CN213478497U - 声衬 - Google Patents

Abstract

一种声衬，包括穿孔面板，与穿孔面板相对设置的背板，第一阶套筒以及蜂窝芯，各第一阶套筒上部与穿孔面板的底面连接，并与通孔接通，下部与背板留有间隔；蜂窝芯包括多个格，上部与穿孔面板连接，下部与背板连接，在每个格中设置有一个第一阶套筒。声衬还提供第二阶套筒，在第一阶套筒的外周侧套有第二阶套筒，第二阶套筒的下部与背板连接，并且上部与穿孔面板保持间隔，该声衬的声波传播路径包括第一阶套筒限定的通道、第一阶套筒和第二阶套筒之间限定的通道、第二阶套筒和所在格之间限定的通道。上述声衬可增加目标声波在声衬内部的传播路径和能量耗散，拓宽降噪频带，增强声衬的降噪性能。

Description

声衬

技术领域

本实用新型涉及航空发动机降噪技术，具体涉及声衬结构。

背景技术

航空发动机是飞机的主要噪声源之一，随着航空发动机技术的发展，航空发动机涵道比增加，发动机风扇噪声成为航空发动机噪声的重要分量。为了降低航空发动机对外辐射的风扇噪声，常在航空发动机进气道及外涵道敷设声衬，在传播路径上耗散风扇对外辐射的声能量。

传统单自由度声衬由孔面面板、蜂窝腔、背板组成，双自由度声衬由穿孔面板、蜂窝腔、穿孔板、蜂窝腔、背板组成，传统单/双自由度声衬降噪机理为亥姆霍兹共振腔原理：共振腔受外声场的激发并耗散其声能量，声衬目标降噪频率与蜂窝腔高度相关，蜂窝腔高度通常为目标降噪频率声波波长的四分之一。

但由于发动机结构限制，因此在进气道及外涵道预留给声衬安装的区域有限，这也就限制了声衬的高度，从而限制了声衬最低的降噪频段，故传统声衬无法完全满足航空发动机风扇低频段噪声的降噪需求。

传统声衬通常由穿孔面板+蜂窝腔组成的共振腔对入射声波进行控制，声波进入共振腔后，目标降噪频率的声波在共振腔内部传播并耗散。传统声衬由穿孔面板+蜂窝腔组成，结构较为简单，共振腔对低频噪声的降噪能力受到共振腔高度的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种声衬，在限定声衬结构厚度一定的情况下有效增加声波在共振腔内的耗散，拓宽降噪频带，提高声衬的降噪能力。

为解决上述目的的声衬，包括穿孔面板、背板、多个第一阶套筒以及蜂窝芯，穿孔面板开有通孔；背板与所述穿孔面板相对设置；多个第一阶套筒中的各所述第一阶套筒上部与所述穿孔面板的底面连接，并与所述通孔接通，下部与所述背板留有间隔；蜂窝芯包括多个格，上部与所述穿孔面板连接，下部与所述背板连接，在每个所述格中设置有一个所述第一阶套筒。

所述声衬还包括多个第二阶套筒，在各所述第一阶套筒的外周侧套有所述第二阶套筒，所述第二阶套筒的下部与所述背板连接，并且上部与所述穿孔面板保持间隔。

该声衬的声波传播路径包括所述第一阶套筒限定的通道，所述第一阶套筒和所述第二阶套筒之间限定的通道，所述第二阶套筒和所述格之间限定的通道。

所述第二阶套筒为中空的圆柱，与所述第一阶套筒和所在格之间分别留有间隙。

所述第二阶套筒还可以为中空的多棱锥。

所述第二阶套筒与所述第一阶套筒和所述蜂窝芯的所述格的中心线重合，法向方向与所述背板的所在平面垂直。

所述穿孔面板包括所述第一阶套筒、所述第二阶套筒到第N阶套筒，N大于等于三，相邻阶的套筒中的一个与所述穿孔面板和所述背板中的一个连接且相邻阶的套筒中的另一个与所述穿孔面板和所述背板中的另一个连接，并且相邻阶的套筒中的高阶的套筒外套在低阶套筒的外部。

