JP2024513016A - 吸音構造 - Google Patents

Abstract

いくつかの例では、吸音構造は、アパーチャのアレイを備える表面を備え、各アパーチャは、対応するチャネルのための開口部を画定し、各チャネルは、チャネルの長さの少なくとも一部にわたって軸方向に減少する断面を有する非共振音響減衰構造を形成する。【選択図】図１

Description

態様は、一般に、吸音構造に関し、より具体的には、限定はしないが、低周波広帯域音響ノイズを吸収するための構造に関する。

いくつかの状況では、低周波ノイズの存在が問題となり得る。例えば、高振幅低周波ノイズは、車両プラットフォーム（例えば、高速ジェットプラットフォーム）などの構造に疲労を誘発させる可能性があり、この場合、機器およびプラットフォーム構造を損傷するのに十分高い音響レベルが、例えば、内部ペイロードベイにおいて典型的に発生する。このような高い音響レベルは、周囲のプラットフォーム構造の幾何学的形状（geometry）を、騒音を迂回させ、高い騒音レベルに耐えるように設計することによって管理することができる。しかしながら、このような設計上の考慮事項は、問題のプラットフォームに望ましくない質量および複雑さを加える。

望ましくない低周波音響ノイズの存在を管理するための他の方法は、共振効果を利用するための材料または構造の使用を含む。しかしながら、これらは狭帯域周波数範囲にのみ適しており、したがって、一般に、広帯域周波数制御が必要とされるプラットフォーム上またはプラットフォーム内での使用には適していない。広帯域周波数制御が可能な吸収器を使用することができるが、それらは、典型的には、関心のある最低周波数に対応する波長とほぼ同じサイズである設置のための空間領域を必要とする。すなわち、望ましくない音響ノイズの有用な広帯域減衰を提供するには、そのような吸収器は典型的には大きくてかさばる。この場合もまた、望ましくない質量、重量およびコストを加える。

一例によれば、アパーチャのアレイを備える表面を備える吸音構造が提供され、各アパーチャは、対応するチャネルのための開口部を画定し、各チャネルは、チャネルの長さの少なくとも一部にわたって軸方向に減少する断面を有する非共振音響減衰構造（non-resonant acoustic attenuation structure）を形成する。アパーチャ間の表面の領域は最小化され、それによって表面の音響インピーダンスが低減される。一例では、アパーチャは多角形（すなわち、２次元断面）である。他の例では、アパーチャは円形である。アパーチャは、表面上に周期的または非周期的なテセレーションを形成することができる。大まかに言えば、アパーチャ間の領域は、表面を入射音波に提示するために最小化され、これは、音響インピーダンスの大きな不整合を招くことはなく、それによって、表面からの高レベルの音響反射をもたらす。

一例では、チャネルは、表面におけるその開口部から軸方向に、所定の先細の輪郭（tapering profile）に従って先細になっている。チャネルがその長さに沿って先細になる割合は対数的であり得る。先細になる割合は、線形であり得る、または実際には任意の他の適切な形状に従い得る。チャネルは、点に向かって先細になり得る。チャネルは、表面とは反対側の吸音構造の側面の開口部に向かって先細になり得る。

一例では、チャネルが音響経路を画定し、その長さは吸音構造の寸法よりも長い。チャネルは折り畳むことができる。すなわち、チャネルは、迂回したり、蛇行したり、ねじれたりした形状を含むことができる。チャネルは、その長さに沿って配置された一連のバッフルを備えることができる。各バッフルは、チャネルの内面から内側に延在することができ、バッフルの長さおよび密度は、チャネルの長さに沿って増加することができる。

開口部は、チャネルと構造の表面との間の収縮領域（contraction region）を画定することができる。例えば、チャネルの領域は、チャネルの残りの部分と比較して異なる先細の輪郭を備えることができる。

一例では、第１の材料は、チャネル内に配置されるか、または他の方法で設けられることができ、第１の材料は、第１の音響インピーダンスを示す第１の密度を有する。第２の材料は、チャネル内に配置されるか、または他の方法で設けられることができ、第２の材料は、第２の音響インピーダンスを示す第２の密度を有する。構造は、それぞれ異なる密度の複数の領域を有する単一の材料から構成されることができる。

