CN115210064B - 用于制造涡轮喷气发动机短舱的泡状芯结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造泡状芯结构的方法，所述泡状芯结构包括至少一个单元格，该至少一个单元格包括次级管道，次级管道具有限定声波入口的第一端(24)和相对的第二端(24')，次级管道包括声波出口(26)，该方法包括：紧固步骤，其中：在第一纵向板(30)上施加横向于第一板的纵向方向的胶带(32)，或者通过在第一板的声波入口(24)处粘合而将平坦元件(34)形式的次级管道紧固在第一板上，或者施加第二板(36)；展开第一板(30)和第二板(36)以形成单元格的周壁并使得平坦元件(34)展开的步骤。

Description

用于制造涡轮喷气发动机短舱的泡状芯结构的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造泡状芯结构的方法，该泡状芯结构适于用在诸如涡轮喷气发动机短舱的声衰减板中。本发明还涉及由此获得的泡状芯结构，以及包括这种泡状芯结构的声衰减板和短舱。
背景技术
飞行器由一个或多个推进单元推进，每个推进单元包括容纳在短舱中的涡轮喷气发动机。每个推进单元通过桅杆连接到飞行器，桅杆通常位于机翼下方或上方或位于飞行器机身处。
短舱通常具有管状结构，该管状结构包括涡轮喷气发动机上游的进气口，用于围绕涡轮喷气发动机的风扇的中间段，容纳推力反向装置并围绕涡轮喷气发动机的燃烧室的下游段，并且短舱通常终止于喷嘴，该喷嘴的出口位于涡轮喷气发动机的下游。
涡轮喷气发动机产生显著的噪声污染。存在着旨在减少这种污染的强烈需求，并且随着所使用的涡轮喷气发动机变得越来越强大，这种需求也越来越强烈。为此目的，沿引导涡轮喷气发动机的气流的表面设置声学型结构，该声学型结构包括所谓的声学或阻抗、透气前表层和所谓的实心、不透气后表层。包括单元格的泡状芯设置在这两个表层之间，并且紧固到这两个表层中的至少一个表层。在这种类型的声学结构中，声学表层被布置成与衰减的声源相对，并且其具有穿孔以使得声波能够穿过声学表层，从而使得声波穿入到泡状芯的单元格中。每个单元格沿着对应于噪声传播轴线的纵向主轴线延伸。单元格的长度允许确定单元格的声衰减最大时的频率。通常，具有30毫米厚度的泡状芯适于衰减接近2000赫兹的频率，并且具有70毫米厚度的泡状芯适于衰减接近880赫兹的频率。
在已知的方式中，根据所谓的“蜂窝”结构技术，泡状芯通常通过叠加若干轻合金或复合金属板而获得，在轻合金或复合金属板之间精确地设置有粘合装置，粘合装置使板在被称为节点区域的一些点处彼此粘合。这样制造的泡状芯结构被认为是处于压实形式。为了形成泡状单元格，处于压实形式的结构经历拉伸，以分离在节点区域处保持接合在一起的板。这样制造的泡状芯结构被认为是处于膨胀形式。
单元格的长度允许确定单元格的声衰减最大时的频率。通常，具有30毫米厚度的泡状芯适于衰减接近2000赫兹的频率，并且具有70毫米厚度的泡状芯适于衰减接近880赫兹的频率。
为了声学衰减低声频率并限制声学单元格的厚度，已知的是在声学单元格中设置障碍物，以增加声波通过该单元格行进的路径的长度。
这种障碍物例如是锥体，在椎体底部开口，并包括第二开口，该第二开口限定声学单元格中两个管道之间的间隔，以及包括这两个管道之间用于使声波循环的连通颈部。通过提供这种锥体，降低了由声学系统有效衰减的平均频率，而没有增加声学结构的厚度。
这些锥体放置在泡状芯结构中，尤其通过焊接放置在泡状芯结构中。
因此，在泡状单元格内部制造这些锥体是极其复杂的，并且制造泡状芯结构所需的时间非常长。此外，通过这种类型的现有技术方法制造的泡状芯结构非常昂贵。
发明内容
本发明旨在克服上述缺点，并且为了该目的，涉及一种用于制造用于声衰减板的泡状芯结构的方法，该泡状芯结构包括形成泡状芯的多个邻接的声学单元格，每个声学单元格沿着与声波的传播轴线相对应的主轴线从前端延伸至后端，并且每个声学单元格由限定用于使声波循环的主管道的周壁界定，至少一个单元格包括用于使声波循环的次级管道，该次级管道包括次级管道壁，次级管道壁具有位于该单元格的前端附近的第一端和相对的第二端，第一端限定声波入口，该次级管道包括位于单元格的后端附近的声波出口，该方法的显著之处在于其包括：
-紧固步骤，其中：
-在第一纵向板上施加彼此平行并且横向于所述第一板的纵向方向的胶带，以形成节点区域，
-呈平坦元件形式的次级管道通过在其声波入口处粘合而在两个节点区域之间紧固在第一板上，
