CN111300912A - 整体式超塑成形和扩散结合夹层结构以及推进系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了整体式超塑成形和扩散结合夹层结构以及推进系统。该夹层结构包括夹在第一面板与第二面板之间的核心部，核心部包括多个单元，其中，第一面板具有用于允许噪声和空气进入单元内的多个开口，并且其中，核心部包括：位于第一面板与第二面板之间的穿孔隔板、位于穿孔隔板与第二面板之间的第一多个单元、以及位于穿孔隔板与第一面板之间的第二多个单元。一种推进系统包括涡轮发动机以及发动机舱，该发动机舱包括SPF/DB内壁，该内壁具有靠着发动机的热侧面板和具有噪声衰减开口的冷侧面板。

Description

整体式超塑成形和扩散结合夹层结构以及推进系统
本申请是分案申请，其母案申请的申请号为201380077399.7(国际申请号为PCT/US2013/045727)，申请日为2013年06月13日，发明名称为“用于衰减来自气流的噪声的超塑成形/扩散结合结构”。
技术领域
本发明涉及整体式超塑成形和扩散结合夹层结构以及推进系统。
背景技术
发动机舱用于控制发动机气流的输入和排出，便于维护，并且抑制由高旁通(bypass)涡扇发动机产生的噪声。发动机舱可以包括由面板(face sheet，面板材)和蜂窝状核心部(core，芯部)的复合夹层结构制成的声衬。面板进行穿孔用以衰减噪声。发动机舱可以进一步包括位于声衬与发动机核心部之间的由陶瓷和金属材料制成的隔热衬垫(insulation blanket)。隔热衬垫保护夹层结构不受发动机热量的影响。
隔热衬垫增加重量、需要维护并且提高发动机舱的成本，但不会直接提供结构上的益处。此外，隔热衬垫占据非常大的空间，这可能造成风扇管道(fan duct，风道)直径增加。他们也在大量气流经过的路径中设置非光滑的表面，这种表面会增加阻力。增加的飞机重量和阻力对燃料效率是不利的。
存在对具有噪声衰减能力的高温声衬的需求。由于典型的燃气涡轮发动机的形状和发动机舱性能的需求，进一步需要存在一种符合复杂(例如，双轮廓)表面的声衬。
发明内容
根据本文中的实施方式，一种推进系统包括涡轮喷气发动机以及发动机舱，该发动机舱包括超塑成形/扩散结合(superplastic forming/diffusion bonding，SPF/DB)内壁，该超塑成形/扩散结合内壁具有靠着发动机核心部的热侧面板和具有噪声衰减开口的冷侧面板。
根据本文中的另一实施方式，风扇管道包括SPF/DB夹层结构，该SPF/DB夹层结构包括这样的面板，该面板形成内壁并且具有被配置为抑制噪声的多个开口。
根据本文中的另一实施方式，整体式SPF/DB夹层结构包括夹在第一面板与第二面板之间的核心部。核心部包括多个单元。第一面板具有用于允许噪声和空气进入这些单元的多个开口。
根据本公开内容的另外的方面，该内壁具有曲率。
根据本公开内容的又一方面，发动机包括涡扇发动机。
这些特征与功能可以在各种实施方式中独立地实现或与其他实施方式组合。参考以下说明和附图，能够了解这些实施方式的更多细节。
附图说明
图1是包括涡轮发动机和发动机舱的推进系统的视图。
图2是包括内壁的风扇管道的视图，该内壁包括具有超塑成形和扩散结合单元的夹层核心部。
图3至图6是具有不同尺寸和构造的单元的SPF/DB夹层核心部的视图。
图7是一种制作SPF/DB结构的方法的视图。
图8是关于SPF/DB结构的核心板(core sheet，核心部板材)的焊接模式的视图。
图9A至图9D是组合件展开成SPF/DB结构的视图。
图10是一种从多个SPF/DB结构形成发动机舱内壁的方法的视图。
图11是具有复杂形状的SPF/DB结构的视图。
具体实施方式
参考图1，其示出了安装至飞机翼部100下方的支柱或挂架105的推进系统110。推进系统110包括涡轮喷气发动机。在一些实施方式中，喷气发动机可以是涡扇发动机120。典型的涡扇发动机120包括管道风扇(ducted fan，涵道风扇)121和用于驱动风扇121的发动机核心部(或气体发生器)122。风扇121使一部分吸入空气通过发动机核心部122(核心气流)并且使另一部分吸入空气通过风扇管道130，其绕过发动机核心部122(旁通气流或风扇气流)。通过诸如塞形喷嘴(plug nozzle)124的喷嘴加速核心气流。通过将较冷旁通气流和较热核心气流的组合气流排出而产生推力。旁通气流与核心气流的质量流量比称作旁通比。
推进系统110还包括发动机舱140，发动机舱包括用于覆盖管道风扇和发动机核心部122的整流罩。整流罩可由使用耐低温材料(诸如，碳环氧或铝)的轻型结构制成。整流罩用作风扇管道和相关机构的气动整流装置。在图1的实施方式中，整流罩包括发动机进口整流罩142、风扇整流罩144、以及核心部整流罩146。
