CN116733786A - 用于燃气涡轮发动机的吸声器 - Google Patents

Abstract

一种用于燃气涡轮发动机的吸声器，包括背板、与背板间隔开并限定多个穿孔的面板、以及位于背板和面板之间并包括多个单元的核心层。核心层包括在背板和面板之间延伸以限定多个单元中的至少一个单元的外边界的外壁和定位在外边界内以将多个单元中的至少一个单元分成外阻尼空间和内阻尼空间的内壁，内阻尼空间至少部分地被外阻尼空间围绕。

Description

用于燃气涡轮发动机的吸声器

优先权信息

本申请要求于2022年3月10日提交的申请号为202211013012的印度临时专利申请的优先权。

技术领域

本公开涉及燃气涡轮发动机，或者更具体地，涉及用于燃气涡轮发动机中的吸声器。

背景技术

飞行器发动机噪声是人口密集地区和噪声控制环境中的一个重大问题。例如，飞行器发动机在起飞和着陆期间产生的噪声是世界大部分地区公众关注的问题。由于噪声对环境的不利影响，许多国家都对飞行器实施了严格的噪声排放标准。在美国，联邦航空管理局实施了严格的噪声排放标准，对目前使用的飞行器进行了严格的操作限制。这些限制范围从经济处罚和时间表限制到完全禁止使用飞行器。由于这些限制严重缩短了航空公司目前使用的某些类型飞机的使用寿命，因此需要一种有效的噪声衰减方法。

今天使用的飞行器通常采用涡轮风扇发动机。涡轮风扇发动机通过风扇将空气吸入机舱管道的前部，并以更高的速度将相同的空气从后部推出。风扇是噪声的来源，因为风扇叶片通过空气推动会产生噪声。一旦通过风扇，空气就会分成两条路径，即风扇管道和核心管道。在风扇的下游，由于风扇旋转，气流呈漩涡状。在空气离开喷嘴之前，这种漩涡会导致动量损失，因此它会被定子拉直。因为来自风扇的空气尾流流向定子，这些定子是一个很大的噪声源。不均匀性和非线性会导致产生许多更高频率的音调。这些音调通常与某些发动机产生的刺耳声音有关。风扇/定子相互作用产生的不仅仅是特定的音调。风扇流(湍流)的不稳定性与定子相互作用，产生宽带噪声。这通常被听到为隆隆声。通过核心管道的空气通过压缩机级进一步压缩。压缩空气与燃料混合并燃烧。燃烧是另一个噪声来源。高温高压燃烧空气被送入涡轮。由于涡轮的外观和行为往往像一组交替的转子和定子，这是另一个噪声来源。核心管道和风扇管道气流被排放到飞行器后部外部的空气中。

喷射废气与周围空气的相互作用会产生宽带噪声。

用于降低飞行器发动机噪声的已知技术包括为飞行器发动机机舱和周围发动机区域加衬的吸音声学衬垫或阻尼器结构。尽管阻尼器结构可用于减轻某些噪声，但传统的阻尼

器结构通常仅限于单一衰减频率。在试图减弱操作期间产生的噪声时，这样的限制可能会5在发动机上产生挑战或复杂性。

因此，用于燃气涡轮发动机的改进的吸声器将是有用的。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且有效的公0开，包括其最佳模式，其中：

图1是根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的横截面图。

图2是根据本主题的示例性实施例的可与图1的示例性燃气涡轮发动机一起使用的吸声器的局部透视图。

图3是根据本主题的示例性实施例的吸声器的核心层的单个单元的透视图。

图4是根据本主题的示例性实施例的吸声器的核心层的单个单元的透视图。

图5是根据本主题的示例性实施例的吸声器的核心层的一部分的示意性俯视图。

图6是根据本主题的示例性实施例的吸声器的核心层的一部分的示意性俯视图。

图7是根据本主题的示例性实施例的吸声器的核心层的一部分的示意性俯视图。

图8是根据本主题的示例性实施例的吸声器的核心层的一部分的示意性俯视图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母指定来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。

5如本文所用，术语“第一”和“第二”可以互换使用以区分一个部件与另一个部件，

并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“包括”和“包含”旨在以类似于术语“包括”的方式包括。类似地，术语“或”通常旨在包括(即，“A或B”旨在表示“A或B或两者”)。在例如“A、B和C中的至少一个”的上下文中的术语“至少一个”是指仅A、仅B、仅C、或A、B和C的任何组合。此外，在此以及在整个说明书和权利要求书中，范0围限制可以组合和/或互换。除非上下文或语言另有说明，否则此类范围已被识别并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围均包括端点，并且端点可相互独立组合。单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确规定。

在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可用于修改任何可允许变化而不导致其相关的基本功能发生变化的定量表示。因此，由诸如“一般”、“大约”和“基本上”等一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在10％的余量内，即，包括大于或小于规定值10％以内的值。在这方面，例如，当在角度或方向的上下文中使用时，此类术语包括在大于或小于所述角度或方向10度内。

