JP6781676B2

JP6781676B2 - 成形遮音構造形成方法

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Publication number: JP6781676B2
Application number: JP2017139951A
Authority: JP
Inventors: セルダールマシュー
Original assignee: ヘクセルコーポレイション
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: BR102017015587A2; EP3276614A1; CA2973910C; CN107657945A; JP2018018075A; US9779715B1; CA2973910A1; RU2674799C1; EP3276614B1

Description

本発明は、概して、特定の発生源から生じるノイズの軽減に用いられる遮音構造に関し、特に、成形遮音構造の形成に関するものである。

特定の発生源から生じる過剰ノイズに対処するには、ノイズをその発生源で処理するのが最良の方法であることが広く認められている。これは通常、ノイズ源の構造に音響減衰用の構造を加えること（遮音処理）によって実現される。特に問題となっているノイズ源の１つは、旅客機のほとんどに用いられているジェットエンジンである。遮音処理は通常、エンジン入口、ナセル、排気構造体に組み込まれる。これらの遮音処理は、比較的薄い遮音材又は格子を含む音響共振器を含み、これらの遮音材又は格子は、エンジンが発生する音響エネルギーに対する音響インピーダンスを生じさせる数百万の孔を有する。

ハニカムは、比較的強く軽量であるため、航空機や宇宙船用の一般的な材料になっている。エンジンナセルなどの遮音用途では、遮音材をハニカム構造に組み込み、ハニカムセルがエンジンの反対側の端部では音響的に閉鎖され、エンジンの側の端部では多孔質の被覆で覆われるようする。このようにハニカムセルが遮音材で閉鎖されると、ノイズの低減、減衰、抑制を行う音響共振器が形成される。この共振器にさらなるノイズ低減特性を与えるために、ハニカムセルの内部には、通常、遮音セプタムも組み込まれている。

遮音セプタムをハニカムセルに組み込む方法の一つとしては、まず、遮音メッシュや有孔遮音フィルムなどの遮音材から平面状の遮音インサートを形成する。この平面状の遮音インサートの各々は、セル開口部よりも大きく形成されている。そのため、インサートがプランジャで各セルに押し込まれると、キャップの形をした遮音セプタムへと折り畳まれる。このキャップ形状によって、セル壁部と接触するアンカー部と、セルにおいて音波を減衰させる中央セプタム部が形成されることになる。一旦セルに挿入されると、遮音セプタムキャップのアンカー部とハニカム壁部との間の摩擦によって遮音セプタムキャップが所定の位置に係止される。そして、挿入された遮音セプタムキャップのアンカー部とセル壁部とを接着剤により恒久的に接着する。

この遮音セプタムキャップの恒久的な接着は、ハニカム全体を液体接着剤のプールに浸漬させることにより行われる。ハニカムを接着剤に浸漬させる深さは、挿入した遮音セプタムキャップのアンカー部が液体接着剤に浸かるように選択される。この接着剤の浸漬処理は、一般的なハニカム遮音構造内に位置する数百もの遮音セプタムの接着が同時に行えるため、特に有効である。この方法のための必須条件はハニカムが平面状又は平坦であることであり、その結果、接着剤のプールへの浸漬の深さがすべてのセルに対し同じであり制御が容易となる。遮音セプタムキャップを用いた遮音ハニカムパネルについては、その内容が参照により本明細書に組み込まれる特許文献１から特許文献７に詳細に記載されている。

ジェットエンジンナセルなどの遮音構造の多くは、ノイズ源を取り囲む構造を有するよう湾曲又は成形されていなければならない。平坦な遮音ハニカムパネルの湾曲や成形は、通常、平坦なパネルを湾曲した金型面に設置することにより行われる。熱と圧力を併用して金型面と一致する湾曲をパネルに与える。一般的には、数多くの小型の平坦なパネルを組み立てて、最終的な遮音構造の所望のサイズに近い大型のパネルを形成する。組み立てられたパネルは、比較的大きな金型面上で熱と圧力により成形が行われる。この組み立てられたパネルの接着は、金型での外形の形成の前後に行われてもよいし、その最中に行われてもよい。

上記平坦な遮音ハニカムパネルの成形方法は、曲線半径（曲率半径）が比較的長い遮音構造の形成に適している。しかしながら、特にジェットエンジンナセルの形成においては、曲線半径を減少させて、より急な湾曲又は外形を有するパネルを提供することが望ましい場合が数多く存在する。成形方法により比較的急な湾曲を有する遮音ハニカムパネルを形成しようとする試みは失敗に終わってきた。例えば、曲線半径が従来の限界を超えて減少すると、ハニカム壁部やセプタムが歪曲されてしまう。また、パネル間の接着ラインやパネル内に位置するノード結合は、曲線半径が減少すると障害が生じる可能性がある。

現時点では、そのような急な湾曲を有するパネルを成形する従来の方法を使用しようとする試みに関連した構造歪み、音響歪み、結合不良の問題を同時に回避しつつ、パネルの曲率が比較的小さい成形遮音ハニカムパネルの形成方法を提供する必要性がある。