-施加第二板，使得第二板通过粘合而紧固到节点区域，并且在波入口处紧固到平坦元件；
-展开步骤，其中，第一板和第二板彼此远离移动，以形成单元格的周壁，并且使得平坦元件展开以形成次级管道。
因此，在地平面处执行紧固次级管道的步骤，这简化了制造方法，并因此降低了成本。在紧固步骤之后，获得未膨胀的块体，也称为未膨胀的蜂窝块体。
应当注意，通过胶带，应当理解为任何粘合装置，例如胶膜或任何其它粘性元件。
次级管道是声波导管。
节点区域对应于第一和第二板之间的接合区域，以形成单元格的周壁。
平坦元件成形为声学单元格的平坦形式的至少一个次级管道。
根据本发明的其它特征，本发明的方法包括单独考虑或根据所有可能的组合考虑的以下可选特征中的一个或多个。
在泡状芯体的展开形式中，当切割成期望的厚度时，次级管道的特征在于，其沿着附着物的周边粘合到单元格的壁，该单元格的壁由两个板之间的两个节点区域界定。此外，次级管道在未粘合到单元格的壁的部分中包括至少一个孔口，以构成主管道与次级管道之间的连接颈部。
非粘合部分具有小于附接周边的周边。
根据一个特征，优选地通过交替节点区域的位置来重复紧固步骤，以在展开步骤之前在第一板和第二板之间获得平坦元件的多个叠加层。
根据该特征，第二板用作用于一层的第二板，并且用作用于另一相邻层的第一板。
根据一个特征，在展开步骤之前是紧固步骤，在紧固步骤期间，胶带是聚合的有机带。
根据一个特征，至少两个相邻的单元格包括用于使声波循环的次级管道，所述次级管道以平坦形式紧固到第一板，同时所述次级管道在它们的声波入口处通过它们的壁彼此连接。
根据一个特征，平坦元件成形为两个平坦次级管道，这两个次级管道通过它们各自的声波入口连接。
因此，在紧固步骤期间，在两个节点区域之间，在施加第二板之前紧固成形为第一和第二平坦次级管道的平坦元件，所述第一和第二平坦次级管道通过它们的声波入口连接，以获得包括第一板、第二板和平坦元件的基本上平坦的组件。
根据该特征，该方法包括横向于第一板和第二板的纵向方向的切割步骤，以分离平坦元件以形成两个不同的组件，一个组件包括第一次级管道，另一个组件包括第二次级管道。
在一个实施例中，该切割步骤通过在展开步骤之后进行机加工来执行。
可替代地，在展开步骤之前进行切割步骤。
根据该特征，对于包括平坦次级管道的每个基本上平坦的组件，分别执行展开步骤。
根据一个特征，单元格具有包括在3mm和50mm之间的较大尺寸。
根据一个特征，节点区域间隔开的距离包括在3和100mm之间，并且优选地在4和75mm之间。
根据一个特征，次级管道与单元格的壁的附接周长介于9mm和300mm之间。
根据一个特征，节点区域以包括在3mm和100mm之间的可变距离间隔开。
根据一个特征，平坦元件具有平坦的圆锥形或截头圆锥形形状，使得次级管道具有圆锥形或截头圆锥形形状。
可替代地，平坦元件具有空竹状、尖顶拱状或平坦半圆形形状，使得次级管道具有空竹状、尖顶拱状或半圆形形状。
根据一个特征，次级管道的声波出口具有比声波入口的直径小的直径。
根据一个特征，次级回路的声波出口设置在次级管道的壁中，在其后半部分中，也就是说，靠近单元格的后端。
根据一个特征，声学单元格具有可展开的多边形形状(例如，五边形或六边形)。
根据该特征，第一板和第二板具有折叠部，该折叠部旨在界定边缘以在展开步骤期间获得多边形声学单元格。
此外，平坦元件具有折叠部，折叠部用于界定边缘以获得多边锥形或截头圆锥形的次级管道。
根据一个特征，声学单元格具有平坦或波纹状的周壁。
根据一个特征，次级回路的波出口的形状是圆形的。
根据一个特征，第一板和第二板的构成材料是铝合金。
根据一个特征，次级管道的构成材料是有机材料，优选地选自热塑性塑料，例如PEI、PEEK、PI、聚酯、PA。
根据一个特征，第一和第二板的构成材料是复合材料，例如酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺(Bismaleimide，BMI)或聚酰亚胺基体材料，并且包括纤维，例如玻璃纤维、以商标诺梅克斯Nomex或芳纶Kevlar注册的纤维。
根据另一个特征，第一和第二板的构成材料是所谓的陶瓷材料族的复合材料，其基于碳纤维或SiC或铝化氧化物，并且具有陶瓷基体，例如地质聚合物、SiC或铝化氧化物。
