KR102228528B1 - 음향 구조물들에서의 사용을 위한 음파 가이드 - Google Patents

음향 구조물들에서의 사용을 위한 음파 가이드 Download PDF

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Abstract

음향 구조물의 대역폭 또는 음향 범위는 음파 가이드(30)를 음향 셀(22) 내에 위치시킴으로써 증가된다. 웨이브 가이드는 셀을 2 개의 음향 챔버들(42, 44)로 분할한다. 2 개의 챔버들은 셀의 공진기 길이의 효과적인 증가를 제공한다.

Description

음향 구조물들에서의 사용을 위한 음파 가이드 {SOUND WAVE GUIDE FOR USE IN ACOUSTIC STRUCTURES}
본 발명은 일반적으로 특정 소스(source)로부터 발산되는 소음을 약화시키는데 사용되는 음향 구조물들에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 비교적 낮은 주파수(low-frequency) 소음, 이를테면 항공기의 엔진(engine)들에 의해 발생되는 낮은 주파수 소음을 포함하는 광범위한 소음 주파수들을 약화시킬 수 있는 비교적 얇은 음향 구조물들을 제공하는 것에 관한 것이다.
특정 소스에 의해 발생되는 과도한 소음을 다루는 최고의 방식은 소스에서 소음을 처리하는 것으로 널리 인지된다. 이는 통상적으로 소음 소스의 구조물에 음향 감쇠(acoustic damping) 구조물들(음향 처리부들)을 부가함으로써 달성된다. 하나의 특히 문제적인 소음 소스는 대부분의 승객 항공기에 사용되는 제트(jet) 엔진이다. 음향 처리부들은 통상적으로 엔진 입구, 나셀(nacelle) 및 배기 구조물들에 통합된다. 이러한 음향 처리부들은 엔진에 의해 발생되는 사운드 에너지(sound energy)에 대하여 음향 임피던스(impedance)를 생성하는 수 백만개의 구멍들을 갖는 비교적 얇은 음향 재료들 또는 그리드(grid)들을 포함하는 음향 공진기(resonator)들을 포함한다.
허니콤(honeycomb)은 비교적 강하고 경량이기 때문에 항공기 및 항공 우주 비행체들에 사용하기에 인기있는 재료이다. 음향 용례들, 이를테면 엔진 나셀들에 대하여, 음향 재료들이 허니콤 구조물에 부가되어서, 허니콤 셀(cell)들이 엔진으로부터 멀리 위치된 단부에서 음향적으로 폐쇄되고 엔진에 근접하여 위치된 단부에서는 다공성 커버링(covering)에 의해 커버된다. 이러한 방식으로 음향 재료에 의한 허니콤 셀들의 폐쇄는 소음의 약화, 감쇠(dampening) 또는 억제를 제공하는 음향 공진기를 생성한다. 음향 격막들은 부가적인 소음 약화 특성들을 갖춘 공진기를 제공하기 위해 또한 보통은 허니콤 셀들의 내부 내에 위치된다.
음향 엔지니어(engineer)들이 직면하는 기본 문제는, 제트 엔진에 의해 발생되는 소음의 전체 범위에 걸친 음파(sound wave) 주파수들의 적절한 억제 또는 감쇠를 여전히 제공하면서 나셀을 가능한 한 얇고 경량으로 만드는 것이다. 이러한 기본 설계 문제는, 대형 제트 엔진들의 더 새로운 모델들의 경향이 더 낮은 주파수들의 부가적인 소음을 발생시킨다는 사실에 의해 복잡해진다. 새로운 엔진 설계들은 더 낮은 속력들에서 더 많은 우회(bypass) 공기를 발생시키는 더 적은 팬 블레이드(fan blade)들을 사용하는 경향이 있다. 이는 더 낮은 주파수를 갖는 엔진 소음의 발생을 초래한다.