一例によれば、低周波音響ノイズのソースを備えるプラットフォームが提供され、プラットフォームは、低周波音響ノイズを吸収または減衰するように構成された、先行する請求項のいずれかに記載の吸音構造を備える。吸音構造は、表面に対して垂直にソースから低周波音響ノイズを受け取ることができる。これにより、最適なノイズ減衰が可能になる。一例では、吸音構造は、低減された減衰レベルで騒音に対して他の入射角で配置され得る。吸音構造は、反響場または開放もしくは閉鎖キャビティ内に置かれて、これらの空間内の騒音レベルを低減することができる。

本開示のより完全な理解のために、ここで、単なる例として、添付の図面と併せて以下の説明を参照する。
図１は、一例による吸音構造の概略図である。 図２は、一例による吸音構造の概略図である。 図３ａ、図３ｂ、および図３ｃは、一例による非共振音響減衰構造の概略図である。 図４は、一例による吸音構造の概略図である。 図５は、一例による吸音構造の概略図である。 図６は、一例によるプラットフォームの一部の概略図である。

詳細な説明

例となる実施形態は、当業者が、本明細書で説明されるシステムおよびプロセスを具現化および実装することを可能にするために、十分に詳細に以下で説明される。実施形態は、多くの代替の形態で提供され得、本明細書に記載される例に限定されるように解釈されるべきではないことを理解することが重要である。したがって、実施形態は、様々な方法で修正され、様々な代替の形態をとり得るが、その特定の実施形態が、例として、図面に示され、以下に詳細に説明される。開示される特定の形態に限定する意図はない。それどころか、添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての修正、均等物、および代替物が含まれるべきである。例となる実施形態の要素は、適宜、図面および発明を実施するための形態の全体にわたって、同じ参照番号によって一貫して示される。

実施形態を説明するために本明細書で使用される用語は、範囲を限定することを意図するものではない。冠詞「a」、「an」、および「the」は、それらが単一の指示対象を有するという点で単数形であるが、本文書における単数形の使用は、１つより多くの指示対象の存在を排除するべきではない。換言すれば、単数形で参照される要素は、文脈がそうでないことを明確に示していない限り、１つ以上を数に含め得る。本明細書で使用される場合、「備える（comprises）」、「備える（comprising）」、「含む（includes）」および／または「含む（including）」という用語は、述べられる特徴、アイテム、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を規定するが、１つ以上の他の特徴、アイテム、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそのグループの存在または追加を排除しないことがさらに理解されるであろう。

一例によれば、吸音または減衰構造が提供される。吸音構造は、チャネルのアレイを利用し、各チャネルは、チャネルの長さの少なくとも一部にわたって軸方向に減少する断面を有する非共振音響減衰構造を形成する。吸音構造の表面は、アパーチャのアレイを備え、各アパーチャは、構造の本体に設けられた対応するチャネルのための開口部を画定する。一例では、各開口部の幅は数ミリメートル程度であり得、チャネルの長さにわたってある点（または別の開口部）に向かって先細になっている。すなわち、表面は、吸音構造の本体内の複数のチャネルの開口部を画定する孔のアレイを備える。一例では、チャネルは、それらがある点（本体内の行き止まりなど）または構造の反対側の開口部などの別の開口部で終端するまで、先細の輪郭に従ってそれらの長さに沿って断面積が減少する、および／または形状が変化する。音波が、孔またはスロットの形態であり得る先細チャネルを下って進行するにつれて、それは、チャネルの長さに沿って減衰される。

図１は、一例による吸音構造の概略図である。吸音構造１００の一部の断面図を示す図１の例では、表面１０１は、アパーチャ１０３のアレイを備える。各アパーチャ１０３は、対応するチャネル１０５のための開口部を画定する。チャネル１０５は、構造１００の本体１０７内に設けられる。一例では、表面１０１および本体１０７は、モノリシック構造（monolithic structure）である。あるいは、表面１０１および本体１０７は、それぞれ異なる材料から構成され得、表面１０１は、本体１０７に接着されるか、またはそうでなければ、本体１０７に固定または本体１０７上に堆積される。図１および以下でより詳細に説明される後続の図における構造の要素間の間隔およびそれらの要素の相対的な寸法は、明瞭さを保つために増大／誇張されている。実際には、チャネルは密に充填され、これは、その開口部も密に充填されることを意味し、表面からの反射を最小限に抑えるのに役立つ。