米国特許第７４３４６５９号米国特許第７５１００５２号米国特許第７８５４２９８号米国特許第８４１３７６１号米国特許第８５７９０７６号米国特許第８６０７９２４号米国特許第８７３３５００号

本発明によれば、パネルの曲率又は外形が従来のパネル成形方法により現時点で実現可能な外形よりも小さい遮音ハニカムパネルを形成可能なことが見出された。本発明は、既存の遮音ハニカムパネルを採用し、そのパネルをセグメントに切り分ける工程を含む。その後、セグメントを結合又は継ぎ合せて、元のパネルよりも小さい曲率を有するセグメント化遮音ハニカムパネルを形成する。このセグメント化遮音ハニカムパネルによって、構造的又は音響的に歪曲していない急な湾曲を有する遮音ハニカムパネルが得られることが分かっている。

本発明は、曲線半径を有する既存の遮音ハニカムパネルを、ハニカムの端部間に延在する縦側面と横側面を有するセグメントに切り分ける方法に基づくものである。セグメントは、その縦側面又は横側面に沿って結合し、元の遮音ハニカムパネルの曲率半径とは異なる曲率半径を有するセグメント化遮音ハニカムパネルを形成する。本発明の特徴として、セグメントの縦側面や横側面の形状と接着剤の厚さを調整して、ジェットエンジンナセルなど、ノイズ減衰要求の高い用途に適した急な湾曲を有するセグメント化遮音ハニカムパネルを提供できることが見出された。

本発明の一実施例では、セグメントはその縦側面に沿って結合し、横側面が長方形の形状を有する。セグメントの結合に用いられる接着剤は、その厚さがハニカムの一方の端部から他方の端部へと変化する楔形の断面を有する。このような長方形の横側面と楔形の接着ラインを組み合わせることで、パネルの音響的又は構造的特性を歪曲することなく、元のパネルの曲率半径を変更することができる。

本発明の別の実施例では、セグメントはその縦側面に沿って結合し、横側面が台形又は楔形の形状を有する。セグメントの結合に用いられる接着剤は、ハニカムの一方の端部から他方の端部にかけて一様の厚さを有する。このような楔形の横側面と一様な厚さの接着ラインを組み合わせることでも、パネルの音響的又は構造的特性を歪曲することなく、元のパネルの曲率半径を変更することができる。

本発明の特徴として、平坦な又は従来の熱成形方法によりできる限り湾曲した既存の遮音ハニカムパネルを採用して、パネルの構造的又は音響的特性を歪曲することなく、さらに一層急な湾曲とすることができる。このような急な湾曲を有する成形パネルは、急な湾曲を有するナセルやその他の音響構造を提供する能力が設計上の重要事項となるジェットエンジンのノイズ減衰の分野で特に有用である。

本発明の上記利点及び他の多くの特徴的かつ付随的な利点は、添付図面と共に取り上げる以下の詳細な説明を参照することによってさらによく理解されよう。

本発明により形成された成形遮音ハニカムパネルの例を示す斜視図である。本発明によって形成された第１の好適な実施例の成形遮音ハニカムパネルの２つの長方形のセグメントの一部を示す側面図である。本発明によって形成された第２の好適な実施例の成形遮音ハニカムパネルの２つの楔形のセグメントの一部を示す側面図である。２つの長方形のセグメントの側面間における接着剤を示す第１の好適な実施例の成形遮音ハニカムパネルの一部を示す上面図である。２つの楔形のセグメントの側面間における接着剤を示す第２の好適な実施例の成形遮音ハニカムパネルの一部を示す上面図である。本発明によって曲率半径を減少させ、より小さい外形の遮音ハニカムパネルを提供する様子を示す概略図である。本発明によってどのように複雑な外形の成形遮音ハニカムパネルを形成することができるかを示す概略図である。第１の好適な実施例の成形遮音ハニカムパネルの形成時に金型によりセグメントを適切な位置に配置し、パネルを機械加工して外形をさらに縮小させる工程を示す概略図である。第２の好適な実施例の成形遮音ハニカムパネルの形成時に金型によりセグメントを適切な位置に配置し、パネルを機械加工して外形をさらに縮小させる工程を示す概略図である。通常パネルと組み合わせて遮音構造を形成する中実面シートと多孔質面シートを有する成形遮音ハニカムパネルの例の一部を示す図である。発生源から生じるノイズを減衰する所定の位置に配置された遮音構造の例を示す図である。

図１の１０は、本発明に係る遮音構造の形成に用いられる成形遮音ハニカムパネルの例を概して示している。この成形遮音ハニカムパネル１０は、４つのハニカムセグメント１２、１４、１６、１８を備えている。この４つのハニカムセグメントは、シーム状又は接着ライン状の接着剤２０、２２、２４によって、その縦側面に沿って結合している。各セグメント１２、１４、１６、１８は、ノイズ源の最も近くに位置する第１端部２６と、第２端部２８とを有するハニカムから成る。各セグメントのハニカムは、２つの端部２６、２８間に延在して複数のセル３２を画成する壁部３０を有している。各セル３２は、２つの端部２６、２８間の距離と等しい深さ（コア厚又はパネル厚とも称する）を有している。また、各セル３２は、セルの壁部３０と直角に測定される断面積を有している。