주어진 허니콤 셀 또는 공진기에 의해 감쇠되는 소음의 특정 주파수들은 셀의 깊이에 직접 연관된다. 일반적으로, 소음의 주파수가 감소될 때, 적절한 감쇠 또는 억제를 제공하기 위해 셀의 깊이는 증가되어야만 한다. 약 1 인치 이하의 셀 깊이들을 갖는 비교적 얇은 나셀들이 제트 엔진에 의해 발생되는 더 높은 주파수 범위들을 흡수하는데 적절하다. 하지만, 더 새로운 제트 엔진들에 의해 발생되는 더 낮은 주파수들을 흡수하기 위해 더 깊은 음향 셀들 또는 공진기들이 요구된다.
더 낮은 주파수의 제트 소음을 흡수하는 문제를 해결하기 위한 하나의 접근은, 간단하게는, 더 깊은 셀들을 갖는 나셀들을 구성하는 것이다. 하지만, 이는 나셀의 크기 및 중량의 증가를 초래하며, 이는 가능한 한 얇고 경량인 나셀들을 제공하는 설계 목적에 대조적이다. 게다가, 낮은 주파수 소음을 흡수하기 위해 요구되는 나셀의 중량 및 크기의 증가는, 특히, 나셀의 크기 및 중량이 주된 엔지니어링 설계 고려사항인 더 큰 항공기 엔진들에 대하여 용인 가능하지 않을 수 있다.
다른 접근은, 조합된 셀들의 유효 음향 깊이를 증가시키기 위해 인접한 셀들을 음향적으로 함께 연결하는 것을 수반한다. 이러한 접근은 더 낮은 주파수 흡수를 제공하지만; 이용 가능한 음향 셀들의 개수가 단일 음향 셀을 형성하기 위해 다수의 셀들을 조합함으로, 임의의 주어진 구조물들에서 감소된다. 낮은 주파수 사운드 흡수를 증가시키기 위한 셀들의 음향 상호 연결은, 미국 특허 출원 일련 번호 제 13/466,232 호에 상세하게 설명된다.
현재, 음향 구조물이 나셀 음향 구조물의 두께 또는 중량을 증가시키지 않으면서, 더 넓은 범위의 소음 주파수들을 억제할 수 있는 엔진 나셀들 및 다른 음향 구조물들을 설계할 필요가 있다.
본 발명에 따라, 나셀 또는 다른 유형의 음향 구조물의 대역폭(bandwidth) 또는 음향 범위가 셀을 2 개의 음향 챔버들로 분할하는 음향 셀 내의 음파 가이드를 위치시킴으로써 증가될 수 있다는 것이 발견되었다. 2 개의 챔버들은 셀의 공진기 길이의 효과적인 증가를 제공한다. 그 결과, 나셀의 셀들의 개수 또는 두께를 증가시키지 않으면서 비교적 낮은 소음 주파수들을 흡수할 수 있는 나셀들 또는 다른 음향 구조물들이 만들어질 수 있다.
본 발명은, 일반적으로, 음향 구조물들에 관한 것이고, 특히, 항공기 엔진들용 나셀들에 관한 것이다. 본 발명에 따른 음향 구조물들은 소음 소스에 가장 근접하게 위치되는 제 1 에지 그리고 소음 소스로부터 멀리 위치되는 제 2 에지를 갖는 허니콤을 포함한다. 허니콤은 복수의 음향 셀들을 포함하고 각각의 음향 셀들은 허니콤의 제 1 에지와 제 2 에지 사이에서 연장하는 복수의 벽들을 갖는다. 허니콤의 제 1 에지와 음향 배리어 사이의 거리와 동일한 깊이를 갖는 음향 공진기를 형성하기 위해 음향 배리어(barrier)가 각각의 음향 셀의 제 2 에지에 위치된다.