一例では、例えば、狭い孔またはスロットの形態であり得るチャネルへのデブリの進入を防止するために、表面１０１は、本体に接着、固定または装着され得る薄い膜、メッシュまたは他の音響的に透明な材料を備えることができる。あるいは、表面１０１は、保護されたアパーチャを有する層を備えることができる。すなわち、表面１０１は、チャネル１０５の開口部が表面１０１のメッシュ（または膜もしくは音響透過材料）部分によって画定される層であることができ、その部分は、チャネル１０５の口のサイズおよび形に一致するように好適に輪郭形成されることができる。表面１０１層は、次いで、本体１０７に固定されることができる。

図１の例では、各チャネル１０５は、チャネルの長さの少なくとも一部にわたって軸方向に減少する断面を有する非共振音響減衰構造を形成する。すなわち、チャネル１０５の各々は、表面１０１におけるその開口部１０３から構造１００の反対側の表面１０９まで軸方向に先細になっている。いくつかの例では、チャネル１０５のうちの少なくともいくつかは、点１１１に向かって先細になることができる。他の例では、チャネル１０５のうちの少なくともいくつかは、表面１０９の開口部に向かって先細になることができる。表面１０９の開口部は、問題のチャネルのサイズが減少することにより、開口部１０３よりも小さくなる。

チャネル１０５は、音がチャネルを通過するときに音を減衰させる。より具体的には、音波がチャネル１０５を通過するとき、音波は粘性減衰（viscous damping）を経験し、チャネル１０５の境界で抗力を経験し、その結果、音波からのエネルギーが熱に変換され、熱は本体１０７内およびチャネル自体の内部で放散される。チャネルサイズの減少はまた、チャネル内の音速を減少させる。これは、所与の周波数に対応する音響波長を低減し、そして、所与の長さのチャネルが、同じ軸方向長さを有する他のタイプの吸収体（多孔質材料など）において可能であるよりも低い周波数の音を収容し、したがって、減衰させることを可能にする。

チャネルのサイズがその長さにわたって減少するにつれて、粘性熱減衰効果（visco-thermal damping effect）もより顕著になり、一方、チャネルに段階的な先細を設けることは、音響インピーダンスの段階的変化が音響反射を最小限に抑える傾向があることを意味する。音響反射を最小限にするまたは排除することは、入射音波を完全に減衰または吸収することを可能にするために有利である。

この点に関して、表面１０１が入射音波に対する音響インピーダンスの不連続性を示すことは明らかである。しかしながら、一例によれば、これは、アパーチャ１０３間の表面の領域のサイズおよび／または数を低減することによって最小限にされる。すなわち、例えば、図１を参照すると、２つのアパーチャ１０３ａと１０３ｂとの間にある表面１０１の領域１１３は、入射音波に対する音響インピーダンスの不連続性を示す。なぜなら、本体１０７は、一般に、例えば、音波が進行する空気に対して異なる音響インピーダンスを有するからである。領域１１３のサイズを縮小することによって、不連続性が低減され、それによって、音響が進行している媒体に実質的にインピーダンス整合され得る表面１０１を提示し、この媒体は、一例では空気である可能性が最も高いが、水などの任意の数の他の媒体であることもできる。

この文脈において、アパーチャは、サイズおよび／または形が変化し得る。例えば、アパーチャは多角形であり得る。アパーチャは、それらの間に最小領域１１３を伴って配置されることができ、それにより、領域１１３は、例えば、表面１０１のより大きな領域ではなく、アパーチャ間の薄い境界を表す。アパーチャが例えば多角形である場合、アパーチャは、ｉ）表面の所与の領域に対するアパーチャの数を最大にし、ｉｉ）アパーチャ間の空間を最小限にするようにテセレーションされ得る。アパーチャは、表面１０１上に周期的または非周期的なテセレーションを提供するようなサイズおよび形であり得る。すなわち、アパーチャは同じ形であり得、少なくともいくつかは異なる形を備え得、アパーチャのサイズは所望に応じて変化し得る。