図１０に示すように、遮音ハニカムパネル１０は、通常、ジェットエンジンのナセルなどの遮音構造を形成するために、多孔質面シート３４と中実遮音壁面シート３６との間に配置される。中実遮音壁面シート３６は、ハニカムの第２端部２８に対応する遮音セル３２の底部に遮音壁を形成する。セルの遮音底部が遮音ハニカムパネル１０の第２端部２８に対応しないことが望ましい場合は、個別の中実遮音壁がセル３２に挿入されてもよい。各セル３２には、遮音セプタム３８が配置されている。図１０及び図１１に示すように、このセプタム３８は、第２端部よりも第１端部２６の近くに位置することが好ましい。図１１は、４０で図示されるジェットエンジンの一つ又は複数の部品を取り囲むナセルの一部として、所定の位置に配置された完成した遮音構造の一部を示す。

本発明の方法は、平坦な又は湾曲した遮音ハニカムパネルを採用し、より急な曲線や形状が形成されるようパネルの元の形状を変更する方法で後に結合する特定の形状を有するセグメントに切り分ける工程が含まれる。本明細書の目的として、遮音ハニカムパネルは、遮音セプタムがハニカムセルに挿入され配置されているものを言う。図６を参照して、平坦な遮音ハニカムパネルに対して金型表面においてできる限りセル壁やセプタムを変形させずに加熱と湾曲を行う従来の方法を用いて形成された既存の遮音ハニカムパネル４２を示す。パネル４２の第１端部４４は半径Ｒ_Ｉの曲線を有し、第２端部４６は半径Ｒ_Ｏの曲線を有している。パネル４２の厚さ（Ｔ）は、ライン４８に沿って縦方向（Ｌｏ）に横切り、それぞれ縦側面５０と横側面５２を有するセグメント１２、１４、１６、１８、１９を形成する。本発明の特徴として、その後このセグメントは、さらなる熱成形処理を行うことなく、かつ、ハニカム壁やセプタムを変形させずにＲ_ＩとＲ_Ｏの曲率半径をｒＲ_ＩとｒＲ_Ｏにそれぞれ減少させる方法で２０、２２、２４、２５においてその縦側面に沿って結合する。このように変更及びセグメント化が行われ、より湾曲した外形を有する遮音ハニカムパネルを図６の４３で示す。

第１の好適な実施例では、既存の遮音ハニカムパネルを切断して、図２及び図８に示すように、長方形の横側面と、パネルの第１端部から第２端部へと厚さが増大する接着剤とを有するセグメント１１２、１１４、１１６、１１８、１１９を形成する。図２は、接着剤１２２により第２セグメント１１６と結合した第１セグメント１１４を示す。第１セグメントは、縦側面１５０ａ／１５０ｂと横側面１５２を有している。第２セグメント１１６は、縦側面１５１ａ／１５１ｂと横側面１５３を有している。第１セグメント１１４は、第１セグメント第１端面１２６と第１セグメント第２端面１２８を有している。第１セグメント第１端面１２６の幅（ｗ）は、第１セグメント第２端面１２８の幅（ｗ）と等しい。そのため、側面１５２は長方形の形状となる。第２セグメント１１６は、第２セグメント第１端面１２７と第２セグメント第２端面１２９を有している。第２セグメント第１端面１２７の幅（ｗ）は、第２セグメント第２端面１２９の幅（ｗ）と等しい。そのため、側面１５３も長方形の形状となる。セグメントの厚さ（Ｔ）は、正方形を含むさまざまな矩形の形状が可能なように、幅（ｗ／Ｗ）に対して変更してもよい。

第１セグメント１１４には、元の遮音ハニカムパネルにあったセル１３０と同じセプタム１３８が含まれ、第１端面１２６と第２端面１２８の曲率は元のパネルと同じである。第２セグメント１１６にも、元の遮音ハニカムパネルにあったセル１３１と同じセプタム１３９が含まれ、第１端面１２７と第２端面１２９の曲率は元のパネルと同じである。

この第１の好適な実施例では、第１及び第２セグメント１１４、１１６の第１端面１２６、１２７を結合して、元の遮音ハニカムパネルの曲率半径（Ｒ_Ｉ）より小さい曲率半径（ｒＲ_Ｉ）を有するセグメント化面（Ｓ_１）を形成する。同様に、第１及び第２セグメント１１４、１１６の第２端面１２８、１２９を結合して、元の遮音ハニカムパネルの曲率半径（Ｒ_Ｏ）より小さい曲率半径（ｒＲ_Ｏ）を有するセグメント化面（Ｓ_２）を形成する。

この第１の好適な実施例のセグメント１１４、１１６は長方形であるので、楔形の接着ライン１２２により縦面１５０ｂ、１５１ｂに沿ってセグメントを結合することによって、要望通りｒＲ_Ｉ、ｒＲ_Ｏへと曲率半径を減少させる。接着剤１２２は、セグメント化第１端面（Ｓ_１）における接着剤の厚さがセグメント化第２端面（Ｓ_２）における接着剤の厚さより小さくなるよう形成される。

