面彼此平行且限定芯厚度(t)，芯厚度是两个平面之间的垂直距离。有角蜂窝30也具有有角芯厚度(t′)，其等于有角单元的深度。
来自有角蜂窝30的单个单元的详细视图显示在图4中的40。单元40在相同的W和L方向上取向，如图2和图3所示。单元40包括限定单元42的内部单元表面。单元具有左侧面44和右侧面46。单元壁包括位于单元的左侧面的第一壁48。第一壁具有第一内部单元表面50。第二单元壁52位于单元的右侧面。第二单元壁具有第二内部单元表面54。优选的是，第一壁和第二壁是节点壁31。虽然可能是任何数目的单元横截面形状，但是优选的是，单元42具有六边形形状。因此，单元壁也包括左上壁56、右上壁58、左下壁60和右下壁62，它们当与左壁和右壁组合时形成六边形单元。
图5是有角蜂窝30的一部分的侧视图，其中隔膜帽70已经插入到单元中并且在单元内结合到适当位置以形成有角声学蜂窝72。有角声学蜂窝72在图5中进行编号，使得附图标记对应于图3和图4中相同要素的编号。通过将声学多孔面板74定位在有角声学蜂窝72的第一边缘34上，通常将有角声学蜂窝72制成声学衬垫或面板。声学多孔面板允许噪声从喷气式发动机或其它噪声源头进入声学单元。声学实心面板76定位在第二边缘36上以便声学关闭单元，使得它们能够用作声学共振体。
用于制造实心声学屏障面板76的材料可以是通常用于声学结构的任何实心面板材料，其通常包括与用于制造蜂窝结构相同类型的材料。用于制造穿孔透声面板74的材料也可以是通常用于这种多孔结构的任何材料，只要结构中的孔或穿孔足以允许来自喷气式发动机或其它噪声源头的声波进入声学单元或共振器即可。
图5中的单元42相对于蜂窝边缘成角，使得第一内部单元表面50以相对于第一边缘34(第一平面)的第一内角(a)延伸。第一壁48具有以相对于第二边缘36(第二平面)的第一外角(b)延伸的第一外部表面80。第二内部单元表面54以相对于第二边缘36(第二平面)的第二内角(c)延伸。第二壁52具有以相对于所述第一边缘34(第一平面)的第二外角(d)延伸的第二外部表面82。角度a、b、c和d相同，而且应该为30°至75°。对于角度a、b、c和d而言，优选的角度为40°至50°，以便尽可能多地增加单元深度，同时仍允许隔膜在有角单元内的可接受的隔膜插入、摩擦锁定和粘性结合。
声学隔膜帽70各自包括正交(90°±10°)于单元壁延伸的平面声学部分84。平面声学部分84具有位于最靠近第一边缘34处的顶侧面86和位于最靠近第二边缘36处的底侧面88。平面声学部分84由其中平面声学部分到达并且接壤单元壁的内表面处的边界90限定。声学隔膜帽70各自也包括以角度(90°±10°)从平面声学部分84延伸以提供隔膜在单元内的锚固的突片部分。
如图5所示，左突片部分92结合于第一内部单元表面50，右突片部分94结合于第二内部单元表面54。左突片部分92比右突片94长，以便于当将有角蜂窝浸没在粘合剂池中时粘合剂足够施用于两个突片部分。而且，右突片部分94必须保持足够短，使得其不会延伸超过边缘34。选择右突片部分94和右突片部分92的相对长度，使得突片的末端(分别显示在95和93)定位在蜂窝内的相同高度(t方向)处。左突片部分和右突片部分之间的长度差将根据针对角度a-d所选的角度和单元的横截面尺寸变化。通常，随着所选角度减小和单元尺寸增加，长度差将增加。
可以使用任何标准声学材料来形成隔膜帽70。这些声学材料通常以相对薄的片材形式提供，这些片材是穿孔的、多孔的或设计为提供噪声衰减的开放网眼织物。在放置于有角蜂窝单元内之前或之后，在实心片材材料中形成穿孔。尽管可以使用任何适宜的金属、陶瓷或塑料声学材料制造穿孔隔膜帽，但优选的是，声学材料是聚醚醚酮(PEEK)或适用于高温应用的类似的耐化学性聚合物材料。PEEK的片材或膜可商购自许多来源，例如VictrexUSA(Greenville，South Carolina)，其生产商品名为