另外参考图2。发动机舱140进一步包括风扇管道130，其也被称为推力反向装置(thrust reverser)。风扇管道130具有内壁132，其将旁通气流与发动机核心部122分离。内壁132结合有结构性功能，以对气流压力载荷以及其他发动机舱载荷起作用。内壁132也可用作核心气流的核心管道以及发动机核心部122的整流罩。作为发动机核心部整流罩，内壁132提供显著的结构性功能、耐热性及耐受与其相关联的热梯度、噪声衰减、发动机防火、以及发动机入口及其系统和部件的组合。内壁132通过将热量引导至旁通气流而使热量从发动机核心部122偏转。
分叉部(bifurcation)134将内壁132附接到核心部整流罩146。在一些实施方式中，分叉部134可以与内壁132制成一体。在其他实施方式中，分叉部134可以结合(例如，机械地紧固)到内壁132。在一些实施方式中，核心部整流罩146可以与风扇管道130制成一体，并且在其他实施例中，核心部整流罩146可与风扇管道130分离。
发动机舱130进一步包括推力反向导流板(thrust reverser deflector)136，该推力反向导流板将一些或大部分旁通气流向外或向前重新定向以提供与飞机的前进运动相反的反推力。导流板136的一部分可通过与阻挡旁通气流的门联接而附接至内壁132。
除了以上功能，内壁132抑制由发动机核心部122的涡轮部件产生的发动机噪声以及经过旁通气流的风扇噪声。对于具有长管道的发动机舱(即，具有延伸超过风扇气流喷嘴出口平面的部分的风扇管道)，延伸超过风扇气流喷嘴出口平面的部分的噪声抑制是可选的。
发动机舱130的内壁132包括设计成能抑制噪声的一个或多个SPF/DB结构。在一些实施方式中，可以通过单个整体式SPF/DB结构形成内壁132。在其他实施方式中，内壁可以包括通过焊接或以其他方式结合在一起的多个整体式SPF/DB结构。
超塑成形(superplastic forming，SPF)通常是指材料超塑变形超出其塑性变形的正常限度的方法。可以使用在温度和应变率的有限范围内呈现超塑性能的某些材料执行超塑成形。
扩散结合(diffusion bonding，DB)通常是指使用热量和压力使构件结合在一起以在结合构件的材料之间形成固态接合的方法。在将要结合的母体材料的熔点以下的温度发生通过扩散结合而获得的接合。在足以促使冶金微观结构彼此之间完全地对接和扩散直至完全接合为止的压力载荷下产生各母体材料之间的接合。
各个SPD/DB结构由可扩散结合和可超塑成形的材料制成。这种材料的实例包括但不限于钛的等级和合金、钛铝、陶瓷、玻璃、金属陶瓷复合材料、不锈钢、铝、铬镍铁合金以及其它超级合金。
另外参考图3。内壁132的每个SPF/DB结构300具有：靠着发动机核心部122的热侧面板310，形成风扇管道的内表面的冷侧面板320，以及在面板310与320之间的夹层核心部330。热侧面板310由具有比冷侧面板320更好的耐热性的材料制成。核心部330包括多个单元332，这些单元在面板310与320之间形成空腔。核心部330可由相对于用于形成热侧面板310和冷侧面板320的材料具有较大超塑性能的材料制成，以便减少面板310与320中的标记(mark-off，痕迹)。
冷侧面板320具有噪声衰减开口322。噪声衰减开口322布置为允许旁通气流流进核心部330的单元332内。开口322和单元332形成了衰减发动机噪声的共振器。
可以通过选择单元高度、长度和宽度、板材厚度、开口尺寸、形状和空间、以及冷侧面板320的特定开口面积百分比(Percent Open Area，POA)，来调整发动机噪声衰减。频率阻尼是基于开口322的尺寸、具有开口322的面板320的厚度以及开口下方空腔的深度之间的函数关系的。阻尼也基于开口322的模式。这些变量的差异将会影响结构300的噪声衰减的效率。可以调整SPF/DB结构300，以抑制喷气发动机噪声频率的可能的最大范围。
噪声衰减是被动的。被动衰减不需要一个主动监测和反馈系统来创建异相声音以取消期望频率。因此，SPF/DB内壁132在不用对噪声衰减系统进行加重和维护的情况下执行噪声衰减，同时提供结构强度和耐热性。
与蜂窝状结构相比，SPF/DB内壁132提供更好的耐腐蚀性和热防护性。与蜂窝状结构相比，由于超级优越的高温性能，SPF/DB内壁具有更高的结构强度和更好的耐疲劳性能，并且其更能承受损坏。
SPF/DB内壁132不需要隔热衬垫来防止发动机热量的影响。通过除去隔热衬垫，发动机舱130比蜂窝状结构更轻并且具有平滑的表面供空气低阻力地通过。
通过去除隔热衬垫，发动机舱130比传统发动机舱更小。较小的发动机舱使得能够使用具有较高的旁通比(燃油消耗更小)的较大发动机且不会增加离地距离(和起落架长度)，和/或其使得更多的设备和配件能够装进发动机舱130。
与蜂窝状挡热结构相比，SPF/DB结构的整体式构造使得预期寿命更长。蜂窝状挡热结构的寿命取决于其隔热衬垫的完整性。如果衬垫受损或不能适当地定位，则预期寿命可能缩短。本文中的整体式SPF/DB结构不会面临这些问题。预期本文中SPF/DB结构的寿命接近或超过飞机的寿命。