長方形のセグメントと楔形の接着剤とを組み合わせて用いることで、曲率半径の減少とその結果生じるパネル外形の縮小が元のパネルの遮音特性に悪影響を及ぼすことがない構造的に強いパネルを提供しつつも、遮音ハニカムパネルの曲率半径を大幅に減少させることが可能となることが見出された。

第１の好適な実施例に係る楔形の接着剤を使用する場合、図４に示すようにセグメントを互いに「ネスト化」して、ネスト化された接着係合を形成できるように縦面１５０ｂ、１５１ｂを成形することがさらに好ましい。

第１の好適な実施例の長方形のセグメントを使用することによる曲率半径の減少量は、楔形の接着剤の厚さの変化によって決定され制御される。セグメント化第１端面とセグメント化第２端面との間の厚さが大きくなるほど、曲率半径が大幅に減少する。セル壁の厚さが０．２５ｍｍ〜１０ｍｍである０．５〜２ｃｍ幅の六角形のセルを有する一般的な２〜２０ｃｍの厚さの遮音ハニカムパネルは、接着剤の厚さが１ｍｍ〜５ｍｍ増加することが好ましい。例えば、好適なパネルセグメントは、厚さ（ｔ）が４〜１０ｃｍ、幅（ｗ）が３〜８ｃｍである。接着剤の厚さは、Ｓ_１では０．５〜２ｍｍ、Ｓ_２では２〜６ｍｍに増加することが好ましい。平坦なセグメントを採用した場合、特に範囲の下限値近くの厚さ（ｔ）を有するパネルについては、内側曲率半径（ｒＲ_Ｉ）が１００ｃｍ未満であり最低２５ｃｍである本発明の本実施例により変更及びセグメント化が行われた遮音パネルを形成することが可能である。最初のパネルセグメントが湾曲している場合、さらに一層急な湾曲部を形成することが可能である。

図８に示すように、長方形のセグメント間における接着剤の形成は、金型６０上で行われることが好ましい。この金型は、変更遮音パネル１４３を形成するために、長方形のセグメント１１２、１１４、１１６、１１８、１１９が配置された曲面６２を有する。この曲面６２は、所望の変更曲率半径（ｒＲＩ）に近い又は等しい曲率半径（Ｒ_ｍ）を有する。長方形のセグメントが金型表面６２に固定されると、それらの間には楔形の間隙が形成される。セグメントの配向を正確に行い、そのセグメント間に所望の楔形の接着剤１２０、１２２、１２４、１２５を形成するためには、金型表面６２を用いて楔形の間隙を形成することが好ましい。接着ライン又はシームの形成に用いられる接着剤のセグメント面への塗布は、セグメントが金型面に配向される前に行われても後に行われてもよい。

楔形の接着剤を使用して元の遮音ハニカムパネルの外形を変更することに加えて、変更パネル１４３の外面を機械加工してパネル外形をさらに縮小することが好ましい。図８の下部に示すように、変更遮音パネル１４３には、ファントム線１４５で示すように、機械加工が施されて余分なハニカム材料１４７を取り除き、機械加工セグメント１１２ｍ、１１４ｍ、１１６ｍ、１１８ｍ、１１９ｍを備える機械加工パネルを形成する。これらの機械加工セグメントの外面がファントム線１４５で示されている。このようにパネルに機械加工を施すことにより、セグメント化面（Ｓ_１）の曲率半径（ｒＲ_Ｉ）及び／又はセグメント化面（Ｓ_２）の曲率半径（ｒＲ_Ｏ）をさらに減少させて、必要に応じてさらに一層急な湾曲部を実現することができる。パネルの機械加工によって、曲率半径をさらに最大６０％まで減少させることができる。また、特にセグメントがネスト化されて結合している場合に、機械加工によりハニカム材料を取り除いて、機械加工パネルの露出した側面を他のパネルとの結合により適したものにしてもよい。

本発明に係る変更遮音ハニカムパネルを形成する第２の好適な実施例では、既存の遮音ハニカムパネル４２を、第１の好適な実施例で採用した長方形のセグメントの代わりに、楔形のセグメントに切り分ける工程が含まれる。この楔形のセグメントは、一様の厚さの接着剤によって結合し、より小さい外形を有する変更遮音ハニカムパネルを提供する。

この第２の好適な実施例を図３、図５、図９に示す。図３は、接着剤２２２により第２セグメント２１６と結合した第１セグメント２１４を示す。第１セグメントは、縦側面２５０ａ／２５０ｂと横側面２５２を有している。第２セグメント２１６は、縦側面２５１ａ／２５１ｂと横側面２５３を有している。第１セグメント２１４は、第１セグメント第１端面２２６と第１セグメント第２端面２２８を有している。第１セグメント第１端面２２６の幅（ｗ）は、第１セグメント第２端面２２８の幅（ｗ）より小さい。そのため、側面２５２は台形又は楔形の形状となる。第２セグメント２１６は、第２セグメント第１端面２２７と第２セグメント第２端面２２９を有している。第２セグメント第１端面２２７の幅（ｗ）は、第２セグメント第２端面２２９の幅（ｗ）より小さい。そのため、側面２５３も台形又は楔形の形状となる。セグメントの厚さ（Ｔ）は、さまざまな楔形の形状が可能なように、幅（ｗ／Ｗ）に対して変更してもよい。