“示例性”一词本文用于表示“作为示例、实例或说明”。此外，对“实施例”或“一个实施例”的引用不一定指相同的实施例，尽管这也是可能的。本文描述为“示例性”或“实施例”的任何实施方式不必被解释为优于或好于其他实施方式。此外，每个实施例仅作为对本发明的解释，而非对本发明的限制。事实上，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本公开进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，本公开旨在涵盖落入所附权利要求及其等价物范围内的此类修改和变化。

本发明总体上涉及用于燃气涡轮发动机的改进的吸声器或其他隔音结构。在这点上，如上所述，燃气涡轮发动机在操作期间会产生显著的噪声。例如，在涡轮风扇发动机的情况下，当风扇叶片通过空气推动时，风扇会产生噪声。此外，来自风扇的涡流空气被定子拉直，当来自风扇流的尾流拍打定子时会产生噪声。然后空气可以通过核心发动机管道，在此通过压缩机级进一步压缩。燃烧器产生更多的噪声，压缩空气与燃料混合并燃烧。高温高压燃烧空气被送入涡轮，在那里一组交替的转子和定子会产生更大的噪声。核心管道流和风扇管道流被排放到飞行器后部外部的空气中，其中喷射废气与周围空气的相互作用产生宽带噪声。发动机的每个部分以及与流动空气的每次相互作用都可能产生不同频率或频率范围的噪声，如果不衰减，每个噪声都可能是不希望的。可能需要降低这种发动机噪声，例如，以满足噪声排放标准。

用于降低飞行器发动机噪声的已知技术包括为飞行器发动机机舱和周围发动机区域加衬的吸音声学衬垫或阻尼器结构。尽管阻尼器结构可用于减轻某些噪声，但传统的阻尼器结构通常仅限于单一衰减频率。在试图减弱由发动机产生的噪声时，这样的限制可能会在发动机处产生挑战或复杂性。因此，需要一种可以降低或衰减在多个频率由燃气涡轮发动机产生的噪声的声衬或阻尼器结构。

本主题的方面总体上针对用于燃气涡轮发动机的改进的吸声器。具体地，示例性吸收器可以降低或衰减在多个目标频率由燃气涡轮发动机产生的噪声。例如，这种噪声衰减可以通过使用新颖的噪声阻尼几何结构来实现，这些几何结构包括形状中的形状(shape-in-shape)、多自由度结构，这些结构被设计为同时衰减或降低在多个不同频率产生的噪声。例如，吸声器的核心层的每个单元可以具有以降低由风扇产生的噪声为目标的一个部分，以降低由燃烧器产生的噪声为目标的另一部分，以降低在排气口处产生的噪声为目标的另一部分等。

此外，本主题的各方面涉及吸声器的新颖构造，该吸声器利用具有相似/不相似尺寸或图案以及多种组合的另一形状内的各种形状。这些结构有助于灵活封装最佳奇数形状、复杂内部形状，以及在多个期望频率处优化噪声衰减的额外自由度。

现在参考附图，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机10，本文称为“涡轮风扇发动机10”。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于供参考的纵向中心线或中心轴线12延伸)和径向方向R。一般而言，涡轮风扇发动机10包括风扇区段14和设置在风扇区段14的下游的核心涡轮发动机16。

所描绘的示例性核心涡轮发动机16通常包括限定环形入口20的基本管状外壳体18。外壳体18以串联流动关系封装包括增压或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24的压缩机区段；燃烧器或燃烧区段26；包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30的涡轮区段；和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动连接到LP压缩机22。

对于所描绘的实施例，风扇区段14包括可变螺距风扇38，其具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40通常沿径向方向R从盘42向外延伸。借助于风扇叶片40可操作地联接到合适的致动构件44，每个风扇叶片40可相对于盘42围绕俯仰轴线P旋转，致动构件44构造成共同一致地改变风扇叶片40的螺距。风扇叶片40、盘42和致动构件44可穿过动力齿轮箱46通过LP轴36一起绕纵向中心线12旋转。动力齿轮箱46包括多个齿轮，用于将LP轴36的转速降低到更有效的旋转风扇速度。

仍然参考图1的示例性实施例，盘42被可旋转的前轮毂48覆盖，该前轮毂48具有空气动力学轮廓以促进气流通过多个风扇叶片40。另外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向地围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应当理解，机舱50可构造成通过多个周向间隔开的出口导向轮叶52相对于核心涡轮发动机16支撑。此外，机舱50的下游区段54可以在核心涡轮发动机16的外部部分上延伸，以便在其间限定旁通气流通道56。

在涡轮风扇发动机10操作期间，一定体积的空气58通过机舱50和/或风扇区段14的相关入口60进入涡轮风扇发动机10。随着一定体积的空气58穿过风扇叶片40，如箭头62所示的空气58的第一部分被引导或导向到旁通气流通道56中，而如箭头64所示的空气58的第二部分被引导或导向到LP压缩机22中。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比率通常称为旁通比。第二部分空气64的压力随后随着其通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26而增加，在燃烧区段26中它与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。