此外，本文中的整体式SPF/DB结构不需要像蜂窝状挡热结构一样的维护。因此，维修费用显著降低。
本文中的SPF/DB结构可以形成复杂的形状。例如，SPF/DB结构可以形成具有环形复合物、圆锥状、圆柱状、单维或多维曲率的形状。此外，可以将分叉部形成为一体。在图11中示出了具有复杂形状的SPF/DB结构1110的实例。
噪声衰减开口322不限于任意特定几何构型。开口几何构型的实例包括孔、卵形、椭圆、狭缝、以及切口。
核心部330的单元332不限于任意特定几何构型。在下面的段落中描述了几种不同几何构型。
另外参考图3。在一些实施方式中，核心部330也可包括介于面板310与320之间的穿孔隔板334。多个热侧单元332位于隔板334与热侧面板310之间，并且多个冷侧单元332位于隔板334与冷侧面板320之间。
穿孔隔板334提供了离竖立的壁结构的平面90度的半渗透表面。隔板334以噪声消除的方式反射并且选择性地传送声波。
隔板334定位在中间平面或者与另一面板相比稍微偏斜靠近一个面板。但是作为一个实例，隔板334可以偏离中心偏斜20％。偏斜隔板334为噪声衰减提供额外的自由度，这是因为在隔板334一侧上的单元的尺寸与在隔板334的另一侧上的单元的尺寸不同。
隔板334提供另一个优势。隔板提供张力隔膜以增加内壁132的结构强度和刚性。
单元332不限于任意特定的形状。在一些实施方式中，如在图3中所示，单元332可以是三角形形状。图4示出了包括隔板420和正方形或矩形单元430的核心部410。
图5和图6示出了包括隔板520和金字塔形状单元530的核心部510。金字塔形状单元530的底部形成在隔板520上。每个四面体限定一个单元。
金字塔形状单元530的壁是可以穿孔形成开口532，以向噪声衰减提供两个额外的自由度。因此，可以调整具有金字塔形状单元530的SPF/DB结构510，从而抑制四个不同的频带。比如与正方形单元430相比，除了额外的自由度以外，金字塔形状单元530提供较高的刚度。
在图5和图6中示出的单元530具有三个侧面。然而，在其他实施方式中，金字塔形状单元可具有四个侧面、五个侧面、六个侧面、七个侧面、或八个侧面。
在一些实施方式中，可用细长的通道代替单元。在一些实施方式中，单元可以形成为不同尺寸并且构造为衰减特定频率。
在一些实施方式中，附加的噪声阻尼材料可以附接至或注入到单元内以进一步改善噪声衰减性能。例如，可将轻型泡沫注入单元中。
参考图7，其示出了一种制作SPF/DB结构的方法。在该具体实例中，SPF/DB结构的核心部将具有隔板和金字塔形状单元。
在方框710中，将钛板切割成应有的尺寸。对于金字塔形状单元，为冷侧面板切削第一板材，为热侧面板切削第二板材，并且为核心部切削五个额外的板材。核心部包括用于隔板、热侧核心部、冷侧核心部、热侧金字塔单元以及冷侧金字塔单元的板材。
在一些实施方式中，由于β合金提供抗高温氧化性以抵抗强烈污染物(诸如，液压液)的腐蚀，冷侧面板可以使用钛的β合金。核心板可以使用钛的αβ合金。在低温下，与标准粒度合金相比，细粒度αβ合金具有更好的SPF和扩散结合性能。在一些实施方式中，隔板可由工业纯钛而非细粒度αβ合金制成。热侧面板可以使用αβ钛合金(诸如，6-2-4-2)，因为其在高温下强度更好并且适合于紧挨着发动机核心部使用。
在方框720中，将隔板板材和单元板材穿孔。形成冷侧面板中的开口。
在方框730中，将核心板、隔板板材和单元板材焊接在一起以形成核心部组件。例如，可以使用图8中示出的网格模式。通过贯穿核心部中所有板材的一组间隔开的第一焊点熔核(weld nugget)810形成金字塔形状单元的底部，通过在单元板材及其相邻的核心板之间延伸的一组第二焊点熔核820形成并且金字塔形状单元的顶点。
除焊接以外或代替焊接，在板材之间可选择性地设置封堵材料(stop-offmaterial，电镀绝缘材料)，以预防板材的相邻表面的部分结合。
在方框740中，将面板装配到核心部组件上。在方框750中，焊接面板并且将所有核心板和面板的周界进行气密密封，以形成组合件。可以在组合件的周界附近形成连续焊缝。
在方框760中，面板和核心板的气体管线附接至组合件。在SPF/DB形成的过程中，这些核心板的气体管线将使第一压力P1施加在核心部的内部，并且在SPF/DB形成的过程中，面板的气体管线将使第二压力P2施加在核心部的外部。
在方框770中，将组合件装入成形装置内。例如，图9A示出了液压抑制压力的高温成形模具910和920。模具910和920限定了模腔930。组合件940放置在模腔930中。组合件940包括冷侧面板941和热侧面板947、热侧核心板942和冷侧核心板946、冷侧单元板材943和热侧单元板材945、以及隔板板材944。
图9A也示出了延伸穿过核心部中所有板材942-946的每个第一焊点熔核810。每个第二焊点熔核820在单元板材与其相邻的核心板之间延伸。