Figure BDA0002379926610000071
PEEKTM聚合物的PEEK片材。
当使用固体膜作为隔膜材料时，在平面声学部分84的总边界90内穿过膜钻孔。孔可以使用激光或其它适宜的钻孔系统钻取。位于总边界90外部的各个突片部分可以保持实心，或者也可以不同程度地钻孔(如果需要)，以增加表面积以及突片部分与单元壁的粘性结合。
尽管可以使用各种材料(金属、陶瓷、塑料)的穿孔和多孔片材，但优选的是，隔膜帽的正交声学部分的至少主要部分(超过50％)或全部包括由单丝纤维机织的开放网格织物。纤维可以由玻璃、碳、陶瓷或聚合物组成。由聚酰胺、聚酯、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚氟乙烯丙烯(FEP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺6(尼龙6，PA6)和聚酰胺12(尼龙12，PA12)制成的单丝聚合物纤维仅仅是几个例子。对于高温应用，由PEEK制成的开放网格单丝织物是优选的声学材料。开放网格单丝声学织物和可以用于形成根据本发明的隔膜帽的其它声学材料购自众多商业来源。例如，开放网格单丝声学织物的片材可以得自SEFAR America Inc.(Buffalo DivisionHeadquarters 111Calumet Street Depew，NY 14043)，商品名为SEFAR PETEX、SEFARNITEX和SEFAR PEEKTEX。
示例性的声学隔膜插入件(其插入到有角蜂窝30中以形成声学隔膜帽70)显示在图6中的100。显示声学隔膜100在W和L方向上取向，这对应于将其插入到有角蜂窝30中的方式。声学隔膜插入件100包括中心声学部分102，其具有边界104(以虚线显示)，该边界104对应于图5中的90显示的平面声学部分84的边界。边界104包括右边界106、左边界108、下边界110和上边界112。这些各种边界截面由总边界104中的斜杠指示。
声学隔膜插入件100也包括：1)从右边界106突出右突片长度(x)的右突片部分114；2)从左边界108突出左突片长度(y)的左突片部分116；3)下突片部分118；和4)上突片部分120。声学隔膜插入件100设计为插入到有角六边形蜂窝中，其中角度a-d为45°±5°。对于这样的有角蜂窝，优选的是，y与x之间的比率为2.5:1至1.3:1。
根据单元横截面形状，左突片部分和右突片部分可以按多种形状成形。左突片部分和右突片部分的宽度可以大于或小于突片部分的长度。正四边形是优选的。图6中所示的四边形是优选的形状，其中左突片116的长度(y)大于左突片宽度，右突片114的长度(x)大致等于或小于右突片宽度。图6中所示的左突片和右突片形状和相对尺寸对于插入到图4所示类型的有角六边形蜂窝单元(以45°±5°成角)是优选的，以确保当将声学隔膜插入件插入到蜂窝中以形成声学隔膜帽时声学隔膜插入件足够地折叠和摩擦锁定。
下突片部分118包括左下末端部段118a和右下末端部段118b。下末端部段118a和118b由V形缺口118c分开。左下末端部段118a摩擦锁定，然后结合于左下壁60。右下末端部段118b摩擦锁定、然后结合于右下壁62。下突片部分118可以为矩形的形式，其类似于左突片和右突片的形状。但是，将V形缺口布置在下突片部分的末端以将其分成左下末端部段118a和右下部段118b是优选的，以便确保当将声学隔膜插入件插入到蜂窝中以形成声学隔膜帽时声学隔膜插入件足够地折叠和摩擦锁定。