燃烧气体66被引导通过HP涡轮28，其中来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能通过联接到外壳体18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴或线轴34的HP涡轮转子叶片70的顺序级被提取，从而使HP轴或线轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后被引导通过LP涡轮30，其中通过联接到外壳体18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴或线轴36的LP涡轮转子叶片74的顺序级从燃烧气体66中提取第二部分热能和动能，因此使LP轴或线轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。

燃烧气体66随后被引导通过核心涡轮发动机16的喷射排气喷嘴区段32以提供推进推力。同时，随着第一部分空气62在从涡轮风扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被引导通过旁通气流通道56，第一部分空气62的压力显著增加，也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定热气路径78，用于引导燃烧气体66通过核心涡轮发动机16。

应当理解，图1中描绘的示例性涡轮风扇发动机10仅作为示例，并且在其他示例性实施例中，涡轮风扇10可以具有任何其他合适的配置。例如，应当理解，在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机10可以替代地配置为任何其他合适的涡轮发动机，例如涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、内燃机等。

如上所述，燃气涡轮发动机，例如涡轮风扇发动机10，在操作期间产生显著的噪声。噪声的频率和声音强度或音量可能部分取决于噪声的来源、发动机操作条件、发动机的结构等。传统的吸声器无法满足现代发动机所需的噪声衰减需求，并且本发明人开发了新型声衬、吸声器和其他隔音结构，它们有助于在所需频率处改进衰减。这种吸声器结构的多功能性允许结构和噪声衰减性能的目标设计。本主题的方面针对这些改进的吸声器。

具体地，现在总体上参考图2至8，可以在燃气涡轮发动机(例如图1的涡轮风扇发动机10)内使用的吸声器100将根据示例性实施例进行描述。尽管在本文中将吸声器描述为用于涡轮风扇发动机10，但应当理解，该特定应用仅用于便于讨论本主题的各方面的目的。例如，吸声器100可以在任何其他合适的发动机中、在发动机内的任何其他合适的位置处使用，并且可以被调谐用于衰减任何合适的频率。实际上，本主题的方面可以进一步应用于任何其他合适的技术，其中需要在一个或多个频率处进行声音衰减。

现在具体参考图2，吸声器100通常可以包括背板102、与背板102间隔开的面板104、以及位于背板102和面板104之间的核心层106。下面将根据示例性实施例描述吸声器100的这些特征中的每一个。然而，应当理解，本文所述的吸声器100仅是示例性的，并且可以对这些特征中的一个或多个进行变化和修改而不背离本主题的范围。

根据示例性实施例，当消声器100安装在图1的涡轮风扇发动机10中时(例如，在外壳体18或机舱50的壁上)，吸声器100通常可以限定对应于来自涡轮风扇发动机10的相同方向的轴向方向A和径向方向R。因此，类似方向性取向可用于图2至图8。此外，涡轮风扇发动机10和吸声器100可以限定周向方向C，例如，围绕轴向方向A延伸。

根据本主题的示例性实施例，背板102是位于吸声器100的非流动侧的基本上实心或无孔的面板。在这点上，根据示例性实施例，背板102是吸声器100的一部分，其附接到涡轮风扇发动机10的结构或表面。应当理解，吸声器100和背板102的形状、几何结构、轮廓或外形可以根据吸声器100所附接的表面而变化。在这点上，吸声器100可用于涡轮风扇发动机10内，而对其中的流动动力学的影响可忽略不计。下面根据示例性实施例更详细地描述吸声器100的示例性定位。

通常，背板102可以机械地联接到风扇壳体50(图1)的内表面，例如，限定旁通气流通道56的风扇壳体50的表面。替代地，如下文更详细描述的，背板102可以附接到外壳体18，例如在热气路径78(图1)内。应当理解，可以使用任何合适的机械紧固件，例如螺钉、铆钉、夹紧机构等来固定背板102。另外，或替代地，可以使用任何合适的粘合剂或其他材料来安装背板102。根据替代实施例，背板102也可以使用任何合适的材料接合形式(例如焊接、铜焊等)固定到涡轮风扇发动机10。用于附接吸声器100的其他方式是可能的并且在本主题的范围内。

仍然参考图2，核心层106定位在背板102和面板104之间，例如，在它们之间限定的空间中。通常，核心层106包括多个单元(例如，在本文中通常由参考数字110标识)。单元110的尺寸、形状、定位和流体联接通常以有利于在多个频率处改善噪声衰减的方式进行。尽管本文描述了示例性单元结构，但应当理解，可以在保持在本主题范围内的同时进行变化和修改。

如图所示，面板104通常可以限定多个穿孔112，这些穿孔112延伸穿过面板104的材料或结构，使得至少一个穿孔112与多个单元110中的每一个流体连通。以这种方式，流体可以通过穿孔112流入单元110，使得这些单元110可以充当Helmholtz共振器或者可以以其他方式抑制或衰减在涡轮风扇发动机10的各个部分以及在特定目标频率处产生的噪声，如下文更详细描述的。根据所示实施例，面板104可以为多个单元110中的每一个限定单个穿孔112。相比之下，根据替代实施例，面板104可以限定任何其他合适的数量、尺寸、位置和配置的穿孔112。例如，面板104可以限定多孔或网状结构，或者包括孔/孔口以允许期望量的流体流过面板104的任何其他结构。