在方框780中，执行SPF/DB形成。加热并且压缩组合件，使得通过扩散结合而将板材的没有用封堵材料处理的相邻部分相结合。此后，将压缩气体注入于板材之间以向组合件充气，从而将组合件超塑形成为由模腔的表面限定的构造。
如在图9B中所示，核心部内部的压力P1大于核心部外部的压力。面板941和947推动模具910和920，从而形成结构的外轮廓。除了在第一焊点熔核810处以外，单元板材943和945开始超塑扩展。经历焊接的材料的微结构改变到呈现非超塑性的程度。第一焊点熔核810之间的间隙提供通风孔以平衡成形过程期间的核心部结构的单元之间的气体压力。
如在图9C中所示，核心部内的压力P1增至P1>>P2。核心板942和946被推动并且扩散结合到面板941和947。核心板942和946也向后折叠至它们本身并且扩散结合以形成矩形壁。单元板材943和945继续向外扩展。通过合金的相对超塑性和核心板942和946的厚度控制隔板板材944的位置。例如，核心板942与946之间的厚度差值使较薄的核心板942比较厚的核心板946形成得更快。因此，隔板板材944从中间平面位置偏斜。
如在图9D中所示，完全形成SPF/DB结构并且扩散结合到所有内表面上。核心板942和946形成矩形单元，并且单元板材943和945形成金字塔形状单元。在SPF/DB形成之后，焊点熔核810和820保持它们的预成形形状。
在组合件冷却之后，将其从成形装置去除。隔板板材944的相同侧上的相邻单元和隔板板材944的相对侧上的单元通过焊点熔核之间的材料的扩展创建的开口或者板材943-945中的穿孔而流体连通。在SPF/DB形成过程中，这些流体连通使得气体膨胀。此外，这些开口和穿孔执行与冷侧面板上的开口类似的功能：它们使单元起到噪声衰减共振器的作用。因此，这些开口和穿孔提供改善噪声衰减的额外的自由度。
参考图10，其示出了一种从多个SPF/DB结构形成发动机舱内壁的方法。在方框1010中，形成多个SPF/DB结构。在方框1020中，将SPF/DB结构接合(例如，焊接、紧固)在一起以形成内壁的整个横截面。接合结构的长度可以覆盖发动机核心部或它们可以延伸到发动机核心部之外。
此外，本公开内容包括根据下列项的一些实施方式：
1.一种推进系统，包括：
涡轮喷气发动机；以及
发动机舱，该发动机舱包括SPF/DB内壁，该内壁具有靠着发动机的核心部的热侧面板和具有噪声衰减开口的冷侧面板。
2.根据项1所述的系统，其中，发动机是涡扇发动机。
3.根据项1所述的系统，其中，热侧面板由具有比冷侧面板更好的耐热性的材料制成。
4.根据项1所述的系统，其中，内壁具有曲率。
5.根据项1所述的系统，其中，内壁包括接合在一起的多个整体式SPF/DB结构。
6.根据项1所述的系统，其中，内壁进一步具有介于面板之间的夹层核心部，噪声衰减开口布置为允许空气流入核心部内。
7.根据项6所述的系统，其中，核心部包括多个单元；并且其中，这些单元和面板中的开口形成噪声衰减共振器。
8.根据项6所述的系统，其中，热侧面板和冷侧面板相对于用于形成核心部的材料具有减小的超塑性能，从而在面板中减少标记。
9.根据项6所述的系统，其中，核心部包括介于面板之间的穿孔隔板、位于隔板与热侧面板之间的第一多个单元、以及位于隔板与冷侧面板之间的第二多个单元。
10.根据项9所述的系统，其中，隔板相对于面板偏斜，以便为以多个频率进行噪声衰减提供额外的自由度。
11.根据项9所述的系统，其中，这些单元为金字塔形状。
12.根据项11所述的系统，其中，这些单元的壁被穿孔以便为噪声衰减提供两个额外的自由度。
13.一种包括SPF/DB夹层结构的风扇管道，该SPF/DB夹层结构包括这样的面板，该面板形成内壁并且具有被配置为抑制噪声的多个开口。
14.一种包括根据项13所述的管道的发动机舱。
15.一种包括夹在第一面板与第二面板之间的核心部的整体式SPF/DB夹层结构，该核心部包括多个单元，第一面板具有用于允许噪声和空气进入这些单元内的多个开口。
16.根据项15所述的结构，其中，核心部包括穿孔隔板。
17.根据项16所述的结构，其中，隔板朝向面板之一偏斜。
18.根据项15所述的结构，其中，这些单元为金字塔形状。
19.根据项15所述的结构，其中，夹层结构被配置为发动机舱的内壁。
20.根据项15所述的结构，其中，夹层结构被配置为塞形喷嘴。
本文中的SPF/DB结构不限于发动机舱。其他航空航天应用包括但不限于喷气发动机的喷嘴塞和辅助动力单元的尾管。
本文中的SPF/DB结构不限于航空航天应用。例如，SPF/DB结构可以用作以下各项的挡热装置和噪声衰减器：汽车、火车、卡车、高性能排气的摩托车、赛车、船只、船舶、发电涡轮机、火箭发动机喷嘴。面板中的开口一般朝向要衰减的主要声源定位。

Claims (14)