第１セグメント２１４には、元の遮音ハニカムパネルにあったセル２３０と同じセプタム２３８が含まれ、第１端面２２６と第２端面２２８の曲率は元のパネルと同じである。第２セグメント２１６にも、元の遮音ハニカムパネルにあったセル２３１と同じセプタム２３９が含まれ、第１端面２２７と第２端面２２９の曲率は元のパネルと同じである。

この第２の好適な実施例では、第１及び第２セグメント２１４、２１６の第１端面２２６、２２７を結合して、元の遮音ハニカムパネルの曲率半径（Ｒ_Ｉ）より小さい曲率半径（ｒＲ_Ｉ）を有するセグメント化面（Ｓ_１）を形成する。同様に、第１及び第２セグメント２１４、２１６の第２端面２２８、２２９を結合して、元の遮音ハニカムパネルの曲率半径（Ｒ_Ｏ）より小さい曲率半径（ｒＲ_Ｏ）を有するセグメント化面（Ｓ_２）を形成する。

この第２の好適な実施例のセグメント２１４、２１６は台形又は楔形であるので、一定又は一様の厚さを有する接着ライン２２２により縦面２５０ｂ、２５１ｂに沿ってセグメントを結合することによって、要望通りｒＲ_Ｉ、ｒＲ_Ｏへと曲率半径を減少させる。接着剤２２２は、セグメント化第１端面（Ｓ_１）における接着剤の厚さがセグメント化第２端面（Ｓ_２）における接着剤の厚さと同じになるよう形成される。

楔形のセグメントと一様の厚さの接着剤とを組み合わせて用いることで、曲率半径の減少とその結果生じるパネル外形の縮小が元のパネルの遮音特性に悪影響を及ぼすことがない構造的に強いパネルを提供しつつも、遮音ハニカムパネルの曲率半径を大幅に減少させることが可能となることが見出された。

第２の好適な実施例に係る楔形のセグメントを使用する場合、縦面２５０ｂ、２５１ｂを図４に示すようにネスト化する必要がない。その代わりに、縦面２５０ｂ、２５１ｂを、ネスト化配列や図５に示すような非ネスト化配列を含む好適な配向に並べることができる。

第２の好適な実施例の楔形のセグメントを使用することによる曲率半径の減少量は、第１端面の幅（ｗ）と第２端面の幅（Ｗ）の差によって決定され制御される。幅（ｗ）と比較して幅（Ｗ）が大きいほど、曲率半径が大幅に減少する。セル壁の厚さが０．２５ｍｍ〜１０ｍｍである０．５〜２ｃｍ幅の六角形のセルを有する一般的な２〜２０ｃｍの厚さの遮音ハニカムパネルは、第１端面の幅（ｗ）が、第２端面の幅（Ｗ）より小さい５ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。例えば、４〜１０ｃｍの厚さのパネルは、ｗが３〜７ｃｍ、Ｗが４〜８ｃｍのセグメントに切り分けられることが好ましい。セグメントの第１端面と横側面との間の内角は、９１〜９５度であることが好ましい。特定のセグメントの両方の内角が同じである必要はない。特に一定の曲率半径が求められていない場合は、この内角を変更してもよい。平坦なパネルセグメントを採用した場合、特に範囲の下限値近くの厚さ（ｔ）を有するパネルについては、内側曲率半径（ｒＲ_Ｉ）が１００ｃｍ未満であり最低２５ｃｍである本発明の本実施例により変更及びセグメント化が行われた遮音パネルを形成することが可能である。最初のパネルセグメントが湾曲している場合、さらに一層急な湾曲部を形成することが可能である。

図９に示すように、楔形のセグメント間における接着剤の形成は、金型６４上で行われることが好ましい。この金型は、変更遮音パネル２４３を形成するために、楔形のセグメント２１４、２１６、２１８が配置された曲面６６を有する。この曲面６６は、所望の変更曲率半径（Ｒ_Ｉ）に近い又は等しい曲率半径（Ｒ_ｍ）を有する。長方形のセグメントが金型表面６６に固定されると、それらの間には一様の厚さの間隙が形成される。楔形セグメントの配向を正確に行い、所望の一様の厚さの接着剤２２２、２２４を形成するためには、金型表面６６を用いて楔形の間隙を形成することが好ましい。接着ライン又はシームの形成に用いられる接着剤のセグメント面への塗布は、セグメントが金型面に配向される前に行われても後に行われてもよい。