本发明还涉及一种根据前述方法获得的泡状芯结构，该泡状芯结构包括至少一个声学单元格，该声学单元格沿着与声波的传播轴线相对应的主轴线从前端延伸到后端，并且由限定用于使声波循环的主管道的周壁界定，该单元格包括用于使声波循环的次级管道，该次级管道包括次级管道壁，该次级管道壁具有靠近单元格的前端的第一端和相对的第二端，第一端限定声波入口，次级管道包括位于靠近单元格的后端的声波出口。
根据一个特征，次级管道的声波出口具有比声波入口的直径小的直径。
根据一个特征，次级回路的声波出口设置在次级管道的远端处。
根据一个特征，次级回路的声波出口设置在次级管道的壁中，在其后半部分中，也就是说，靠近单元格的后端。
根据一个特征，次级回路的声波出口的形状是圆形的。
本发明还涉及一种包括根据前述方法获得的泡状芯结构的声学板。
本发明还涉及一种短舱，其包括根据前述方法获得的泡状芯结构的声学板。
附图说明
在阅读以下描述并查看附图时，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中：
图1是根据本发明的方法获得的声学单元格的第一实施例的示意性立体图。
图2是根据本发明的方法获得的声学单元格的第二实施例的示意性立体图。
图3是示出根据一个实施例的本发明的方法的第一步骤的示意性立体图。
图4是示出根据图3的实施例的本发明的方法的第二步骤的示意性立体图。
图5是示出在根据另一实施例的本发明的方法的紧固步骤期间获得的未膨胀的块的示意性剖视图。
图6是示出图3所示的本发明的方法的一个变型的示意图。
具体实施方式
在以下描述和权利要求中，相同、相似或类似的部件将由相同的附图标记表示，并且术语“前”、“后”、“水平”、“竖直”、“上”、“下”等将以非限制性的方式并参考附图使用，以便于描述。
图1和图2表示根据两个实施例的用于声衰减板的泡状芯结构的声学单元格10、10'。声学单元格10、10'沿主轴线A延伸。主轴线A对应于声波的传播轴线，使得泡状芯结构允许衰减声波。更具体地说，声学单元格10、10'包括所谓的前端12和与前端12相对的所谓的后端14。声学单元格10、10'由限定管道的周壁16界定，管道称为主管道18。主管道18是用于使声波循环的管道。
声学单元格可以具有可展开的多边形形状，例如六边形形状。
周壁16可以是平坦的。它可以由铝合金或复合材料制成，例如酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺(BMI)或聚酰亚胺基体材料，并且包括纤维，例如玻璃纤维、以商标Nomex或Kevlar注册的纤维，或者由所谓的陶瓷材料家族的复合材料制成，基于碳纤维或SiC或铝化氧化物，并且具有陶瓷基体，例如地质聚合物、SiC或铝化氧化物。
在未示出的变型中，声学单元格具有波纹状的周壁。
在图1的实施例中，声学单元格10具有次级管道20，次级管道20包括截头圆锥形次级管道壁22。另外，次级管道20可具有多边形形状。
可替代地，在图2的实施例中，声学单元格10'具有次级管道20'，次级管道20'包括尖顶拱形的次级管道壁22'。
在未示出的变型中，管道壁具有其它形状，例如圆锥形，截头圆锥形或半圆形。
次级管道20、20'包括第一端和相对的第二端24'，第一端靠近声学单元格的前端12。第一端限定了对应于声波入口的开口。此外，次级管道包括与声波出口相对应的另一开口。
在图1的实施例中，声波出口26设置在次级管道20的第二端24'处。
在图2的实施例中，声波出口26设置在次级管道20'的壁22'中，靠近第二端24'。
声波入口24位于声学单元格10、10'的前端12处，而声波出口26位于声学单元格10、10'的后端14附近。声波出口26的直径可以小于声波入口24的直径。声波出口26可以是圆形的。
单元格10、10'可具有在20mm范围内的最大尺寸D。
次级管道20、20'的构成材料可以是有机材料，优选地选自热塑性塑料，例如PEI、PEEK、PI、聚酯、PA。
图3至图5示出了用于制造应用于声衰减板的泡状芯结构的方法，根据本发明的一个实施例，该泡状芯结构包括如前所述的声学单元格。
该方法包括所谓的紧固步骤，其中提供第一板30，在该第一板上施加多个彼此平行并且横向于第一板30的纵向方向的胶带32。
在该紧固步骤期间，还提供了平坦元件34，平坦元件34成形为声学单元格10平坦形式的次级管道20。
在图3至5的实施例中，提供两个元件34以形成两个声学单元格。然而，可以提供多个元件34，以形成多个声学单元格。
元件34包括对应于次级管道的壁22的壁，对应于声波入口24的所谓的前开口，以及对应于声波出口26的所谓的后开口。