上突片部分120包括左上末端部段120a和右下末端部段120b。上末端部段120a和120b由V形缺口120c分开。左上末端部段120a摩擦锁定，然后结合于左上壁56。右上末端部段120b摩擦锁定，然后结合于右上壁58。下突片部分120可以为四边形的形式，其类似于左突片和右突片的形状。但是，将V形缺口布置在上突片部分的末端以将其分成左上末端部段120a和右上部段120b是优选的，以便确保当将声学隔膜插入件插入到蜂窝中以形成声学隔膜帽时声学隔膜插入件足够地折叠和摩擦锁定。声学隔膜插入件、例如插入件100是优选的，因为它们包括上突片末端和下突片末端两者中的缺口，以与六边形蜂窝单元提供所需的折叠、摩擦锁定和粘性结合。
另一种示例性的声学隔膜插入件显示于图7中的200。声学隔膜插入件200除了上突片和下突片的右上和右下末端部段220b和218c比左上末端部段和左下末端部段220a和218a短之外，与声学隔膜插入件100相同。用于标识声学隔膜插入件200的各个要素的数字的后两位数对应于用于标识声学隔膜插入件100的要素的数字的后两位数。这意在表示，声学隔膜插入件100的各个要素的以上描述也适用于声学隔膜200的相应要素。
左上末端部段220a从上边界212突出的距离(d)大于右上末端部段220b从上边界212突出的距离(e)。左下末端部段218a从下边界210突出的距离(f)也大于右下末端部段218b从下边界210突出的距离(g)。上末端部段和下末端部段的突出长度的这些差异设计成适应和匹配在将蜂窝浸没在粘合剂池的过程中从声学隔膜帽的左侧面到右侧面发生的粘合剂高度变化。该设计提供的优势是，确保声学隔膜帽在有角单元内的足够粘性结合，同时最小化形成上突片部分和下突片部分所需的材料的量。d与e的比率和f与g的比率优选相同，根据a-d的角度和单元尺寸应该为2:1至1.2:1。
声学隔膜插入件100和200是混杂的声学隔膜插入件，其中开放网格单丝织物130/230位于正交声学部分的边界104/204内。开放网格单丝织物130/230与形成声学隔膜插入件的剩余部分的实心聚合物片材或膜组合。开放网格单丝织物优选用作声学材料，与相应的穿孔聚合物膜或片材相比。但是，开放网格单丝织物比相应的实心聚合物膜昂贵。因此，优选将开放网格单丝织物限于用于声学隔膜帽的平面声学部分，其中非声学活性部分(突片)由实心或穿孔聚合物膜制成。例如，PEEK开放网格织物130/230可以用于形成平面声学部分的主要部分，声学隔膜插入件的剩余部分(包括突片部分)由PEEK实心膜构成。根据已知的热结合工序，将PEEK开放网格织物130/230热结合或焊接于PEEK实心膜。如果期望辅助将突片部分结合于单元壁，则实心膜突片部分可以是穿孔的。
图8显示已经由平面声学隔膜插入件100或200形成的隔膜帽70P的简化侧截面视图，其中已经使用柱塞(未显示)将平面声学隔膜插入件100或200压入有角蜂窝30P内并保持在适当位置。图8的附图标记对应于图3-5中的附图标记，所不同的是增加P来指示蜂窝是前体结构，其仍需要隔膜帽70P的永久结合以便形成有角声学蜂窝72。隔膜帽70P通过声学插入件材料的固有反弹而摩擦锁定在适当位置。插入过程放置平面声学部分84P，使得其正交(90°±10°)于单元壁延伸到所需的插入深度。左突片部分92P和右突片部分94P以它们的折叠位置显示，在该位置它们摩擦锁定抵靠单元壁的它们相应内部表面。
如图9所示，将有角蜂窝30P浸渍到粘合剂池310中，以便将粘合剂施用于所有突片部分(包括左突片部分92P和右突片部分94P)。在根据常规实践的粘合剂施用步骤过程中，边缘34P和36P保持平行于粘合剂池的表面312。将有角蜂窝30P从粘合剂池310取出，使液体粘合剂干燥或固化以形成有角声学蜂窝72。该类型的粘合剂施用工序提供隔膜帽70P在有角声学蜂窝30P内的永久结合。一旦形成，有角声学蜂窝可以用于形成众多声学结构。
可以使用通常用于将声学隔膜帽粘合到蜂窝壁上的液体粘合剂的任一种来将声学隔膜帽70P结合到有角蜂窝壁。优选的粘合剂包括在高温(150-200℃)稳定的那些粘合剂。示例性粘合剂包括环氧树脂、丙烯酸类、酚醛树脂、氰基丙烯酸酯、双马来酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、和聚酰亚胺。聚酰胺-酰亚胺粘合剂是优选的。选择粘合剂以与隔膜材料和蜂窝材料两者都相容。