一例によれば、アパーチャの形は、チャネルの断面形状を決定する（dictate）ことができる。逆に、チャネルの所与の断面形状は、アパーチャの形およびサイズを決定することができる。例えば、円形のアパーチャは、円錐形のチャネルの開口部として機能することができる。明らかに、任意の数の異なる形が選択され得る。例えば、アパーチャは、六角形であり得、対応して成形されたチャネルは、点１１１に向かって先細になっている６つの内面を備える。

したがって、チャネルの断面形状は、所望に応じて選択および変化され得、例えば、円形、２Ｄスロット、三角形、正方形、五角形などの断面は、すべて適切な例である。一例では、チャネルの幅は小さく、例えば、開口部で１ミリメートル程度である。先細チャネルは、反対側の端部で閉じることも、小さな孔で終端することもできる。出口孔の直径は、システムの音響性能に影響を及ぼす。例えば、５０ミクロン程度の出口孔または行き止まりは、広い周波数範囲にわたって良好な減衰をもたらす。しかしながら、より制限された減衰特性で十分である用途では、より大きな孔を利用することができる。

一例では、チャネルの形は、その長さに沿って変化し得る。例えば、チャネルは、その開口部において、断面が六角形であることから始まり得、これは、チャネルの長さにわたって、例えば、円形に徐々に変化しながら、先細になり得る。アパーチャおよびチャネルの形およびサイズには、それらが形状において固定されているか（先細ではあるが）、または形状がチャネルの長さに沿って変化するかを含む、多くの異なる順列が存在する。構造の吸収特性は、先細勾配（taper gradient）（スリットの長さに沿って一定である必要はない）、入口アパーチャ、およびチャネル長のうちの少なくとも１つを変更することによって調整され得る。

一例によれば、チャネルの断面積は、先細の輪郭に従って、その長さにわたって変化する。すなわち、チャネルの断面積は、所定のパラメータのセットに従って、開口部から終点または出口孔に向かってその長さに沿って徐々に減少する。各チャネルは、異なる先細の輪郭を有し得る。一例では、先細の輪郭は、例えば、チャネルの異なる領域の先細の割合、および差先細の形態を画定することができる。例えば、先細は、線形、対数、または任意の他の好適な関数に基づくことができる。先細になる割合は、表面１０９の近くのチャネルの末端よりも開口部１０３に近いチャネルの領域においてより顕著（すなわち、より高い）であり得る。したがって、先細になる割合は、チャネルの長さに沿って低速（slow）または減少することができる。

一例によれば、必要とされる最低吸収周波数は、チャネル１０５の全長を決定する。例えば、約２００Ｈｚまでの吸収に対して、約６００ｍｍのチャネル長が必要とされる。しかしながら、上述したように、図１に示される例の文脈において、そのようなチャネル長は、特定の状況において、大きすぎるおよび／または重すぎる構造をもたらす。したがって、一例によれば、各チャネルの幾何学的形状は折り畳まれ得る。

図２は、一例による吸音構造の概略図である。図２の例では、各チャネル１０５は、回旋状または遠回りの音響経路を提供するように折り畳まれる。すなわち、各チャネル１０５は、部分２０３によって接合される第１の先細部分２０１および第２の先細部分２０５を備える。第１の先細部分２０１は、部分２０３に達するまで、開口部１０３から先細になり始める。第２の先細部分２０５は、図２の例では表面１０１内、表面１０１上、または表面１０１の直前に設けられ得るその終点１１１に達するまで、部分２０３から先細になり始める。一例によれば、部分２０１と２０５とを連結するチャネルの部分である部分２０３は、先細にはなっていない。よって、それは、チャネルに不連続性を導入しない。すなわち、領域２０３の断面積に変化がないため、この領域における音響インピーダンスに変化はない。チャネルの各領域（２０１；２０５）は、上述したように、それに関連付けられた異なる先細の輪郭を有し得る。したがって、例えば、領域２０１は、第１の先細関数（例えば、対数）に従って第１の割合で先細になり得、一方、領域２０５は、第２の先細関数（例えば、線形）に従って第２の割合で先細になり得る。第２の先細になる割合は、第１の割合よりも高い、または低くあり得る。もちろん、これら２つの領域の先細に関連付けられた割合および関数は、所望に応じて同じであり得る。さらに、図１および図２の例では、チャネル部分は同じ断面形状を含む。しかしながら、これらの領域は、異なる領域が互いに異なる形状となるように、この点において異なり得る（例えば、領域２０１は、本質的に円筒形であり得、一方、領域２０５は、本質的に長方形であり得る、等）。