본 발명의 특징으로서, 음파 가이드가 음향 공진기에 위치된다. 음파 가이드는 내부 및 외부 표면들을 가지는 음향 가이드 벽을 포함한다. 음향 가이드 벽은 웨이브 가이드 입구(wave guide inlet)를 형성하는 입구 에지 및 웨이브 가이드 출구(wave guide outlet)를 형성하는 출구 에지를 가진다. 웨이브 가이드 입구는 웨이브 가이드 출구보다 허니콤의 제 1 에지에 더 가깝게 위치되어, 음향 가이드 벽이 허니콤 셀을 내부 음파 채널 또는 챔버 및 외부 음파 챔버로 분할한다. 내부 챔버는 음향 가이드 벽의 내부 표면, 웨이브 가이드 입구, 웨이브 가이드 출구 그리고 웨이브 가이드 입구와 셀의 제 1 에지 사이에서 연장하는 셀 벽의 일부에 의해 경계를 이룬다(bordered). 외부 음파 챔버는 음향 가이드 벽의 외부 표면, 음향 배리어, 웨이브 가이드 출구 및 셀 벽에 의해 경계를 이룬다. 웨이브 가이드 출구에서 연결되는 내부 및 외부 사운드 챔버들은 허니콤의 두께보다 훨씬 더 긴 효과적인 음향 챔버를 제공한다.
허니콤 셀들의 매우 다양한 유효 음향 길이들 및 다른 음향 특성들이 간단하게 음파 가이드의 길이, 위치, 크기 및 형상를 변경시킴으로써 달성될 수 있다. 본 발명은 음향 셀들 모두가 동일한 유효 음향 길이들을 가지며, 셀들을 길어지게 하는 유일한 방법이 허니콤의 두께를 증가시키는 것인 종래의 음향 허니콤에 대하여 상당한 이점을 제공한다. 허니콤 두께를 증가시키지 않으면서 허니콤 셀들을 음향적으로 길어지게 하는 능력은, 낮은 주파수 제트 엔진 소음을 감쇠할 수 있는 음향 공진기들을 여전히 제공하는 동시에, 허니콤을 가능한 한 얇게 만드는 것이 바람직한 제트 엔진 나셀들에 특히 유용하다.
본 발명의 상기 설명된 그리고 많은 다른 특징들 및 부수적인 이점들은 첨부된 도면들과 관련하여 취해질 때 후속하는 상세한 설명의 참조에 의해 더 양호하게 이해될 것이다.
도 1은 중실형 및 다공성 면 시이트(sheet)들이 허니콤에 접합되기 이전에 본 발명에 따른 예시적인 음향 구조물을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 단일 예시적인 음향 셀을 도시한다.
도 3은, 내부 및 외부 음향 챔버들을 묘사하는, 도 2의 단면도이다.
도 4는 음향 허니콤의 4 개의 셀들 내의 4 개의 상이한 위치들에서 4 개의 상이한 음파 가이드들을 도시하는 개략적인 측면도이다.
도 5는 소음 소스 옆에 있는 본 발명에 따른 음향 구조물의 일부분을 도시하는 추가의 개략도이다.
본 발명에 따른 예시적인 음향 구조물의 일부의 부분 분해도가 도 1에서 도면 부호 "10"으로 도시된다. 음향 구조물(10)은 다공성 면 시이트(14)와 중실형 음향 배리어 면 시이트(16) 사이에 끼이는(sandwiched) 음향 허니콤(12)을 포함한다. 조립된 음향 구조물(10)의 일부는 도 5에 도시되며 여기서 이는 화살표들(20)에 의해 나타낸 바와 같이 소음을 발생시키는 소음 소스(18)에 인접하게 위치된다.
본 발명의 음향 구조물이 매우 다양한 소음 소스들로부터의 소음을 감쇠하는데 사용될 수 있지만, 음향 구조물은 항공기 엔진들 그리고 특히 상업적인 항공기에 사용되는 대형 엔진들에 의해 발생되는 소음을 감쇠시키는데 특히 아주 적합하다. 따라서, 도 5에 도면 부호 "10"으로 도시된 음향 구조물은 통상적으로 터보팬(turbofan) 제트 엔진(18)의 중심 코어(central core)를 에워싸는 나셀의 부분이다.