1.一种整体式超塑成形和扩散结合夹层结构，包括夹在第一面板(320)与第二面板(310)之间的核心部(330)，所述核心部包括多个单元(332)，其中，所述第一面板(320)具有用于允许噪声和空气进入所述单元(332)内的多个开口(322)，并且其中，所述核心部(330)包括：位于所述第一面板(320)与所述第二面板(310)之间的穿孔隔板(334)、位于所述穿孔隔板(334)与所述第二面板(310)之间的第一多个单元(332)、以及位于所述穿孔隔板(334)与所述第一面板(320)之间的第二多个单元(332)。
2.根据权利要求1所述的结构，其中，所述穿孔隔板(334)朝向所述第一面板(320)或朝向所述第二面板(310)偏斜，以便为以多个频率进行噪声衰减提供额外的自由度。
3.根据权利要求1所述的结构，其中，所述整体式超塑成形和扩散结合夹层结构配置为发动机舱(140)的内壁(132)。
4.根据权利要求1所述的结构，其中，所述多个单元(332)为金字塔形状。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其中，所述第二面板(310)由具有比所述第一面板(320)更好的耐热性的材料制成。
6.根据权利要求3所述的结构，其中，所述内壁(132)包括接合在一起的多个整体式超塑成形和扩散结合结构。
7.根据权利要求3所述的结构，其中，所述内壁(132)进一步具有介于所述第一面板(320)与所述第二面板(310)之间的夹层核心部(330)，其中，使噪声衰减的所述多个开口(322)布置为允许空气流入所述核心部(330)内。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其中，所述多个单元(332)和所述第一面板(320)中的所述多个开口(322)形成噪声衰减共振器。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其中，所述第一面板(320)和所述第二面板(310)相对于用于形成所述核心部(330)的材料具有减小的超塑性能，从而在所述第一面板(320)和所述第二面板(310)中减少标记。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其中，所述多个单元(332)的壁被穿孔以便为噪声衰减提供两个额外的自由度。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其中，所述整体式超塑成形和扩散结合夹层结构配置为塞形喷嘴(124)。
12.一种推进系统，包括：
涡轮喷气发动机(110)；
发动机舱(140)；以及
根据权利要求1至10中任一项所述的整体式超塑成形和扩散结合夹层结构，其中，所述整体式超塑成形和扩散结合夹层结构被配置为内壁(132)，该内壁具有靠着所述发动机的核心部(122)的所述第二面板(310)和被配置为能够使噪声衰减的所述第一面板(320)的所述多个开口(322)。
13.一种风扇管道，其中，所述风扇管道包括根据权利要求1至10中任一项所述的整体式超塑成形和扩散结合夹层结构，其中所述整体式超塑成形和扩散结合夹层结构被配置为所述风扇管道的内壁(132)。
14.一种发动机舱(140)，包括根据权利要求13所述的风扇管道(130)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111730285A (zh) * 2020-06-22 2020-10-02 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种400mw级重型燃机喷嘴波纹管组件破损返修方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9650963B2 (en) 2015-01-29 2017-05-16 Rohr, Inc. Acoustic structural panel with herringbone core
FR3070308B1 (fr) * 2017-08-25 2021-04-09 Safran Nacelles Panneau structural et/ou acoustique de nacelle d’ensemble propulsif d’aeronef et procede de fabrication s’y rapportant
FR3070529B1 (fr) * 2017-08-31 2019-12-20 Safran Nacelles Panneau acoustique a resonateurs pour volume reduit
US10508810B2 (en) * 2017-09-19 2019-12-17 Hexcel Corporation Thermal panel with a corrugated ceramic composite sheet having unequal ridge widths