楔形セグメントを使用して元の遮音ハニカムパネルの外形を変更することに加えて、変更パネル２４３の外面を機械加工してパネル外形をさらに縮小することが好ましい。図９の下部に示すように、変更遮音パネル２４３には、ファントム線２４５で示すように、機械加工が施されて余分なハニカム材料２４７を取り除き、機械加工セグメント２１４ｍ、２１６ｍ、２１８ｍを備える機械加工パネルを形成する。これらの機械加工セグメントの外面がファントム線２４５で示されている。このようにパネルに機械加工を施すことにより、セグメント化面（Ｓ_１）の曲率半径（ｒＲ_Ｉ）及び／又はセグメント化面（Ｓ_２）の曲率半径（ｒＲ_Ｏ）をさらに減少させて、必要に応じてさらに一層急な湾曲部を実現することができる。また、特にセグメントがネスト化されて結合している場合に、機械加工によりハニカム材料を取り除いて、機械加工パネルの露出した側面を他のパネルとの結合により適したものにしてもよい。

必要に応じて、上記第１及び第２の好適な実施例を組み合わせて、いずれか一方の実施例を単独で使用した場合には実現が不可能なこともある小さい外形を得ることができる。例えば、第２実施例に係る楔形セグメントを、第１実施例の楔形の接着剤により縦面に沿って結合してもよい。このようにハニカムセグメントとセグメント間の接着ラインの両方について楔形を組み合わせることにより、必要に応じて極めて小さい外形を実現することができる。

本発明は、既存の平坦又は湾曲した遮音ハニカムパネルを用いて、複数の湾曲部を有する変更パネルを形成するのに利用してもよい。図７に示すように、パネル４２のような既存の湾曲した遮音ハニカムパネルは、第１及び／又は第２好適実施例により複数のセグメント３０１〜３０８に切り分けられ、接着ライン３０９〜３１５に沿って結合し、曲率半径が異なる少なくとも２つの湾曲部又は外形を有する成形パネル３４３を形成する。曲率半径がＡＲ_Ｉ、ＡＲ_Ｏのパネル端面を有する第１外形が中心Ａの周りに位置している。曲率半径がＢＲ_Ｉ、ＢＲ_Ｏのパネル端面を有する第２外形が中心Ｂの周りに位置している。パネル３４３のＡＲ_ＩとＢＲ_Ｉはいずれも元のパネルのＲ_Ｉより小さい。パネル３４３のＡＲ_ＯとＢＲ_Ｏもいずれも元のパネルのＲ_Ｏより小さい。

この遮音パネルに使用するハニカムは、金属、セラミックス、樹脂マトリックスと結合したガラスやカーボン繊維などの複合材料を含む一般的に遮音ハニカム構造に用いられる材料から構成することができる。好適な遮音ハニカムは、フェノール樹脂などの耐熱性樹脂でコーティングされたアラミド紙でできている。ＮＯＭＥＸ（登録商標）アラミド紙やＫＥＶＬＡＲ（登録商標）アラミド紙は、イーアイデュポンドヌムールズアンドカンパニー社（デラウェア州、ウィルミントン）の製品である。これらの樹脂でコーティングされた紙でできたハニカムとしては、ヘクセル社（カルフォルニア州、ダブリン）からＨｅｘＷｅｂ（登録商標）ＨＲＨという商品名で市販されているものがある。しかしながら、本発明は、特に、フェノール樹脂などの耐熱性樹脂を含浸させたアルミニウムやガラス繊維でできた遮音ハニカムの外形を縮小するのによく適している。好適なアルミニウム製ハニカムとしては、１ｃｍ幅のセルサイズ、４．２又は３．１ポンド／立方フィート（ｐｃｆ）のコア密度を有するものがヘクセル社からＨｅｘＷｅｂ（登録商標）ＣＲ−ＰＡＡ−５０５６という商品名で市販されている。また、ガラス繊維とフェノール樹脂マトリックスでできた好適なハニカムとしては、１ｃｍ幅のセルサイズ、３．２、３．５、４．５又は６．０ｐｃｆのコア密度を有するものもヘクセル社からＨｅｘＷｅｂ（登録商標）ＨＴＰという商品名で市販されている。

本発明によりセグメントに切り分けられるハニカムの寸法は大きく変化することができる。航空機のノイズ抑制用のハニカムコアは、一般に、０．５ｃｍ〜２ｃｍ幅の六角形のセルを有し、コアの厚さ（ハニカム端部間の距離）が２ｃｍ〜２０ｃｍである。ハニカム壁の厚さも変化してもよく、一般的なハニカム壁の厚さは約０．２５ｍｍ〜１０ｍｍである。セルサイズ、壁厚、使用する材料の密度を組み合わせることによりコアの重量が決まる。約２ｐｃｆ〜８ｐｃｆの重量のハニカムが好ましい。

中実遮音壁面シート３６の形成に使用する材料としても、通常、ハニカム構造の形成に使用するものと同じ種類の材料を含む、一般的に遮音構造に用いられる任意の中実面シート材料を使用することができる。多孔質面シート３４の形成に使用する材料としても、構造内の細孔や穿孔が、ジェットエンジンや他のノイズ源からの音波を遮音セルや共振器に進入させるのに十分であることを条件に、一般的にそのような多孔質構造に用いられる任意の材料を使用することができる。