図２に示されるチャネル１０５の音響経路の長さは、約２ｄであり、ここで、ｄは、表面１０１から表面１０９までの構造２００の厚さである。したがって、例えば、ｄが３００ｍｍである場合、音響経路は約６００ｍｍであり、これは、一例では、約２００Ｈｚまでの周波数の音を吸収することができるが、例えば、図１に図示される構造の空間の半分である音響経路長（acoustic pathlength）に対応する。図２の例では、チャネル１０５は１回折り畳まれる。しかしながら、折り目の数は、より多くあり得、それによって、寸法ｄをさらに減少させることが理解されるであろう。

図３ａ乃至図３ｃは、一例による非共振音響減衰構造の概略図である。図３ａは、図２に図示されたものと同様の構造を示す。しかしながら、図３ａの場合、チャネル内に追加の折り目が設けられ、それによって、構造の利用可能な深さ内のチャネルの音響経路（点線の矢印によって大まかに表される）の長さをさらに増加させる。２つの領域（３０５、３０７）は、図２の領域２０３を参照して上述したような非先細領域である。上述したように、図３ａに図示される構造の他の領域は、互いに異なる方法で先細になり得る。図３ａの構造は、表面１０９の孔で終端し得る、または表面１０９（または１０１、チャネルの折り目／屈曲の数および／または性質に依存する）またはその前の点（または他の終端構造）で終端し得る。

図３ｂは、一例による別の非共振音響減衰構造の概略図である。図３ｂの例では、チャネルは、その長さに沿って配置された一連のバッフル３０１を備える。各バッフル３０１は、チャネルの内面３０３から内側に延び、バッフルの長さおよび密度は、表面１０９に向かう方向にチャネルの長さに沿って増加する。すなわち、チャネルの開口部１０３の端部に、チャネル内に半径方向（Ｒ）に延在するバッフル３０１が設けられる。開口部１０３に最も近い入口バッフル３０２は、図３ｂの例において設けられたバッフルの残りの部分と比較して、最小量だけチャネル内に延在する。例えば、入口バッフル１０２は、チャネル内に４分の１の距離だけ延在し、後続のバッフルは、入口バッフル３０２と比較してより増加した程度だけチャネル内に延在し得る。例えば、各後続のバッフルは、前のバッフルよりも５～２５％多くチャネル内に延在し得る。バッフルの密度、すなわち、チャネルの所与の長さにわたるバッフルの数は、所定の値に従って開口部１０３から軸方向（Ａ）に増加する。したがって、図３ｂから分かるように、バッフルの密度は、表面１０９に近づくにつれて増加し、それによって、例えば、図３ａに示されるような先細効果を模倣する。したがって、チャネルが軸方向（Ａ）に横断されるとき、チャネル内に半径方向に延在するさらなるバッフルが設けられる。バッフルがチャネル内に延びる長さは、開口部１０３からの軸方向距離が増加するにつれて増加する。さらに、バッフルの密度は、開口部１０３からの軸方向距離が増加するにつれて増加する。音響経路は、図３ｂの点線矢印によって再び示される。

図３ｂの例では、比較的薄いバッフルが示されているが、音響インピーダンスの段階的変化を達成し、減衰器の音響性能を劣化させる望ましくないステップの変化を回避するために、音波が通過するチャネルのサイズが段階的に減少するという条件で、代替的な形状が利用され得る。