根据所示实施例，每个单元110通常可以包括在背板102和面板104之间延伸以限定单元110的外边界122的外壁120。在这点上，外壁120可以是实心壁，其不提供与相邻单元110流体连通。当定位在背板102和面板104之间时，外壁120通常限定了单元110的封闭空间。在这点上，除了通过面板104中限定的穿孔112之外，每个单元110可以与核心层106内的其他单元110流体隔离。

如图3至8所示，核心层106还可以包括一个或多个内壁124，其定位在单元110的外边界122内并且将单元110的内部空间分成多个较小的空间。通常，如本文所用，术语“内壁”通常意指完全收容在外边界122内的壁，例如，使得内壁124至多在其边缘处接触外壁120。与外壁120类似，内壁124通常可平行于外壁120或垂直于背板102延伸。根据替代实施例，内壁124可相对于外壁120和/或背板102和面板104中的一个或多个倾斜。此外，外壁120和内壁124都可以是直的、弯曲的、曲线的、蛇形的或任何其他合适的形状或轮廓。

如图所示，外壁120以基本上正交于或垂直于面板104的角度延伸从面板104到背板102的整个距离。然而，应当理解，根据替代实施例，外壁120和内壁124可以延伸任何其他合适的角度。例如，背板102和/或面板104可以是非线性的或者可以顺应吸声器100所附接的表面。根据这样的实施例，核心层106可以限定相对于背板102和/或面板104的非正交的角度，例如，可以在正负10°、正负20°、正负30°之间变化等。因此，外壁120和/或内壁124可以相对于背板102和/或面板104成角度，使得它们根据应用是正交的或不正交的。此外，应当理解，虽然外壁120和/或内壁124在本文中被示为平行，但是根据替代实施例，这些结构可以是不平行的。实际上，外壁120和/或内壁124可以具有任何合适的形状、尺寸、轮廓、几何结构等。

尽管外壁120通常是实心的以防止相邻单元110之间的流动连通，但内壁124中的一个或多个可限定孔口126，其提供由内壁124形成的各种内部空间之间的流体连通。孔口126的数量、尺寸、位置和取向可以根据应用而变化，以实现特定体积的期望共振或调整

单元110或其部分的声音衰减频率或阻抗。例如，内壁124可以限定多孔或网状结构、多5个孔口或允许期望量的流体流过内壁124的任何其他结构。

通常，内壁124可以将单元110分成一个或多个外阻尼空间(例如，总体上由附图标记130标识)和一个或多个内阻尼空间(例如，总体上由附图标记132标识)。通常，外阻尼空间130通常可以指单元110的至少一侧由外壁120界定的那些部分，而内阻尼空间

132通常可以指单元110的完全由内壁124界定的那些部分。根据示例性实施例，内阻尼0空间132至少部分地被一个或多个外阻尼空间130围绕。例如，根据示例性实施例，内阻

尼空间132被外阻尼空间130、背板102和面板104完全包围。

根据示例性实施例，每个单元110可以限定外阻尼空间130和内阻尼空间132，例如，

如图3-6和8所示。相比之下，如图7所示，单元110可替代地仅限定外阻尼空间130。

每个外阻尼空间130和内阻尼空间132可以与给定单元110内的其他空间相同或相似。相5比之下，根据替代实施例，部分或全部外阻尼空间130和/或内阻尼空间132可以彼此不

同，例如使得它们旨在对与单元110的其他部分不同的频率进行阻尼。其他配置是可能的并且在本主题的范围内。

例如，虽然本文描述了外阻尼空间130和内阻尼空间132，但应当理解，根据替代实

施例，可以包括一个或多个附加内壁以限定又一辅助阻尼空间134(参见图3和图4)，0其至少部分地被内阻尼空间132和/或外阻尼空间130围绕。例如，图3示出了由六个外

阻尼空间130围绕的单个内阻尼空间132。此外，辅助阻尼空间134定位在内阻尼空间132和外阻尼空间132上方，使得空气在分配到内阻尼空间132和外阻尼空间132之前流入辅助阻尼空间134。然而，应当理解，每个单元110可以限定与外阻尼空间130和内阻尼空

间132相似或不同的额外空间。例如，额外的辅助阻尼空间可以完全定位在内阻尼空间1325内。应当理解，阻尼空间的任何合适组合可以包括在每个单元110内，例如，以针对特定

频率进行衰减等。

现在例如参考图3，外壁120通常可以包括多个外壁段140，它们连结在一起以形成外边界122。通常，外边界122(例如，或通常是单元110)通常可以具有平行于面板104截

取的多边形横截面。类似地，内壁124可以包括多个内壁段142，它们被连接以限定内边0界144。内边界144可类似地限定平行于面板104截取的内多边形横截面。根据图3所示的实施例，外边界122的多边形横截面可以与内边界144的多边形横截面相同，例如六边形。相比之下，图4将外边界122和内边界144图示为具有圆形横截面。根据其他实施例，外边界122和/或内边界144可以具有任何其他合适的横截面尺寸和几何形状。例如，根据示例性实施例，内多边形横截面与外多边形横截面具有相同或更高的阶数。在这点上，多边形横截面的顺序通常可以指该多边形的边或边的数量(例如，六边形具有六个边，因此比具有五个边的五边形具有更高的阶数)。