US20190136765A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-09 General Electric Company High temperature acoustic liner
US11066147B2 (en) 2018-07-10 2021-07-20 Rohr, Inc. Structured panel with integrated skin and sidewalls
KR102587329B1 (ko) 2018-12-10 2023-10-10 한화에어로스페이스 주식회사 기체의 유동 손실을 저감시키는 보조동력장치
FR3090471A1 (fr) * 2018-12-24 2020-06-26 Airbus Operations (S.A.S.) Procédé de fabrication d’une structure d’absorption acoustique comprenant un panneau alvéolaire intégrant des éléments acoustiques et structure d’absorption acoustique obtenue à partir dudit procédé
CN109538375B (zh) * 2019-01-11 2020-01-21 中国人民解放军国防科技大学 应用于火箭基组合循环发动机的引射火箭
US11161590B2 (en) * 2019-09-30 2021-11-02 The Boeing Company Reinforced superplastic formed and diffusion bonded structures
US11767776B2 (en) * 2020-09-04 2023-09-26 The Boeing Company Propulsion flow path duct systems and methods
US11965465B2 (en) 2020-12-22 2024-04-23 Rohr, Inc. Acoustic panel with multiple layer corrugated core
US11715450B2 (en) 2020-12-22 2023-08-01 Rohr, Inc. Acoustic panel core cell with funnel shaped septum
US11869472B2 (en) 2021-08-02 2024-01-09 Rohr, Inc. Acoustic panel with reconfigurable chamber constrictions
FR3129022A1 (fr) * 2021-11-05 2023-05-12 Safran Structure d’atténuation acoustique d’une large gamme de fréquences
US20230175458A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-08 Rohr, Inc. Multi-core acoustic panel for an aircraft propulsion system
US20230279578A1 (en) * 2022-03-07 2023-09-07 Rohr, Inc. Forming acoustic panel with multi-layered septum(s)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3542152A (en) * 1968-04-08 1970-11-24 Gen Electric Sound suppression panel
CN1043894A (zh) * 1988-12-27 1990-07-18 巴恩斯集团公司 制造超塑成型和扩散接合的制品的方法及其制品
WO1992012854A1 (en) * 1991-01-22 1992-08-06 Short Brothers Plc Structural cellular component
WO1997027045A2 (en) * 1996-01-12 1997-07-31 The Boeing Company Metal sandwich structure with integral hardpoint
US20050109557A1 (en) * 2003-11-21 2005-05-26 Snecma Moteurs Soundproofing panel with beads, and a method of manufacture