허니콤(12)은 소음 소스(18)에 가장 근접하게(closest) 위치되는 제 1 에지(15) 그리고 소음 소스(18)로부터 멀리 위치되는 제 2 에지(17)를 포함한다. 허니콤의 벽들은 벽들에 대하여 수직으로 측정되는 단면적을 각각 갖는 복수의 셀들(22)을 형성하기 위해 제 1 에지와 제 2 에지 사이를 연장한다. 음향 배리어가 각각의 셀에 음향 공진기를 만들기 위해 각각의 셀의 제 2 에지(17)에 또는 그 근처에 위치된다. 음향 배리어들이 허니콤 셀들에 삽입될 수 있고 제 2 에지(17)로부터 멀리 변위될 수 있지만, 통상적인 과정은 모든 셀들을 커버하기 위해 허니콤의 제 2 에지(17)에 사운드 배리어 시이트(16)를 놓는 것이다. 셀들(음향 공진기들)의 깊이는 제 1 에지(15)와 음향 배리어(16) 사이의 거리와 동일하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 음향 허니콤(12)은 상호 연결된 많은 셀들(22)로 만들어진다. 설명의 목적들을 위해, 단일 셀(22)이 다공성 면 시이트(14)를 갖지 않고 도 2 및 도 3에 도시된다. 본 발명에 따르면, 절두 원추형 덕트(frusto-conical duct)(30)의 형태의 음파 가이드는 셀 벽들(32)과 음향 배리어(16)에 의해 형성되는 음향 공진기에 위치된다. 덕트(30)는, 각각 내부 및 외부 표면들(34 및 36)을 갖는 벽들(33)을 포함한다. 덕트(30)는 입구(38) 및 출구(40)를 포함한다.
절두 원추형 덕트(30)는 셀(22)을 내부 음파 채널(channel) 또는 챔버(42), 그리고 외부 음파 챔버(44)로 분할한다. 내부 음파 챔버(42)는 덕트(30)의 내부 표면(34), 덕트 입구(38), 덕트 출구(40) 그리고 입구(38)와 셀의 제 1 에지(15) 사이에서 연장하는 셀 벽의 일부에 의해 형성된다. 외부 음파 챔버(44)는 덕트(30)의 외부 표면(36), 셀 벽(32), 사운드 배리어(16) 및 덕트 출구(40)에 의해 형성된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 공진기에 진입하는 사운드(sound)(화살표들(50))는 내부 음파 챔버(42)를 통하여 이동하고 덕트 출구(40)를 통하여 외부 음파 챔버(44) 안으로 지나간다. 음파들(50)은 화살표들(52)에 의해 도시된 바와 같이 외부 음파 챔버(44)의 규정 표면들에 의해 다시 반사된다. 반사된 음파들(52)은 덕트 출구(40)를 통하여 내부 음파 챔버(42) 안으로 다시 이동한다. 음파 가이드, 이를테면 절두 원추형 덕트(30)의 사용은 유입하는(incoming) 음파들의 경로를 제어하여서, 이들의 유효 이동 경로는 음향 공진기의 깊이보다 더 커진다. 이러한 음파들의 유효 이동 경로의 증가는 내부 및 외부 웨이브 챔버들의 크기 및 형상에 의해 제어되고 제한된다. 2 개의 웨이브 챔버들의 크기 및 형상은 결국 웨이브 가이드의 크기, 형상 및 위치에 의해 결정된다.
매우 다양한 웨이브 가이드 크기들 및 형상들이 가능하다. 4 개의 예시적인 절두 원추형(frusto-conical duct) 웨이브 가이드 크기들 및 형상들이 도 4에서 62, 64, 66 및 68로 도시된다. 웨이브 가이드들(62, 64, 66 및 68)은 본 발명의 다목적성(versatility)을 입증하기 위해 이들 각각의 음향 셀들(72, 74, 76 및 78) 내에 상이한 지점들에서 위치된 채 도시된다. 예를 들어, 웨이브 가이드들을 만드는데 사용되는 재료의 크기, 형상, 위치 및 유형은 주파수들의 넓은 범위에 걸쳐 음향 감쇠를 달성하기 위해 셀에 따라(from cell to cell) 변경될 수 있다. 대안적으로, 동일한 웨이브 가이드는, 주어진 주파수 범위를 위한 음향 약화의 증가된 레벨들을 달성하기 위해 비교적 큰 그룹의 음향 셀 내의 동일한 위치에 놓일 수 있다. 실제로, 당업자는 다양한 음향 특성들을 갖는 음향 구조물들을 제조하기 위해 웨이브 가이드들, 및 이들의 위치들을 짜맞출(mix and match) 수 있다.