図３ｂのチャネルがスロットである場合、例えば、バッフル３０１は、側壁（３０３）から延在し、チャネル内の音響漏れを防止するためにチャネルの前壁および後壁（図３ｂの表現という意味では、前壁および後壁は図示せず）に接合され得る。チャネルが円筒形である場合、例えば、バッフル３０１は、チャネルの内面に取り付けられるか、またはそうでなければその一部である環状ディスクの形態であることができる。この場合、環状バッフルによって形成されるアパーチャは、例えば、図３ｂに示されるような蛇行経路を作成するために、例えば、連続するバッフルの反対側に配置され得る。

他のチャネル形状の場合、バッフルは、チャネルの内壁の輪郭に一致するように輪郭形成され得る。例えば、六角形のチャネルは、六角形のバッフル（音響経路を維持するために中心を通る孔を有し、バッフルの孔はバッフルの外縁と同じ形状である必要はなく、すなわち、バッフルの外縁はチャネルの一部の輪郭に一致するように六角形であり得るが、バッフルにおける孔は円形等であり得る）の使用をもたらす。後続および／または先行するバッフルのアパーチャに対するバッフルのアパーチャの位置決めに関する同様の考察が、上述のように適用される。開口部１０３に近接するチャネルの側壁３０３は垂直であるように示されるが、他の実施形態では傾斜している。例えば、図３ｂの実施形態における側壁３０３は、図２を参照して説明したものと同様に配置され得、それにより、チャネルはその長さに沿って狭くなる。

図３ｃは、一例による別の非共振音響減衰構造の概略図である。図３ｃの例では、チャネルは、構造３０９によってセグメント化または分割される。構造３０９は、チャネル内で軸方向に延在し、開口部１０３からの方向にフレア状になる１つまたは複数のフレア状構成要素を有する。すなわち、開口部１０３から軸方向に、構造３０９は広がり、それによって、入射音波のための複数の音響経路を提示する。図３ｃに示すように、各音響経路は、最初に開口部１０３から離れる方向に、次いで、開口部１０３に向かう方向に先細になっている。

図３ｃの例は、断面で示されている。３次元では、実装され得るチャネルおよび構造３０９のための様々な形状因子が存在する。例えば、チャネルは、吸音構造の本体のスリットであることができ、構造３０９は、図３ｃに示すように広がる点から生じる２つのアームを備える。あるいは、例えば、チャネルは円筒形であることができ、その場合、構造３０９は、その断面が図３ｃに図示されるような中空の円錐の形態であることができる。複数の音響経路を利用する他の幾何学的構成を使用することができることが理解されるであろう。さらに、図３ａ乃至図３ｃを参照して説明された例のいずれかは、別の例と組み合わせることができる。

図４は、一例による吸音構造の概略図である。図４の例は、アパーチャ１０３間の領域１１３を最小限にするために使用され得る代替的な（または追加の）機構を示す。上述したように、アパーチャ間の領域を最小限にすることは、音響反射を回避し、音波が非共振音響減衰構造に入るための面積を最大化するのに役立つ。図４の例では、表面１０１から非共振音響減衰構造４０３の残りの部分まで延在する比較的短い収縮部（contraction section）４０１が設けられる。領域４０１は、直線表面として示されているが、反射をさらに最小限にしてより良好な減衰特性をもたらすために、音響インピーダンスのより段階的な変化を生成するように、（例えば、それ自体の先細の輪郭を有する）湾曲した形状が使用され得ることが理解されるであろう。

図４の例では、収縮部４０１は、先細部４０３よりも短いが、空間が許す場合、収縮部４０１は、反射をさらに最小限にするために長くされ得る。収縮部は、図１乃至図３のうちの任意の１つ以上を参照して説明されたものなどの、上述した例のうちの任意のものと組み合わせることができることが理解されるであろう。

広帯域吸収体／減衰器は、少なくとも約２００Ｈｚまで動作することができ、全体の厚さが約１００ｍｍ以下である、上述した例のうちの１つまたは複数を使用して製造することができる。

例による吸音構造は、航空機および他の輸送用途などの宇宙空間で重要な用途に使用することができる。宇宙空間はそれほど重要ではないが、小さな吸収材が有益である他の用途では、例えば、音響環境の制御が必要とされる建物の内部空間を含み得る。これらは、劇場、コンサートホール、映画館、レコーディングスタジオなどの娯楽会場、およびオフィス、レストランなどの他の空間を含むことができるが、これらに限定されない。