各阶套筒中心线与所在格的中心线重合，法向方向与所述背板的所在平面垂直。

所述通孔为圆形或正多边形，在所述穿孔面板限定的平面方向内的最大宽度不大于2mm，所述穿孔面板的厚度不大于2mm。

所述蜂窝芯的各个格的内切圆直径大小不一致。

通过在蜂窝芯的各个格内设置第二阶套筒，改变了声波在共振腔内的传播形态，使得声波从通孔经过第一阶套筒限定的路径后继续经过第一阶套筒和第二阶套筒限定的路径，并继续经过第二阶套筒和所在格限定的路径，变相提升了声衬层共振腔的“腔深”，在限定声衬厚度的情况下扩展了声衬的降噪频带，有效增加了声波在共振腔内的耗散。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是声衬的三维斜视图。

图2是声衬的拆分示意图。

图3是单格蜂窝芯的三维示意图。

图4是单格蜂窝芯的剖面结构图。

图5是具有第三阶套筒的声衬的剖面结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。

如图1至图3所示的声衬，包括穿孔面板1、背板4、蜂窝芯3和多个第一阶套筒6，穿孔面板1开有通孔2，背板4与穿孔面板1相对设置。第一阶套筒6上部与穿孔面板1的底面连接，并与穿孔面板1上的通孔2接通，下部与背板4留有间隔。蜂窝芯3上部与穿孔面板1连接，下部与背板4连接，形成亥姆霍兹共振腔。蜂窝芯3具有多个格31，在每个格31中设置有一个第一阶套筒6，第一阶套筒6位于所在格31的内部，与所在格31之间形成限定通道。声衬还在每个格31内的第一阶套筒6的外周侧套有第二阶套筒5，第二阶套筒5的下部与背板4连接，上部与穿孔面板1保持间隔。

图4示出单个蜂窝芯3的二维剖面结构图，入射声波传播路径包括第一阶套筒6限定的第一通道11，第一阶套筒6和第二阶套筒5之间限定的第二通道12和第二阶套筒5和所在格31的内壁之间限定的第三通道13。入射声波由穿孔面板1上的通孔2进入蜂窝芯3后，在蜂窝芯3所形成的共振腔内部传播并耗散。如图4所示的声衬结构，入射声波由通孔2进入共振腔后先经过第一阶套筒6限定的第一通道11，此时声波的能量发生耗散；随后在第一阶套筒6和第二阶套筒5限定的第二通道12中继续传播，能量继续耗散；最后入射声波通过第二阶套筒5和蜂窝芯3的所在的格31的内壁所形成的第三通道13，完成最后的路径传播和能量耗散。

相比传统的声衬结构，声音在具有第一阶套筒6和第二阶套筒5构造的声衬中显著增加了传播路径，在现有的进气道及外涵道预留给声衬安装的区域有限的条件下，变相增加了“腔深”，可以有效的降低声衬最低的降噪频段，拓宽降噪频带，同时对于原有常见频率的降噪频段也可以起到更好的降噪效果。

优选的，穿孔面板1可以包括第一阶套筒6、第二阶套筒5到第N阶套筒，N大于等于三。相邻阶的套筒中的一个与穿孔面板1和背板4中的一个连接且相邻阶的套筒中的另一个与穿孔面板1和所述背板4中的另一个连接，并且相邻阶的套筒中的高阶的套筒外套在低阶套筒的外部。

如图5所示的具有第三阶套筒7的声衬结构，第一阶套筒6的上部与穿孔面板1的底面连接，与通孔2接通，下部与背板4留有间隔，第一阶套筒6内部形成第一通道11，同时与第二阶套筒5形成第二通道12；第二阶套筒5的下部与背板4连接，上部与穿孔面板1保持间隔，第二阶套筒5与第三阶套筒7形成第四通道14；第三阶套筒7的上部与穿孔面板1的底面连接，下部与背板4留有间隔，与所在格31的内壁形成第五通道15。相比只具有第一阶套筒6和第二阶套筒5的声衬构造，增加第三阶套筒7增加了传播通道第五通道15，因此可以改变入射声波在共振腔内的传播形态，增加入射声波在共振腔中的传播路径，从而增加能量耗散，有效减震。

容易联想到的是，继续增加蜂窝芯3的每个格31中的套筒数目，如第四阶套筒等，可以继续变相提升声衬中间层共振腔的“腔深”，起到更好的减噪效果；通过调整不同共振腔的腔室尺寸，即蜂窝芯3的每个格31中的多阶套筒的布置方式，如改变套筒的长度，调整套筒的设置位置与数量等，可解决声衬在处理低频噪声上的障碍，进一步拓展声衬的降噪频带，特别是对于低频的目标噪声可实现较佳的减震效果。