CN102817719A (zh) * 2011-05-31 2012-12-12 Mra系统有限公司 航空发动机整流罩及其方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94019374A (ru) * 1994-05-26 1996-08-27 Научно-исследовательский институт автоматизированных средств производства и контроля Звукопоглощающая пятислойная конструкция
RU94019375A (ru) * 1994-05-26 1996-08-27 Научно-исследовательский институт автоматизированных средств производства и контроля Секционная звукопоглощающая конструкция
RU94019373A (ru) * 1994-05-26 1996-08-27 Научно-исследовательский институт автоматизированных средств производства и контроля Звукопоглощающая конструкция
FR2815900B1 (fr) * 2000-10-31 2003-07-18 Eads Airbus Sa Panneau sandwich reducteur de bruit, notamment pour turboreacteur d'aeronef
JP3584227B2 (ja) * 2001-09-17 2004-11-04 文博 中川 吸音部材
US6966402B2 (en) * 2003-06-02 2005-11-22 Dana Corporation Acoustical heat shield
US7850058B2 (en) * 2004-03-31 2010-12-14 The Boeing Company Superplastic forming of titanium assemblies
RU2521824C2 (ru) * 2008-07-30 2014-07-10 Эрсель Узел из элементов, соединенных посредством устройства, обеспечивающего целостность поверхности одного из элементов

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3542152A (en) * 1968-04-08 1970-11-24 Gen Electric Sound suppression panel
CN1043894A (zh) * 1988-12-27 1990-07-18 巴恩斯集团公司 制造超塑成型和扩散接合的制品的方法及其制品
WO1992012854A1 (en) * 1991-01-22 1992-08-06 Short Brothers Plc Structural cellular component
WO1997027045A2 (en) * 1996-01-12 1997-07-31 The Boeing Company Metal sandwich structure with integral hardpoint
US20050109557A1 (en) * 2003-11-21 2005-05-26 Snecma Moteurs Soundproofing panel with beads, and a method of manufacture
CN102817719A (zh) * 2011-05-31 2012-12-12 Mra系统有限公司 航空发动机整流罩及其方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张彦华编著: "《工程材料与成型技术》", 31 March 2005 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111730285A (zh) * 2020-06-22 2020-10-02 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种400mw级重型燃机喷嘴波纹管组件破损返修方法
CN111730285B (zh) * 2020-06-22 2021-10-26 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种400mw级重型燃机喷嘴波纹管组件破损返修方法

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