도 4에서 도시되는 바와 같이, 음파들(80)은 다공성 시이트(82)를 통해 음향 셀들 안으로 지나간다. 음파들은, 화살표들(84)에 의해 나타내는 바와 같이, 제 2 음향 챔버 안으로 웨이브 가이드 출구를 통해 밖으로 지나가고, 화살표들(86)에 의해 나타내는 바와 같이, 웨이브 가이드 출구를 통해 다시 반사된다. 음향 배리어 시이트가 "88"로 도시된다.
부가적인 음향 감쇠 및 약화는 음향 셀 내에 하나 또는 그 초과의 음향 격막들을 포함함으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 음향 격막(90)은 웨이브 가이드(68) 상의 음향 셀(78)에 포함될 수 있다. 음향 격막(92)은, 음향 셀(72)에서 도시되는 바와 같이, 웨이브 가이드 아래에 또한 위치될 수 있다. 음향 격막(93)은 웨이브 가이드(64) 내측에 위치될 수 있다. 음향 격막(95)은, 도 5에서 도시되는 바와 같은 웨이브 가이드의 출구에 또한 위치될 수 있다. 웨이브 가이드 상에, 웨이브 가이드 내에 및/또는 그 아래에 하나 초과의 음향 격막을 포함하는 것이 또한 가능하다.
선택적인 음향 격막들은 직조된 섬유들 및 천공된 시이트들을 포함하는 소음 약화를 제공하기 위해 사용되는 임의의 표준 음향 재료들로 만들어질 수 있다. 직조된 섬유 음향 격막들의 사용이 바람직하다. 이러한 음향 재료들은 통상적으로 소음 약화를 제공하기 위해 구체적으로 설계되는 개방 메쉬 직물의 비교적 얇은 시이트들로서 제공된다. 음향 재료가 단일 필라멘트 섬유들로 직조된 개방 메쉬 직물인 것이 바람직하다. 섬유들은 유리, 탄소, 세라믹 또는 폴리머들로 구성될 수 있다. 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리페닐렌술파이드(PPS), 폴리플루오로에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리아미드 6(나일론 6, PA6) 및 폴리아미드 12(나일론 12, PA12)로 만들어지는 단일 필라멘트 폴리머 섬유들은 단지 몇몇의 예들이다. PEEK 로 만들어지는 개방 메쉬 직물이 고온 용례들, 이를테면 제트 엔진들을 위한 나셀들을 위하여 바람직하다. 예시적인 격막들은 미국 특허 제 7,434,659호; 제 7,510,052호 및 제 7,854,298호에서 설명되며, 이들의 내용들은 인용에 의해 포함된다. 레이저 드릴링 플라스틱 시이트(laser drilling plastic sheet)들 또는 필름(film)들에 의해 만들어진 격막들이 또한 사용될 수 있다.
웨이브 가이드들은, 이들이 허니콤을 만드는데 사용되는 재료(들)와 호환 가능하다면, 매우 다양한 재료들로 만들어질 수 있다. 음향 격막들을 만드는데 사용하기 위해 상기 설명된 동일한 타입들의 재료들이 또한 웨이브 가이드들을 만드는데 사용되는 것이 바람직하다. 웨이브 가이드 벽들은, 바람직하게는 중실형 재료로 만들어져서, 웨이브 가이드를 통한 측방향으로의 사운드 전달이 존재하지 않는다. 중실형 웨이브 가이드 벽들의 사용은 음향 셀에 진입하는 모든 음파들이 외부 음파 챔버로 진입하기 전에 반드시 완전하게 내부 음파 챔버를 통하여 이동되어야만 하는 것을 보장한다. 요망된다면, 웨이브 가이드들을 만드는데 사용되는 재료는 천공될 수 있으며, 또는 재료는 메쉬일 수 있어, 음파 전달의 일부 제한된 양이 웨이브 가이드 벽들을 통해 측방향으로 유발될 수 있다. 사운드 투과성 웨이브 가이드 벽들의 사용은 음향 셀의 사운드 약화 특성들을 변경하기 위한 다른 옵션을 제공한다.