如在图3和4中最好地说明，单元还可限定入口气室150，其通常邻近面板104定位，用于接收通过穿孔112的流体流。从入口气室150，流体流可以通过一个或多个内部穿孔(例如，限定在内壁124内的孔口126)在外阻尼空间130和外阻尼空间130中分布。根据示例性实施例，入口气室150可以对内阻尼空间132和/或外阻尼空间130中的一个或多个开放。相比之下，如图所示，入口气室150可以由定位在外阻尼空间130和内阻尼空间132中的每一个的顶部的一个或多个气室壁152限定。

具体地，例如参考图3，入口气室150由面板104的内表面(图3中未示出)、六个有角度的气室壁152和基部气室152限定，六个有角度的气室壁152相对于外壁120以一定角度向下延伸至内壁124的顶部，使得它们位于外阻尼空间130的顶部，基部气室壁152位于内阻尼空间132的顶部。类似于内壁124，气室壁152可以限定一个或多个孔口154，以在入口气室150和外阻尼空间130或内阻尼空间132中的至少一个之间提供流体连通。再一次，应当理解，孔口154的尺寸、位置和几何形状可以变化以实现每个外阻尼空间130和内阻尼空间132的期望的流动特性和共振频率。例如，气室壁152可限定多孔或网状结构、多个孔口或允许期望量的流体流过气室壁152的任何其他结构。

根据本主题的示例性实施例，核心层106通常可以限定，如图2所示，在背板102和面板104之间测量的层高160。具体地，层高160可以测量为背板102和面板104的内表面之间的最短距离，例如，垂直于面板104的方向测量。对于示例性实施例，层高160可以沿着涡轮风扇发动机10的轴向方向A或沿着吸声器100的任何其他合适尺寸变化。例如，通过沿着轴向方向A改变层高160，面板104可以限定期望的相应流动路径的轮廓或外形。此外，应当理解，层高160或吸声器100的总高度可沿涡轮风扇发动机10的径向方向R和/或周向方向C变化。

再次参考图3，外壁120通常可以限定外壁高度162，其沿着与层高160相同的方向测量，例如沿着外壁120的长度测量。类似地，内壁124可以限定内壁高度164。在示例性实施例中，外壁高度162基本上等同于或等于层高160，例如，使得外壁120延伸背板102和面板104之间的整个距离。此外，如图所示，内壁高度164可以等于或小于层高160，例如，以容纳入口气室150。具体地，根据所示实施例，内壁高度164可以在外壁高度162的大约50％和90％之间，在壁高度162的大约60％和80％之间，或外壁高度162的大约70％。

值得注意的是，如上所述的核心层106的一些或全部尺寸和特征可以改变以调整每个单元110的噪声响应。在这点上，例如，外阻尼空间130可以被调谐到第一衰减频率，内阻尼空间132可以被调谐到与第一衰减频率不同的第二衰减频率。此外，单元110的一个或多个其他部分可以被调谐到又一个衰减频率。例如，每个外阻尼空间130可以被调谐以衰减一个特定频率，每个内阻尼空间130可以被调谐以衰减另一个特定频率，以及任何其他阻尼空间(例如，由内壁124和外壁120的任何组合形成)可以衰减另一个特定频率。如本文所用，如果尺寸、形状和几何结构被设计为抑制特定频率下的噪声和振动，则认为单元(或其一部分)已调谐到那个特定频率。同样，如果在其中定义的内阻尼空间130和外阻尼空间132(或其他空间)的尺寸、形状和几何结构被设计为衰减多个频率下的噪声和振动，则认为单元被调谐到多个特定频率，其中频率在多个内阻尼空间130和外阻尼空间132(或其他空间)之间不同。实际上，每个单元110可以包括任何合适数量的内部空间，每个内部空间可以被调谐以衰减目标频率，该目标频率与同一单元110内的其他空间相同或不同。通过监测燃气涡轮发动机在操作期间产生的声音，吸声器100可以专门设计成衰减该发动机产生的一种或多种噪声频率。

例如，如上所述，涡轮风扇发动机10可以包括低压涡轮30。低压涡轮30可以在操作期间以特定频率和声音强度产生噪声。根据示例性实施例，核心层106和单元110可以设计成使得外阻尼空间130和对应的第一衰减频率对应于低压涡轮30在操作期间产生的主频率。在这点上，吸声器100可以抑制或降低由低压涡轮30产生的噪声。同时，例如，核心层106和单元110可以被设计成使得内阻尼空间132和对应的第二衰减频率对应于由涡轮风扇发动机10的另一部分，例如，燃烧区段26产生的主频率。应当理解，核心层106的单元110内的每个区域可以被设计成衰减从涡轮风扇发动机10内的任何特定区域产生的任何噪声。