元件34可以通过粘合在第一板30的两个胶带32之间来固定。更具体地，元件34可以通过粘合在第一板30的声波入口24处来固定。元件34的声波出口26设置在元件34的非粘合部分。
在图3至5的实施例中，元件34通过在两个胶带之间粘合而紧固，以允许形成两个邻接的声学单元格。
最后，在该紧固步骤中，第二板36被施加在第一板30上，以将元件34夹在中间。第二板36可以通过在其声波入口24处粘合在胶带32上和元件34上而被紧固。然后获得包括第一板30、第二板36和元件34的基本上平坦的组件。
胶带32对应于节点区域，也就是说第一板30和第二板36之间的接合区域。
然后，该方法包括展开步骤，其中第一板30和第二板36彼此远离移动，以便展开元件34，从而形成次级管道20。在节点区域处粘合的第一板30和第二板36对应于声学单元格10的周壁16。因此，胶带32允许形成声学单元格的周壁。在展开步骤中，第一板30和第二板36被移开以形成声学单元格的主管道18。
在展开步骤之前，可以在第二板36上重复紧固步骤，以获得板30、36'、36"(图5)的重叠，这些板将对应于平坦次级管道的元件34夹在中间。从一个板到另一个板，元件34有利地以交错方式布置。获得未膨胀的块体38，也称为未膨胀的蜂窝块体。
元件34的未粘合部分的周边可以小于粘合部分的周边，称为附接周边。附接周边可以在150mm的范围内。
胶带32可以是任何粘合装置，例如胶膜或任何其它粘性元件。
在一个实施例中，胶带32是在展开步骤之前聚合的有机胶带。该聚合步骤被称为紧固步骤。
胶带32可以以大约50mm的距离d间隔开。
在一个实施例中，两个胶带之间的间隔距离d可沿着板变化。
第一板30和第二板36可具有用于界定声学单元格的边缘的折叠部，以获得多边形声学单元格，例如六边形单元格。
此外，元件34可具有折叠部，该折叠部旨在界定边缘以形成多边形的次级管道。
第一板30和第二板36的构成材料可以是铝合金，以形成由铝合金制成的声学单元格周壁。
可替代地，第一板30和第二板36的构成材料可以是：
-复合材料，例如酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺(BMI)或聚酰亚胺基体材料，并且包括纤维，例如玻璃纤维、以商标Nomex或Kevlar注册的纤维，或
-所谓的陶瓷材料族的复合材料，其基于碳纤维或SiC或铝化氧化物，并且具有陶瓷基体，例如地质聚合物、SiC或铝化氧化物，
以在这些材料中的一种材料中形成声学单元格周壁。
元件34的构成材料可以是有机材料，优选地来自热塑性塑料中的一种或多种，例如PEI、PEEK、PI、聚酯、PA，以形成由有机材料制成的声学单元格次级管道。
在图6所示的变型中，在紧固步骤期间，提供了成形为两个平坦次级管道的元件34'，通过它们的声波入口24连接。对于图3至5的实施例，该元件34'可以通过在声波入口24处粘合在第一板30上两个胶带32之间而被紧固，然后第二板36被施加在第一板30上，以便将该元件34'夹在中间。
在图6的变型中，该方法包括沿横向于板的纵向方向的轴线B切割的步骤，以便分离元件34'以形成两个不同的组件，其中一个组件包括对应于次级管道的平坦元件，另一个组件包括对应于次级管道的另一个平坦元件。
该切割步骤可以在展开步骤之前进行。
可替代地，该切割步骤可在展开步骤之后通过机加工进行。

Claims (18)

1.一种用于制造用于声衰减板的泡状芯结构的方法，所述泡状芯结构包括形成所述泡状芯的多个邻接的声学单元格(10，10')，每个声学单元格沿着与声波的传播轴线相对应的主轴线(A)从前端(12)延伸至后端(14)，并且每个声学单元格由限定用于使声波循环的主管道(18)的周壁(16)界定，至少一个单元格包括用于使声波循环的次级管道(20，20')，所述次级管道包括次级管道壁(22，22')，所述次级管道壁具有邻近所述单元格的所述前端(12)的第一端和相对的第二端(24')，所述第一端限定声波入口，所述次级管道包括位于所述单元格的所述后端(14)附近的声波出口(26)，所述方法包括：
-紧固步骤，其中：
-在第一板(30)上施加彼此平行并且横向于所述第一板的纵向方向的胶带(32)，以形成节点区域，
-呈平坦元件(34，34')形式的所述次级管道(20，20')通过在其声波入口(24)处粘合而在两个节点区域之间紧固在所述第一板上，