在图3中，第一阶套筒6为中空的圆柱，与穿孔面板1上的通孔2契合。可选的，穿孔面板1上的通孔2可以是非圆形结构，如正多边形等其他结构，只要起到容许声音穿过的作用即可。由于第一阶套筒6水平方向上的截面与穿孔面板1上的穿孔2几何尺寸一致，相应的，第一阶套筒6也为中空的正多棱柱。通孔2的作为圆形的直径或作为正多边形的外接圆直径可以改变，但通常情况下不多于2mm。

在图3中，第二阶套筒5为中空的多棱锥，与第一阶套筒5和所在格31之间分别留有间隙。可选的，第二阶套筒5也可以为中空的圆柱结构，只要起到与第一阶套筒5和所在格31可以构成周向间隙的作用即可。

通过改变第二阶套筒5和第一阶套筒6的高度，可以有效改变入射声波进入声衬的蜂窝芯3的格31内的传播路径。因此，可以根据目的降噪声波的大小对第一阶套筒6、第二阶套筒5和其他第N阶套筒的高度进行适当调整，使声衬最有最佳降噪效果。

优选的，第二阶套筒5和第一阶套筒6与所在的蜂窝芯3的格31的中心线重合，法向方向与背板4的所在平面垂直，以实现最佳降噪效果。进一步的，各N阶套筒的中心线与所在格31的中心线重合，法向方向与背板4的所在平面垂直。

可选的，穿孔面板1的厚度可以根据实际工况进行调整，但限于声衬安装的预留区域有限，穿孔面板1的厚度不大于2mm。

可选的，蜂窝芯3的各个格31的内切圆直径大小可以不一致，可以根据声衬所在位置的不同，对蜂窝芯3的各个格31的内切圆直径根据工况进行调整。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种声衬，包括:

穿孔面板(1)，开有通孔(2)；

背板(4)，与所述穿孔面板(1)相对设置；

多个第一阶套筒(6)，各所述第一阶套筒(6)上部与所述穿孔面板(1)的底面连接，并与所述通孔(2)接通，下部与所述背板(4)留有间隔；以及

蜂窝芯(3)，包括多个格(31)，上部与所述穿孔面板(1)连接，下部与所述背板(4)连接，在每个所述格(31)中设置有一个所述第一阶套筒(6)；

其特征在于，所述声衬还包括多个第二阶套筒(5)，

在各所述第一阶套筒(6)的外周侧套有所述第二阶套筒(5)，所述第二阶套筒(5)的下部与所述背板(4)连接，并且上部与所述穿孔面板(1)保持间隔；

该声衬的声波传播路径包括所述第一阶套筒(6)限定的通道，所述第一阶套筒(6)和所述第二阶套筒(5)之间限定的通道，所述第二阶套筒(5)和所述在格(31)之间限定的通道。

2.如权利要求1所述的声衬，其特征在于，所述第二阶套筒(5)为中空的圆柱，与所述第一阶套筒(6)和所述格(31)之间分别留有间隙。

3.如权利要求1所述的声衬，其特征在于，所述第二阶套筒(5)还可以为中空的多棱锥。

4.如权利要求1所述的声衬，其特征在于，所述第二阶套筒(5)与所述第一阶套筒(6)和所述蜂窝芯(3)的所述格(31)的中心线重合，法向方向与所述背板(4)的所在平面垂直。

5.如权利要求1所述的声衬，其特征在于，所述穿孔面板(1)包括所述第一阶套筒(6)、所述第二阶套筒(5)到第N阶套筒，N大于等于三，相邻阶的套筒中的一个与所述穿孔面板(1)和所述背板(4)中的一个连接且相邻阶的套筒中的另一个与所述穿孔面板(1)和所述背板(4)中的另一个连接，并且相邻阶的套筒中的高阶的套筒外套在低阶套筒的外部。

6.如权利要求5所述的声衬，其特征在于，各阶套筒中心线与所在格(31)的中心线重合，法向方向与所述背板(4)的所在平面垂直。

7.如权利要求1所述的声衬，其特征在于，所述通孔(2)为圆形或正多边形，在所述穿孔面板(1)限定的平面方向内的最大宽度不大于2mm，所述穿孔面板(1)的厚度不大于2mm。

8.如权利要求1所述的声衬，其特征在于，所述蜂窝芯(3)的各个格(31)的内切圆直径大小不一致。

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