一例によれば、チャネルは、吸音構造の本体内の空洞によって画定され得る。すなわち、チャネルは、構造の本体の開口部であり得る。一例では、チャネルは、（本体に使用される材料とは異なる、および／または自由空間ではない）別の材料で部分的にまたは完全に充填され得る、または別の材料から構成され得る。例えば、チャネルは、エアロゲルまたは他の多孔質材料で部分的に完全に充填され得る、またはエアロゲルまたは他の多孔質材料から構成され得る。チャネルを充填するために使用される材料の密度は、チャネルの音響インピーダンスを変更するために、軸方向および／または半径方向に変化し得る。例えば、チャネルは、エアロゲルなどの材料で（表面１０９に隣接する領域から表面１０１に向かって上方に、またはその逆）部分的に充填されることができる。材料は、一定または変化する密度を有することができる。例えば、後者の場合、材料の密度は、表面１０９に向かって増加することができる。したがって、開口部１０３に近い比較的低い密度では、チャネル内の材料の表面からの反射を最小限に抑えるために、材料と、例えば、空気またはチャネルの残りの部分内の別の材料との間の音響インピーダンスの不整合を調整することができる。

図５は、一例による吸音構造の概略図である。図５の例では、構造のチャネル内に材料が設けられる。例えば、エアロゲルであり得る材料５０１は、第１の密度（第１の音響インピーダンスを示す）でチャネル内に設けられる。第２の材料５０３は、第２の密度（第２の音響インピーダンスを示す）で設けられる。第２の材料の密度、したがって、音響インピーダンスは、チャネルの開口部から音響インピーダンスの段階的移行を提供するために、第１の材料の密度よりも小さくなるように選択される。第１および第２の材料は、同じまたは異なり得る。第２の材料は、図５では１つのチャネルにしか示されていないが、任意の数のチャネルに設けることができることに留意されたい。さらに、各々がそれぞれの異なる音響インピーダンスを示す１つまたは複数の材料の複数の異なる層をチャネル内に設けることができることが理解されるであろう。一例では、チャネル内の１つまたは複数の材料と構造の本体１０７とは同じであり得る。例えば、本体は、材料５０１、５０３と同じ材料で構成され得るが、異なる（例えば、より高い）音響インピーダンスを示すために、異なる（例えば、より高い）密度で構成され得る。したがって、本体の音響インピーダンスがチャネル内の（１つまたは複数の）材料の音響インピーダンスよりも高いことを考慮すると、表面１０１に入射する音波は、チャネルを下る音響経路をたどり、そうなるにつれて減衰または吸収される。言い換えれば、一例による吸音構造は、例えば、材料密度の差から得られる異なる音響インピーダンスの領域を有するモノリシック構造を含むことができる。

これに関連して、一例では、本体１０７および／またはチャネル１０５は、例えば、アルミニウムスポンジなどの多孔質材料を備えることができる。多孔質材料は、密度が変化し得る。例えば、吸音構造の本体は、第１の密度を有する多孔質材料を備えることができ、一方、チャネルは、第１の密度よりも低い第２の密度を有する多孔質材料を備えることができ、以下同様である。したがって、例えば、吸音構造全体は、異なる密度を有する１つの材料から構成され、それによって構造のチャネルおよび本体領域を画定することができる。使用される材料は、同じまたは異なり得る（例えば、本体にアルミニウムスポンジ、チャネルにエアロゲルなど、または本体に第１の密度のアルミニウムスポンジ、およびチャネルに第２の（より低い）密度のアルミニウムスポンジ）。