-施加第二板(36)，使得所述第二板通过粘合而紧固到所述节点区域并且在所述声波入口(24)处紧固到所述平坦元件(34，34')；
-展开步骤，其中，所述第一板(30)和所述第二板(36)远离彼此移动，以形成所述单元格(10，10')的所述周壁(16)，并且使得所述平坦元件(34，34')展开以形成所述次级管道(20，20')。
2.根据前述权利要求1所述的方法，其中，通过交替所述节点区域的位置来重复所述紧固步骤，以在所述展开步骤之前获得在第一板(30)和第二板(36)之间的平坦元件(34，34')的多个叠加层。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述平坦元件(34')成形为两个平坦次级管道，所述两个平坦次级管道通过它们各自的声波入口连接。
4.根据前述权利要求3所述的方法，包括横向于所述第一板(30)和所述第二板(36)的纵向方向的切割步骤，以分离所述平坦元件(34')以形成两个不同的组件，一个组件包括第一次级管道，另一个组件包括第二次级管道。
5.根据前述权利要求4所述的方法，其中，所述切割步骤通过在所述展开步骤之后进行机加工来执行。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述切割步骤在所述展开步骤之前执行。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述平坦元件(34，34')具有平坦的圆锥形或截头圆锥形，使得所述次级管道(20)具有圆锥形或截头圆锥形形状。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一板(30)和所述第二板(36)具有折叠部，所述折叠部旨在界定边缘以在所述展开步骤期间获得多边形声学单元格。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述平坦元件(34，34')具有折叠部，所述折叠部旨在界定边缘以获得多边锥形或截头圆锥形的次级管道。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
所述第一板和所述第二板的构成材料是铝合金或复合材料，所述复合材料包括纤维，以及
所述次级管道的构成材料是有机材料。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述复合材料为酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺或聚酰亚胺基体材料。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述纤维为玻璃纤维、以商标诺梅克斯Nomex或芳纶Kevlar注册的纤维。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述有机材料选自包含PEI PEEK、PI、聚酯、PA的热塑性塑料的组。
14.一种根据权利要求1至13中任一项所述的方法获得的泡状芯结构，所述泡状芯结构包括至少一个声学单元格，所述至少一个声学单元格沿着与声波的传播轴线相对应的主轴线(A)从前端(12)延伸至后端(14)，并且所述至少一个声学单元格由限定用于使声波循环的主管道(18)的周壁(16)界定，所述单元格包括用于使声波循环的次级管道(20，20')，所述次级管道包括次级管道壁(22，22')，所述次级管道壁具有邻近所述单元格的所述前端(12)的第一端和相对的第二端(24')，所述第一端限定声波入口，所述次级管道包括位于所述单元格的所述后端(14)附近的声波出口(26)。
15.根据前述权利要求14所述的泡状芯结构，其中，所述次级管道(20，20')的所述声波出口(26)的直径小于所述声波入口(24)的直径。
16.根据权利要求14或15所述的泡状芯结构，其中，所述次级管道(20)的所述声波出口(26)设置在所述次级管道的远端处。
17.根据权利要求14或15所述的泡状芯结构，其中，所述次级管道(20')的所述声波出口(26)设置在所述次级管道的壁(22')中，在所述次级管道的后半部分中，即靠近所述单元格的后端。
18.根据权利要求14或15所述的泡状芯结构，其中，所述次级管道的所述声波出口(26)的形状是圆形的。
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