절두 원추형 웨이브 가이드의 입구는 음향 셀의 벽들에 매칭되도록 성형된다. 예컨대, 6각형 단면들을 갖는 음향 셀들에 사용되는 웨이브 가이드들은 셀의 6각형 형상에 매칭되는 6각형 형상을 가질 것이다. 이는 웨이브 가이드 입구가 음향 셀들의 벽들에 단단하게 접합되는 것을 가능하게 한다. 웨이브 가이드 입구는 열 접합을 포함하는 공지된 접착제 기술들을 사용하여 음향 셀 벽들에 접합될 수 있다. 플랜지(flange)는, 허니콤 벽들에 대한 접합을 위해 증가된 표면적을 제공하기 위해 웨이브 가이드의 부분으로서 포함될 수 있다. 웨이브 가이드는, 그 내용이 인용에 의해 포함되는, 미국 특허 제 7,434,659 호; 제 7,510,052 호 및 제 7,854,298 호에 상기 설명된 음향 격막들과 동일한 방식으로 만들어지고, 음향 셀 안으로 삽입되며 제 위치에 동일한 방식으로 접합될 수 있다. 주요한 차이점은 절두 원추형 덕트가 평면의 음향 격막보다는 오히려 음향 셀 안으로 삽입되고 접합된다는 것이다.
웨이브 가이드 입구는 음향 셀의 단면 형상에 매칭될 필요는 없다. 입구는 더 작은 단면적 및/또는 상이한 형상을 가질 수 있다. 이러한 경우들에서, 숄더 또는 연결 피스가 셀 벽들과 입구의 둘레 사이에 제공된다. 숄더는 바람직하게는 사운드 불투과성 재료로 만들어져서 모든 음파들이 입구를 통하여 지향된다. 요망된다면, 숄더 또는 연결 피스는 사운드 투과성 재료, 이를테면 메쉬 또는 천공된 격막 재료로 만들어질 수 있다.
웨이브 가이드 출구는 다양한 단면 형상들을 가질 수 있다. 원형 웨이브 가이드 출구들은 바람직하다. 그러나, 타원형 출구들 및 다각형 출구들도 가능하다. 출구의 단면 형상은 웨이브 가이드 입구의 형상에 매칭될 필요는 없다. 바람직한 실시예에서, 웨이브 가이드 입구는, 셀 형상에 매칭되는 6각형 단면을 가지며, 그리고 웨이브 가이드 출구는 원형 단면을 가진다. 웨이브 가이드 입구는, 바람직하게는 출구보다 더 크다. 그러나, 웨이브 가이드 입구가 출구보다 더 작을 수 있는 상황들이 존재한다.
허니콤을 만드는데 사용되는 재료들은 금속들, 세라믹들 및 복합재 재료들을 포함하는 음향 구조물들에 통상적으로 사용되는 임의의 것일 수 있다. 예시적인 금속들은 알루미늄 및 알루미늄 합금들을 포함한다. 예시적인 복합재 재료들은 유리섬유, 노멕스(Nomex) 및 적절한 매트릭스(matrix) 수지들과 그래파이트(graphite) 또는 세라믹 섬유들과의 다양한 조합들을 포함한다. 비교적 높은 온도들(300℉ 내지 400℉)을 견딜 수 있는 매트릭스 수지들이 바람직하다. 중실형 면(face) 시이트(16)를 만드는데 사용되는 재료들은, 또한 허니콤 구조물을 만드는데 사용되는 동일한 타입의 재료들을 통상적으로 포함하는 음향 구조물들에 대하여 일반적으로 사용되는 임의의 중실형 면 시이트 재료들일 수 있다. 구조물의 구멍들 또는 천공부들이 음파들이 제트 엔진으로부터 또는 다른 소스로부터 음향 셀들 또는 공진기들 안으로 진입하는 것을 가능하게 하기에 충분하다면, 다공성 면 시이트(14)를 만드는데 사용되는 재료들은 또한 이러한 다공성 구조물들을 위해 일반적으로 사용되는 임의의 재료들일 수 있다.