如图9所示，较长的左突片部分92P接收与较短的右突片部分94P相同量的粘合剂，这是由于隔膜帽的插入位置和单元壁相对于粘合剂表面312的角度。左突片和右突片的末端93P和95P优选位于有角蜂窝单元内，使得它们都浸没在粘合剂池的表面312之下的相同距离。这确保施用于各声学隔膜帽70P的左侧面和右侧面的粘合剂的量相同。
示例性的有角六边形声学蜂窝72通过切割垂直蜂窝以形成有角蜂窝30制成，其中角度a-d为45°，且第一壁48和第二壁52是节点壁31。将蜂窝切割以提供1.7英寸(4.3cm)的芯厚度(t)和2.4英寸(6.1cm)的单元深度(t′)。垂直蜂窝单元的横截面积为0.12平方英寸(1.3cm2)。将声学隔膜插入件100插入到有角蜂窝单元中以形成声学隔膜帽，其中平面声学隔膜部分84位于从第一边缘34处起0.74英寸(1.9cm)的深度(st′)。
对比垂直声学蜂窝由用于制造有角声学蜂窝的相同蜂窝制备。在两种情况中，相同的声学材料都用于隔膜帽的平面声学部分。对比蜂窝的芯厚度和单元深度为1.7英寸(4.3cm)。将声学隔膜插入件插入，使得隔膜帽的平面声学部分处于从对比蜂窝的第一边缘处起的0.52英寸(1.3cm)的深度。在两种情况中，平面声学部分的插入深度都等于0.3的单元深度(有角声学蜂窝-0.74/2.4＝0.3；对比声学蜂窝-0.52/1.7＝0.3)。
声学测试在有角声学蜂窝和对比声学蜂窝上进行。发现有角蜂窝在较低的噪声频率(500至1500Hz)提供较大的声音抑制。有角声学蜂窝在不增加芯厚度或芯重量的情况下提供对较低噪声频率的这种增加的抑制作用。当设计利用位于蜂窝单元中的声学隔膜帽的声学共振器时，在无需增加声学蜂窝面板或衬垫的厚度或重量的情况在低频阻尼或抑制噪声的能力提供显著的优势。对于其中声学处理物的尺寸和重量是重要的设计考量的大型喷气式发动机，这些优势是尤其显著的。
鉴于本发明由此描述的示例性实施方式，本领域技术人员应注意到本申请范围内的公开内容仅是示例性的，可以在本发明的范围内进行各种其它替换、改编和修改。因此，本发明不限于上述实施方式，而仅由所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种声学结构，其中声学隔膜位于蜂窝的单元中，用于减少从源头产生的噪声，所述声学结构包括：
A)蜂窝，其包括第二边缘和位于最靠近所述源头处的第一边缘，其中所述第一边缘限定具有长度方向和宽度方向的第一平面，并且其中所述第二边缘限定具有长度方向和宽度方向的第二平面，所述第一平面和第二平面彼此平行并且限定芯厚度，所述蜂窝包括单元，所述单元具有由在所述第一边缘和所述第二边缘之间彼此平行延伸的单元壁限定的深度，所述单元壁以相对于所述第一平面和第二平面的角度延伸，使得所述单元的深度大于所述芯厚度；
B)声学隔膜帽，其包括：
a)正交于所述单元壁延伸的平面声学部分，所述平面声学部分具有位于最靠近所述第一边缘处的顶侧面、位于最靠近所述第二边缘处的底侧面，所述平面声学部分具有边界；
b)在所述边界从所述声学部分突出的突片部分；
和
C)将所述突片部分结合于所述单元壁的粘合剂。
2.根据权利要求1所述的声学结构，其中所述平面声学部分包括单丝声学网格材料，所述突片部分包括实心非声学材料。
3.根据权利要求1所述的声学结构，其中所述单元壁包括限定所述单元的内部单元表面，所述单元具有左侧面和右侧面，所述单元壁包括位于所述单元的左侧面的第一壁，所述第一壁具有第一内部单元表面，所述单元壁进一步包括位于所述单元的右侧面的第二壁，所述第二壁具有第二内部单元表面，并且其中所述平面声学部分的边界包括左边界和右边界，并且其中左突片部分在所述左边界处从所述声学部分突出左突片长度，且右突片部分在所述右边界处从所述声学部分突出右突片长度，所述左突片长度比所述右突片长度长。