セプタムや遮音インサートは、モノフィラメント繊維で織ったオープンメッシュファブリックでできていることが好ましい。この繊維は、ガラス、カーボン、セラミック又はポリマーから構成されていてもよい。いくつかの例としては、ポリアミド６（ナイロン６、ＰＡ６）やポリアミド１２（ナイロン１２、ＰＡ１２）などのポリアミド、ポリエステル、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）でできたモノフィラメントポリマー繊維が挙げられる。例えば、オープンメッシュ遮音ファブリックのシートは、ＳＥＦＡＲＡｍｅｒｉｃａＩｎｃ．（バッファロー事業本部、ニューヨーク州１４０４３、デピュー、カルメットストリート１１１）から、ＳＥＦＡＲＰＥＴＥＸ、ＳＥＦＡＲＮＩＴＥＸ、ＳＥＦＡＲＰＥＥＫＴＥＸという商品名で入手することができる。所望の音響減衰特性が得られるよう穿孔処理を行うという条件で、上記に挙げられたセプタム材料でできたフィルムを使用してもよい。

セプタムとセル壁とを結合するのに使用する接着剤としては、ハニカムパネル製造に用いられる従来の接着剤を使用することができる。高温（３００〜５００°Ｆ）でも安定している接着剤が好ましい。接着剤の例としては、エポキシ、アクリル、フェノール、シアノアクリレート、ビスマレイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドが挙げられる。

セグメント間の接着剤やシームは、ハニカム部を結合するのに用いられる一般的な方法により形成することができる。好適な結合の方法としては、その内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８５７９０７６号に詳述するようなハニカムシーム支持体や結合セグメントシーム支持体に担持される接着剤を使用することが含まれる。長方形や楔形のハニカムセグメントの結合に適した接着剤としては、セプタムとハニカム壁との結合に用いられるのと同じ種類の接着剤が挙げられる。この接着剤は、高温（３００〜５００°Ｆ）でも安定したものでなければならない。セグメント接着剤やシーム接着剤の例としては、エポキシ、アクリル、フェノール、シアノアクリレート、ビスマレイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドが挙げられる。結合用の接着剤としては、ポリアミドイミドが好ましい。楔形の接着剤を形成する際、ハニカムシーム支持体を用いる場合は、ハニカムシーム支持体の厚さと接着の厚さが一致するように形成することが好ましい。

本発明の方法によって達成できる湾曲の増大や外形の縮小は、セグメントに切り分けられる既存パネルの初期の曲率半径や、楔形セグメント及び／又は楔形接着ラインの形状の変化によって異なる。ジェットエンジンのナセルに用いられる従来の熱／圧力で形成されたアルミニウム製又はガラス繊維／フェノール樹脂製の遮音パネルの曲率半径は、通常、約１００ｃｍ以上に限定されている。本発明の方法により、これらの種類の遮音ハニカムパネルの曲率半径を１００ｃｍをはるかに下回るまで減少させることが可能であり、最大２５ｃｍまで減少させることができる。このような曲率半径の減少や複雑な湾曲部を形成する能力は、本発明によってパネルの遮音特性を歪曲させることにより提供される。

以上、本発明の実施例について説明したが、当業者には、ここに開示されたものは例示に過ぎず、本発明の範囲内でその他さまざまな代替、適応、変更が可能であることに留意されたい。その結果、本発明は、上記の実施例によって限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims

発生源から生じるノイズを軽減する遮音構造の形成に用いられる遮音ハニカムパネルの外形変更方法であって、
Ａ）前記発生源の最も近くに位置する第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部と第２端部との間の距離によりハニカムの厚さが定義される前記ハニカムであって、前記ハニカムは、前記第１及び第２端部の間に厚さ方向に延在する壁部によって画成される複数のセルを有し、ハニカムの長さはハニカムの長さ方向におけるセル数によって定義され、ハニカムの幅はハニカムの幅方向におけるセル数によって定義され、第１曲率を有する第１端面が前記第１端部によって画定され、第２曲率を有する第２端面が前記第２端部によって画定されるハニカムと、
前記セルに位置する遮音セプタムと、
を有する一つ又は複数の遮音ハニカムパネルを設ける工程と、
Ｂ）前記遮音ハニカムパネルの壁部を厚さ方向に沿って切断して、前記遮音ハニカムパネルの一部を含み、前記ハニカムの前記第１及び第２端部間に延在する横側面と前記ハニカムの前記第１及び第２端部間に延在する縦側面とを有し、前記第１曲率を有し、長さと幅を有する第１セグメント第１端面と、前記第２曲率を有し、長さと幅を有する第１セグメント第２端面とを備える第１セグメントを形成する工程と、
Ｃ）前記遮音ハニカムパネルの壁部を厚さ方向に沿って切断して、前記遮音ハニカムパネルの一部を含み、前記ハニカムの前記第１及び第２端部間に延在する横側面と前記ハニカムの前記第１及び第２端部間に延在する縦側面とを有し、前記第１曲率を有し、長さと幅を有する第２セグメント第１端面と、前記第２曲率を有し、長さと幅を有する第２セグメント第２端面とを備える第２セグメントを形成する工程と、
Ｄ）前記第１セグメントの縦側面又は横側面と前記第２セグメントの縦側面又は横側面との間に接着剤を形成する工程であって、前記接着剤は前記ハニカムの厚さ方向に延在する接着高さと、前記第１及び第２セグメント間で測定される接着厚さとを有し、前記接着剤はセグメント化遮音パネルを形成し、前記セグメント化遮音パネルは、第１セグメント第１端面と第２セグメント第１端面により形成され、第１セグメント化曲率を有するセグメント化第１端面と、第１セグメント第２端面と第２セグメント第２端面により形成され、第２セグメント化曲率を有するセグメント化第２端面とを有する、前記接着剤を形成する工程と、
を具備し、
前記接着剤を形成する工程は、前記第１セグメント化曲率が前記第１曲率と異なり、前記第２セグメント化曲率が前記第２曲率と異なることにより前記遮音ハニカムパネルの外形を変更するように、前記接着剤の厚さと前記第１及び第２セグメントの前記縦側面又は横側面の形状を制御する工程を含むことを特徴とする遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記接着剤は、前記セグメント化第１端面における前記接着剤の厚さが前記セグメント化第２端面における前記接着剤の厚さより小さくなるよう形成されることを特徴とする請求項１に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記接着剤を形成する工程は、前記第１セグメントの縦側面と前記第２セグメントの縦側面とを接着接合する工程を含み、前記遮音ハニカムパネルの壁部は、前記第１セグメント第１端面の幅が前記第１セグメント第２端面の幅と等しくなり、前記第２セグメント第１端面の幅が前記第２セグメント第２端面の幅と等しくなるように切断されることを特徴とする請求項２に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記第１セグメントの縦側面における前記ハニカムの壁部と、前記第２セグメントの縦側面における前記ハニカムの壁部とは、前記壁部がネスト化接着係合を形成するように接着接合されることを特徴とする請求項３に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記セプタムは、前記ハニカムの第２端部よりも前記ハニカムの第１端部の近くに位置することを特徴とする請求項２に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記接着剤を形成する工程は、前記第１セグメントの縦側面と前記第２セグメントの縦側面とを接着接合する工程を含み、前記遮音ハニカムパネルの壁部は、前記第１セグメント第１端面の幅が前記第１セグメント第２端面の幅より小さくなり、前記第２セグメント第１端面の幅が前記第２セグメント第２端面の幅より小さくなるように切断されることを特徴とする請求項１に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記接着剤は、前記セグメント化第１端面における前記接着剤の厚さが前記セグメント化第２端面における前記接着剤の厚さと等しくなるように形成されることを特徴とする請求項６に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記第１セグメントの縦側面における前記ハニカムの壁部と、前記第２セグメントの縦側面における前記ハニカムの壁部とは、前記壁部がネスト化接着係合を形成しないように接着接合されることを特徴とする請求項７に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記セグメント化第１端面を機械加工して、前記第１セグメント化曲率とは異なる曲率を有する機械加工第１端部を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記セグメント化第２端面を機械加工して、前記第２セグメント化曲率とは異なる曲率を有する機械加工第２端部を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記第１曲率は、第１半径と、前記第２曲率より前記第１曲率の近くに位置する第１中心とを有し、前記第１セグメント化曲率は前記第１半径より短い変更第１半径を有し、前記第２曲率は、第２半径と、前記第２曲率より前記第１曲率の近くに位置する第２中心とを有し、前記第２セグメント化曲率は前記第２半径より短い変更第２半径を有することを特徴とする請求項１に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記第１曲率と前記第２曲率とは同心円状であることを特徴とする請求項１１に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記第１曲率は、第１半径と、前記第１曲率より前記第２曲率の近くに位置する第１中心とを有し、前記第１セグメント化曲率は前記第１半径より短い変更第１半径を有し、前記第２曲率は、第２半径と、前記第１曲率より前記第２曲率の近くに位置する第２中心とを有し、前記第２セグメント化曲率は前記第２半径より短い変更第２半径を有することを特徴とする請求項１に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記第１曲率と前記第２曲率とは同心円状であることを特徴とする請求項１３に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記セプタムは、前記ハニカムの第２端部よりも前記ハニカムの第１端部の近くに位置することを特徴とする請求項１１に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記セプタムは、前記ハニカムの第２端部よりも前記ハニカムの第１端部の近くに位置することを特徴とする請求項１３に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記遮音ハニカムパネルの厚さは２〜２０センチメートルであることを特徴とする請求項１に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
前記第１曲率は、２５〜１００センチメートルの曲率半径を有することを特徴とする請求項１７に記載の遮音ハニカムパネルの外形変更方法。
Ａ）請求項１に記載の方法により形成された遮音ハニカムパネルを提供する工程と、
Ｂ）前記セグメント化第１端面を多孔質面シートで覆う工程と、
Ｃ）前記セグメント化第２端面を中実面シートで覆う工程と、
を具備することを特徴とする遮音構造形成方法。
請求項１９に記載の方法により形成された遮音構造を有する航空機エンジンナセル。