再次参考图1，吸声器100可以定位在涡轮风扇发动机10的一个或多个部分处以提供多个频率的声衰减。如上所述，声衰减的目标频率可以基于吸声器100、核心层106、单元110、外阻尼空间130、内阻尼空间132等的设计而变化。声衰减的目标频率可以基于各种参数，例如操作条件、发动机条件(例如磨损、劣化、损坏等)或环境参数(例如流体的物理特性，例如密度、温度、压力、流速、加速度、变化率等)。本文提供的吸声器100可以允许与通常具有板或开口的分层配置的常规声衬相比具有某些优点。本文提供的吸声器100可特别适用于涡轮风扇发动机10的产生令人讨厌的噪声的部分，例如燃烧区段26、涡轮28、30和喷射排气喷嘴区段32。在某些实施例中，吸声器100是单个单一或整体式部件，可允许多个目标频率衰减，如下所述。

因此，在某些实施例中，吸声器100定位在壳体18、机舱50或围绕流体流动路径的任何其他位置，例如关于图1所描述的。吸声器100的流体接触侧170(例如，面板104的外表面)定位在涡轮风扇发动机10的流体流动路径处。在各种实施例中，吸声器100定位在燃烧区段26处。吸声器100包括多个单元110，多个单元110可以被配置为衰减各种目标频率或频率范围的声音。

目标频率范围可以对应于各种发动机操作条件。例如，在一个实施例中，吸声器100可以包括以低频声波(50-250Hz)为目标的单元110，例如在发动机启动期间和/或在低功率至怠速操作条件期间发生的那些低频声波。吸声器100还可以包括以更高频率波(250-1000Hz)为目标的单元110，例如更高频率波可以对应于更大的发动机操作条件。吸声器100还可以包括以更高频率波(750-1000Hz)为目标的单元110，例如更高频率波可以对应于高功率或起飞操作。然而，应当理解，可以根据期望的发动机配置、操作条件或目标频率来调整范围。

在各种实施例中，吸声器100定位在燃烧区段26处的外壳体18处。流体流动路径可以是扩散器腔或围绕燃烧室的压力室。在特定实施例中，流体流动路径是围绕燃烧室的外部流动通道。吸声器100可以定位或集成到外壳体中，以允许壳体衰减由燃烧区段26产生的(例如由于本文所述的燃烧过程产生的)不希望的噪声或压力振荡。

在其它各种实施例中，吸声器100定位在围绕核心涡轮发动机16的外壳体18处。在特定实施例中，吸声器100定位在围绕一个或多个涡轮28、30和/或喷射排气喷嘴区段32的外壳体18处。定位在涡轮28、30处或涡轮28、30下游(例如在喷射排气喷嘴区段32处)的吸声器100可以允许离开涡轮风扇发动机10的喷射燃烧气体的噪声衰减。在其他特定实施例中，定位在喷射排气喷嘴区段32处的整体式吸声器100可以允许多频率声衰减。吸声器100也可以定位在风扇壳体或机舱50处，以衰减风扇叶片40上游或下游的噪声或压力振荡。在一些实施例中，流体流动路径是风扇叶片40上游的入口60。在另一个实施例中，流体流动路径是风扇叶片40下游的旁通气流通道56。吸声器100的其他位置是可能的并且在本主题的范围内。

本文所述的吸声器100可以使用任何合适的工艺制造或形成，例如增材制造工艺，例如3-D打印工艺。这种工艺的使用可以允许将吸声器100一体地形成为单个一体或整体式部件。特别地，增材制造工艺可以允许这样的部件一体地形成并且包括在使用现有制造方法时不可能的各种特征，例如调谐为衰减多个频率的多个单元110。

如本文所用，术语“增材制造”或“增材制造技术或工艺”一般是指制造工艺，其中连续的材料层被提供在彼此上以逐层地“构建”三维部件。连续的层通常熔合在一起以形成可具有多种整体子组件的整体式部件。尽管增材制造技术在本文中被描述为能够通过逐点、逐层、通常在竖直方向上构建物体来制造复杂物体，但其他制造方法是可能的并且在本主题的范围内。例如，虽然一种适用的工艺包括添加材料以形成连续的层，但是本领域技术人员将理解本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技术或制造技术来实践。例如，本公开的实施例可以使用层加法工艺、层减法工艺或混合工艺。

根据本公开的合适的增材制造技术包括，例如，熔融沉积建模(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、3D打印(例如通过喷墨、激光喷射和粘合剂喷射)、立体光刻(SLA)、直接选择性激光烧结(DSLS)、电子束烧结(EBS)、电子束熔化(EBM)、激光工程净成形(LENS)、激光净成形制造(LNSM)、直接金属沉积(DMD)、数字光处理(DLP)、直接选择性激光熔化(DSLM)、选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光熔化(DMLM)和其他已知工艺。