4.根据权利要求3所述的声学结构，其中所述左突片部分是正四边形，所述右突片部分是正四边形，其中所述左突片长度与所述右突片长度的比率是2.5:1至1.3:1。
5.根据权利要求3所述的声学结构，其中所述单元壁包括另外的壁，所述另外的壁包括左上壁、右上壁、左下壁和右下壁，所述另外的壁和所述第一壁和第二壁限定具有六边形横截面形状的单元，并且其中所述平面声学部分的边界进一步包括上边界和下边界，并且其中上突片部分在所述上边界处从所述声学部分突出，下突片部分在所述下边界处从所述声学部分突出，并且其中所述粘合剂将所述上突片部分结合于所述左上壁和所述右上壁，所述粘合剂将所述下突片部分结合于所述左下壁和所述右下壁。
6.根据权利要求5所述的声学结构，其中所述上突片部分具有上端，该上端被切出缺口以形成右上末端部段和左上末端部段，所述右上末端部段结合于所述右上壁，所述左上末端部段结合于所述左上壁，并且其中所述下突片部分具有下端，该下端被切出缺口以形成右下末端部段和左下末端部段，所述右下末端部段结合于所述右下壁，所述左下末端部段结合于所述左下壁。
7.根据权利要求6所述的声学结构，其中所述左上末端部段从所述上边界突出的距离比所述右上末端部段从所述上边界突出的距离大，并且其中所述左下末端部段从所述下边界突出的距离比所述右下末端部段从所述下边界突出的距离大。
8.根据权利要求1所述的声学结构，其中所述单元壁包括限定所述单元的内部单元表面，所述单元具有左侧面和右侧面，所述单元壁包括位于所述单元的左侧面的第一壁，所述第一壁具有第一内部单元表面和第一外部表面，所述第一内部单元表面以相对于所述第二平面的第一内角延伸，所述第一外部表面以相对于所述第一平面的第一外角延伸，所述单元壁进一步包括位于所述单元的右侧面的第二壁，所述第二壁具有第二内部单元表面和第二外部表面，所述第二内部单元表面以相对于所述第一平面的第二内角延伸，所述第二外部表面以相对于所述第二平面的第二外角延伸，其中所述第一内角、第一外角、第二内角、和第二外角是相同的角度，并且其中所述角度为30°至75°。
9.根据权利要求7所述的声学结构，其中所述角度为40°至50°。
10.根据权利要求7所述的声学结构，其中所述平面声学部分的边界包括左边界和右边界，并且其中左突片部分在所述左边界处从所述声学部分突出左突片长度，右突片部分在所述右边界处从所述声学部分突出右突片长度，所述左突片长度比所述右突片长度长。
11.根据权利要求1所述的声学结构，其包括附接于所述蜂窝的第一边缘的透声片材和附接于所述蜂窝的第二边缘的实心不透声片材。
12.制造声学结构的方法，其中声学隔膜位于蜂窝的单元中，用于减少从源头产生的噪声，所述方法包括以下步骤：
A)包括第二边缘和位于最靠近所述源头处的第一边缘的蜂窝，其中所述第一边缘限定具有长度方向和宽度方向的第一平面，并且其中所述第二边缘限定具有长度方向和宽度方向的第二平面，所述第一平面和第二平面彼此平行并且限定芯厚度，所述蜂窝包括单元，所述单元具有由在所述第一边缘和所述第二边缘之间彼此平行延伸的单元壁限定的深度，所述单元壁以相对于所述第一平面和第二平面的角度延伸，使得所述单元的深度大于所述芯厚度；
B)提供声学隔膜插入件，其包括：
a)平面声学部分，所述平面声学部分具有边界；
b)突片部分，其在所述边界处从所述声学部分突出；
C)将所述声学隔膜插入件插入到所述单元中以形成声学隔膜帽，其中所述平面声学部分正交于所述单元壁延伸，所述声学部分具有位于最靠近所述第一边缘处的顶侧面和位于最靠近所述第二边缘处的底侧面；和
D)将所述突片部分结合于所述单元壁。
13.根据权利要求12所述的制造声学结构的方法，其中所述平面声学部分是单丝声学网格材料，所述突片部分是实心非声学材料。