図６は、一例によるプラットフォームの一部の概略図である。図６のプラットフォームは、例えば、飛行機などの車両プラットフォームであることができる。プラットフォームの部分６０１は、例えば、胴体の一部であり得る。低周波音響ノイズのソース６０３は、吸収または減衰される音響信号６０５を生成する。ソース６０３は、部分６０１内に、またはプラットフォーム内の他の場所に位置し得る。本明細書に記載されるような吸音構造６０７が設けられ、ソース６０３からの低周波音響信号６０５を吸収または減衰させるように構成される。一例では、吸音構造は、表面に対して垂直にソース６０３から低周波音響信号６０５を受信するように配置される。すなわち、構造は、信号６０５の波面がグレージング角ではなく構造６０７に直接入射するように、信号６０５が表面１０１に入射するように配置される（構造はそのような状況で機能するが、チャネルが前の図に示されるように配置される場合には、信号が表面１０１に対して垂直入射を示すときに最も効率的である）。これが可能でない状況では、構造のチャネルは、その音響経路が信号６０５の進行方向に平行であるように配向され得る。

信号６０５が構造６０７の表面１０１に入射すると、信号はチャネル内に進行し、そこでチャネルの断面が段階的に減少する。したがって、粘性熱効果により、信号は、チャネルの長さに沿って吸収される。上述したように、構造の寸法（例えば、深さｄ）を増加させることなくチャネルの音響経路を増加させ得る方法での様々な可能な実装形態により、構造６０７は、そうでない場合よりもはるかに少ない空間を占めながら、プラットフォーム６０１の部分内の音を吸収するのに有効であり得る。

別様に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、当該技術分野において通例であるように解釈されるべきものである。一般的な用法における用語もまた、関連技術分野において通例であるように解釈されるべきであり、本明細書においてそのように明示的に定義されない限り、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されるべきではないことがさらに理解されるであろう。

Claims (18)

1. 吸音構造であって、
   アパーチャのアレイを備える表面であって、各アパーチャは、対応するチャネルのための開口部を画定し、各チャネルは、前記チャネルの長さの少なくとも一部にわたって軸方向に減少する断面を有する非共振音響減衰構造を形成する、表面
   を備える、吸音構造。
2. アパーチャ間の前記表面の領域は最小限にされ、それによって前記表面の音響インピーダンスが低減される、請求項１に記載の吸音構造。
3. 前記アパーチャは多角形である、請求項１または２に記載の吸音構造。
4. 前記アパーチャは、前記表面上に周期的または非周期的なテセレーションを形成する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の吸音構造。
5. チャネルは、前記表面におけるその開口部から軸方向に、所定の先細の輪郭に従って先細になっている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の吸音構造。
6. 前記チャネルがその長さに沿って先細になる割合は対数的である、請求項５に記載の吸音構造。
7. 前記チャネルは点に向かって先細になっている、請求項５または６に記載の吸音構造。
8. 前記チャネルは、前記表面とは反対側の前記吸音構造の側部の開口部に向かって先細になっている、請求項５または６に記載の吸音構造。
9. チャネルが音響経路を画定し、その長さは前記吸音構造の寸法よりも長い、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の吸音構造。
10. チャネルは折り畳まれている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の吸音構造。
11. チャネルは、その長さに沿って配置された一連のバッフルをさらに備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の吸音構造。
12. 各バッフルは、前記チャネルの内面から内側に延在し、バッフルの前記長さおよび密度は、前記チャネルの前記長さに沿って増加する、請求項１１に記載の吸音構造。
13. 開口部は、チャネルと前記構造の前記表面との間の収縮領域を画定する、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の吸音構造。
14. チャネル内に配置されるか、または他の方法で設けられる第１の材料をさらに備え、前記第１の材料は、第１の音響インピーダンスを示す第１の密度を有する、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の吸音構造。
15. 前記チャネル内に配置されるか、または他の方法で設けられる第２の材料をさらに備え、前記第２の材料は、第２の音響インピーダンスを示す第２の密度を有する、請求項１４に記載の吸音構造。
16. 前記構造は、それぞれ異なる密度の複数の領域を有する単一の材料から構成される、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の吸音構造。
17. 低周波音響ノイズのソースを備えるプラットフォームであって、前記プラットフォームは、低周波音響ノイズを吸収または減衰させるように構成された、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の吸音構造を備える、プラットフォーム。
18. 前記吸音構造は、前記表面に対して垂直に前記ソースから前記低周波音響ノイズを受け取るように配置される、請求項１７に記載のプラットフォーム。

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