本文所述的增材制造工艺可用于使用任何合适的材料形成吸声器100。例如，该材料可以是塑料、金属、陶瓷、聚合物、环氧树脂、光敏聚合物树脂或可以是固体、液体、粉末、片材、线材或任何其他合适的形式或其组合的任何其他合适的材料。塑料、金属、陶瓷、聚合物、环氧树脂、光敏聚合物树脂或其他合适的材料可以包括在定位在机舱50处的吸声器100中，例如本文所述。在特定实施例中，本文所述的增材制造部件可以部分、全部或以包括但不限于纯金属、镍合金、铬合金、钛、钛合金、镁、镁合金、铝、铝合金和镍或钴基超合金(例如，可从Special Metals Corporation以商标获得的那些)的材料的一些组合形成。这些材料是适用于本文所述的增材制造工艺的材料的示例，通常可称为“增材”。本文所述的此类金属可特别包括在诸如本文所述的定位在燃烧区段26、涡轮28、30或喷射排气喷嘴区段32(图1)处的吸声器100的实施例中。然而，应当理解，可以根据其预期的操作条件使用材料。例如，冲压式喷气发动机或超燃冲压发动机应用可以使用适用于发动机入口部分处(例如在入口60(图1)的上游)的相对热或高应力条件的材料。

此外，本文公开的增材制造工艺允许由多种材料形成单个部件。因此，本文所述的部件可以由上述材料的任何合适的混合物形成。例如，部件可以包括使用不同材料、工艺和/或在不同增材制造机器上形成的多个层、段或零件。以这种方式，可以构造具有不同材料和材料特性的部件，以满足任何特定应用的需求。此外，尽管本文所述的部件完全由增

材制造工艺构成，但应了解，在替代实施例中，这些部件的全部或一部分可通过铸造、机5加工、和/或任何其他合适的制造工艺形成。实际上，任何合适的材料和制造方法的组合

都可以用来形成这些部件。

值得注意的是，在示例性实施例中，本文所述的吸声器100的若干特征，例如提供不同衰减频率的多个单元110，由于制造限制，在以前是不可能的。然而，本公开已有利地

利用增材制造技术的进步来开发通常根据本公开的此类部件的示例性实施例。虽然本公开0一般不限于使用增材制造来形成这些部件，但增材制造确实提供了多种制造优势，包括制

造容易、成本降低、精度更高等。

进一步的方面由以下条项的主题提供：

一种用于燃气涡轮发动机的吸声器，所述吸声器包括：背板；面板，面板与背板间隔

开并限定多个穿孔；和核心层，核心层定位在背板和面板之间并包括多个单元，其中，核5心层包括：外壁，外壁在背板和面板之间延伸，以限定多个单元中的至少一个单元的外边

界；和内壁，内壁定位在外边界内，以将多个单元中的至少一个单元分成外阻尼空间和内阻尼空间，内阻尼空间至少部分地被外阻尼空间围绕。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，外壁包括多个外壁段，多个外壁段被连接以限定外边界，其中，外边界限定平行于面板截取的外多边形横截面。

0根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，内壁包括多个内壁段，多个内壁段被连

接以限定内边界，其中，内边界限定平行于面板截取的内多边形横截面。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，内多边形横截面与外多边形横截面具有相同或更高的阶数。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，内阻尼空间被外阻尼空间、背板和面板5完全包围。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，内壁和外壁中的每一个正交于面板延伸。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，内壁限定至少一个孔口。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，限定在面板中的多个穿孔包括用于多个单元中的每一个的单个穿孔。

0根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，核心层限定在背板和面板之间测量的层高，并且其中，层高沿着燃气涡轮发动机的轴向方向变化。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，核心层限定在背板和面板之间测量的层高，并且其中，层高沿着燃气涡轮发动机的周向方向变化。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，核心层限定在背板和面板之间测量的层高，并且外壁限定等于层高的外壁高度。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，核心层限定在背板和面板之间测量的层高，并且内壁限定等于或小于层高的内壁高度。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，内壁将多个单元中的至少一个单元分开以进一步限定辅助阻尼空间，辅助阻尼空间至少部分地被内阻尼空间或外阻尼空间中的至少一个围绕。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，外阻尼空间被调谐到第一衰减频率，并且内阻尼空间被调谐到不同于第一衰减频率的第二衰减频率。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，燃气涡轮发动机包括低压涡轮，并且第一衰减频率对应于低压涡轮在操作期间产生的主频率。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，燃气涡轮发动机包括燃烧器，并且第二衰减频率对应于燃烧器在操作期间产生的主频率。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，燃气涡轮发动机进一步包括围绕流体流动路径的壳体，其中，吸声器定位在壳体处，使得面板定位在流体流动路径处。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，流体流动路径是风扇叶片上游的风扇入口，是风扇叶片下游的旁通流体流动通道，是燃烧室，是围绕所述燃烧室的压力室，或在涡轮的下游。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，背板、面板和核心层一体地形成为单个整体式部件。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，外壁和内壁以不正交于面板的角度延伸。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，进一步包括多个内壁，以限定多个外阻尼空间、多个内阻尼空间或多个辅助阻尼空间中的至少一个。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，多个外阻尼空间被调谐到不同的衰减频率。