14.根据权利要求12所述的制造声学结构的方法，其中所述单元壁包括限定所述单元的内部单元表面，所述单元具有左侧面和右侧面，所述单元壁包括位于所述单元的左侧面的第一壁，所述第一壁具有第一内部单元表面，所述单元壁进一步包括位于所述单元的右侧面的第二壁，所述第二壁具有第二内部单元表面，并且其中所述平面声学部分的边界包括左边界和右边界，并且其中左突片部分在所述左边界处从所述声学部分突出左突片长度，且右突片部分在所述右边界处从所述声学部分突出右突片长度，所述左突片长度比所述右突片长度长。
15.根据权利要求14所述的制造声学结构的方法，其中所述单元壁包括另外的壁，所述另外的壁包括左上壁、右上壁、左下壁和右下壁，所述另外的壁和所述第一壁和第二壁限定具有六边形横截面形状的单元，并且其中所述平面声学部分的边界进一步包括上边界和下边界，并且其中上突片部分在所述上边界处从所述声学部分突出，下突片部分在所述下边界处从所述声学部分突出，并且其中所述上突片部分结合于所述左上壁和所述右上壁，所述下突片部分结合于所述左下壁和所述右下壁。
16.根据权利要求15所述的制造声学结构的方法，其中所述上突片部分具有上端，该上端被切出缺口以形成右上末端部段和左上末端部段，所述右上末端部段结合于所述右上壁，所述左上末端部段结合于所述左上壁，并且其中所述下突片部分具有下端，该下端被切出缺口以形成右下末端部段和左下末端部段，所述右下末端部段结合于所述右下壁，所述左下末端部段结合于所述左下壁。
17.根据权利要求16所述的制造声学结构的方法，其中所述左上末端部段从所述上边界突出的距离比所述右上末端部段从所述上边界突出的距离大，并且其中所述左下末端部段从所述下边界突出的距离比所述右下末端部段从所述下边界突出的距离大。
18.制造根据权利要求11所述的声学结构的方法，其包括以下步骤：将透声片材附接于所述蜂窝的第一边缘，和将实心不透声片材附接于所述蜂窝的第二边缘。
19.用于制造根据权利要求1所述的声学结构的声学蜂窝，其中声学隔膜帽位于柔性蜂窝的单元中，用于减少从源头产生的噪声，所述声学蜂窝包括：
A)包括第二边缘和位于最靠近所述源头处的第一边缘的蜂窝，其中所述第一边缘限定具有长度方向和宽度方向的第一平面，并且其中所述第二边缘限定具有长度方向和宽度方向的第二平面，所述第一平面和第二平面彼此平行并且限定芯厚度，所述蜂窝包括单元，所述单元具有由在所述第一边缘和所述第二边缘之间彼此平行延伸的单元壁限定的深度，所述单元壁以相对于所述第一平面和第二平面的角度延伸，使得所述单元的深度大于所述芯厚度；
B)声学隔膜帽，其包括：
a)正交于所述单元壁延伸的平面声学部分，所述平面声学部分具有位于最靠近所述第一边缘处的顶侧面、位于最靠近所述第二边缘处的底侧面，所述平面声学部分具有边界；
b)在所述边界处从所述平面声学部分突出的突片部分，其中所述声学隔膜通过将所述突片部分与所述单元壁摩擦接合而保持在适当位置。
20.用于插入到蜂窝的单元中以形成根据权利要求19所述的声学蜂窝的声学隔膜插入件，所述声学隔膜插入件包括：
a)具有右边界、左边界、下边界和上边界的声学部分；
b)在所述右边界处从所述声学部分突出的右突片部分；
c)在所述左边界处从所述声学部分突出的左突片部分，其中所述左突片部分在所述左边界处从所述声学部分突出左突片长度，所述右突片部分在所述右边界处从所述声学部分突出右突片长度，所述左突片长度比所述右突片长度长；
d)在所述下边界处从所述声学部分突出的下突片部分，所述下突片具有带缺口末端，所述带缺口末端包括右下末端部段和左下末端部段；和
e)在所述上边界处从所述声学部分突出的上突片部分，所述上突片具有带缺口末端，所述带缺口末端包括右上末端部段和左上末端部段。
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