根据前述条项中任一项所述的吸声器，其中，多个内阻尼空间被调谐到不同的衰减频率。

一种燃气涡轮发动机，包括：壳体，壳体围绕流体流动路径；和吸声器，吸声器定位在壳体上、在流体流动路径内，其中，吸声器包括：背板；面板，面板与背板间隔开并限定多个穿孔；和核心层，核心层定位在背板和面板之间并包括多个单元，其中，核心层包括：外壁，外壁在背板和面板之间延伸，以限定多个单元中的至少一个单元的外边界；和内壁，内壁定位在外边界内，以将多个单元中的至少一个单元分成外阻尼空间和内阻尼空间，内阻尼空间至少部分地被外阻尼空间围绕。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，外壁包括多个外壁段，多个外壁段被连接以限定外边界，其中，外边界限定平行于面板截取的外多边形横截面。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，内壁包括多个内壁段，多个内壁段被连接以限定内边界，其中，内边界限定平行于面板截取的内多边形横截面。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，内多边形横截面与外多边形横截面具有相同或更高的阶数。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，内阻尼空间被外阻尼空间、背板和面板完全包围。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中内壁和外壁中的每一个正交于所述面板延伸。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，内壁限定至少一个孔口。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，限定在面板中的多个穿孔包括用于多个单元中的每一个的单个穿孔。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，核心层限定在背板和面板之间测量的层高，并且其中，层高沿着燃气涡轮发动机的轴向方向变化。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，核心层限定在背板和面板之间测量的层高，并且其中，层高沿着燃气涡轮发动机的周向方向变化。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，核心层限定在背板和面板之间测量的层高，并且外壁限定等于层高的外壁高度。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，核心层限定在背板和面板之间测量的层高，并且内壁限定等于或小于层高的内壁高度。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，内壁将多个单元中的至少一个单元分开以进一步限定辅助阻尼空间，辅助阻尼空间至少部分地被内阻尼空间或外阻尼空间中的至少一个围绕。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，外阻尼空间被调谐到第一衰减频率，并且内阻尼空间被调谐到与第一衰减频率不同的第二衰减频率。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中燃气涡轮发动机包括低压涡轮并且第一衰减频率对应于低压涡轮在操作期间产生的主频率。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，燃气涡轮发动机包括燃烧器，并且第二衰减频率对应于燃烧器在操作期间产生的主频率。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，燃气涡轮发动机进一步包括围绕流体流动路径的壳体，其中，吸声器定位在壳体处，使得面板定位在流体流动路径处。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，流体流动路径是风扇叶片上游的风扇入口，是风扇叶片下游的旁通流体流动通道，是燃烧室，是围绕燃烧室的压力室，或在涡轮的下游。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，背板、面板和核心层一体地形成为单个整体式部件。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，外壁和内壁以不正交于面板的角度延伸。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括多个内壁，以限定多个外阻尼空间、多个内阻尼空间或多个辅助阻尼空间中的至少一个。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，多个外阻尼空间被调谐到不同的衰减频率。

根据前述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，多个内阻尼空间被调谐到不同的衰减频率。

该书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本公开的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元素，则它们旨在落入权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于燃气涡轮发动机的吸声器，其特征在于，所述吸声器包括：

背板；

面板，所述面板与所述背板间隔开并限定多个穿孔；和

核心层，所述核心层定位在所述背板和所述面板之间并包括多个单元，其中，所述核心层包括：

外壁，所述外壁在所述背板和所述面板之间延伸，以限定所述多个单元中的至少一个单元的外边界；和

内壁，所述内壁定位在所述外边界内，以将所述多个单元中的至少一个单元分成外阻尼空间和内阻尼空间，所述内阻尼空间至少部分地被所述外阻尼空间围绕。

2.根据权利要求1所述的吸声器，其特征在于，其中，所述外壁包括多个外壁段，所述多个外壁段被连接以限定所述外边界，其中，所述外边界限定平行于所述面板截取的外多边形横截面。

3.根据权利要求2所述的吸声器，其特征在于，其中，所述内壁包括多个内壁段，所述多个内壁段被连接以限定内边界，其中，所述内边界限定平行于所述面板截取的内多边形横截面。

4.根据权利要求3所述的吸声器，其特征在于，其中，所述内多边形横截面与所述外多边形横截面具有相同或更高的阶数。

5.根据权利要求1所述的吸声器，其特征在于，其中，所述内阻尼空间被外阻尼空间、所述背板和所述面板完全包围。

6.根据权利要求1所述的吸声器，其特征在于，其中，所述内壁和所述外壁中的每一个正交于所述面板延伸。

7.根据权利要求1所述的吸声器，其特征在于，其中，所述内壁限定至少一个孔口。

8.根据权利要求1所述的吸声器，其特征在于，其中，限定在所述面板中的所述多个穿孔包括用于所述多个单元中的每一个的单个穿孔。

9.根据权利要求1所述的吸声器，其特征在于，其中，所述核心层限定在所述背板和所述面板之间测量的层高，并且其中，所述层高沿着所述燃气涡轮发动机的轴向方向变化。

10.根据权利要求1所述的吸声器，其特征在于，其中，所述核心层限定在所述背板和所述面板之间测量的层高，并且其中，所述层高沿着所述燃气涡轮发动机的周向方向变化。