제트 엔진 나셀들을 위해, 허니콤 셀들은 통상적으로 약 0.1 내지 0.5 제곱 인치의 단면적, 그리고 약 1.0 내지 2.0 인치의 깊이를 가질 것이다. 본 발명에 따른 웨이브 가이드들의 사용은, 당업자가 두께 범위의 상한(upper end)의 두께들(2.0 인치)을 갖는 나셀들에 의해 제공되는 동일한 낮은 주파수 소음 약화 또는 억제를 제공하는, 두께 범위의 하한(lower end)의 두께(1.0 인치)의 허니콤 셀 깊이들을 갖는 나셀들을 만드는 것을 가능하게 한다.
특정 두께의 나셀을 취하고 공진기의 두께를 증가시키지 않으면서 또는 이용 가능한 음향 셀들의 개수를 감소시키지 않으면서, 유효 공진기 길이를 증가시키는 능력은 상당한 이점인데, 이는 이러한 것이 당업자가 나셀을, 최근의 제트 엔진 설계들에 의해 발생되는 비교적 더 낮은 주파수 소음을 여전히 감쇠할 수 있으면서, 가능한 한 얇고 경량으로 만드는 것을 가능하게 하기 때문이다.
앞서 언급된 바와 같이, 중실형 면 시이트(16)가 음향 공진기들을 형성하도록 허니콤의 제 2 에지(17)를 폐쇄하기 위해 사운드 배리어로서 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 상황에서, 사운드 배리어들은 모두 허니콤의 제 2 에지를 따라 위치된다. 셀들의 음향 깊이는, 소망되다면, 면 시이트 대신 개별 배리어들을 사용함으로써 변할 수 있다. 개별 배리어들은 소망되는 음향 공진기 깊이를 제공하기 위해 셀 내의 제 위치에 삽입되고 접합된다.
따라서 설명된 본 발명의 예시적인 실시예들의 경우, 개시들 내에서 단지 예시적이고 다양한 다른 대안들, 적응들 및 수정들이 본 발명의 범주 내에서 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 주의되어야 한다. 따라서, 본 발명은 상기 설명된 실시예들에 의해 제한되지 않으며, 단지 후속하는 청구항들에 의해 제한된다.

Claims (20)

  1. 소음 소스(source)로부터 발생되는 소음을 감소시키기 위한 음향 구조물로서, 상기 음향 구조물은 :
    상기 소음 소스에 가장 근접하게(closest) 위치되는 제 1 에지(edge) 및 상기 소음 소스로부터 멀리 위치되는 제 2 에지를 포함하는 허니콤(honeycomb) - 상기 허니콤은 상기 제 1 에지와 제 2 에지 사이에서 연장하는 복수의 벽들을 포함하고, 상기 벽들은 복수의 셀(cell)들을 형성하며 각각의 상기 셀들은 상기 벽들에 대해 수직으로 측정되는 단면적을 가짐 - ;
    상기 허니콤의 제 2 에지에 또는 상기 셀들 중 하나 이상 내에 위치되어 음향 공진기(resonator)를 형성하는 음향 배리어(barrier) - 상기 음향 공진기의 깊이는 상기 허니콤의 제 1 에지와 상기 음향 배리어 사이의 거리와 동일함 - ; 및
    상기 음향 공진기에 위치되는 절두 원추형 덕트(frusto-conical duct)를 포함하며, 상기 절두 원추형 덕트는 내부 및 외부 표면들을 가지는 사운드 투과성(sound permeable) 벽을 포함하며, 상기 사운드 투과성 벽은 덕트 입구를 형성하는 입구 에지 및 덕트 출구를 형성하는 출구 에지를 포함하며, 상기 덕트 입구는 상기 덕트 출구보다 상기 허니콤의 제 1 에지에 더 가까우며, 상기 사운드 투과성 벽은 개방 메쉬 직물(open mesh fabric) 또는 천공된(perforated) 플라스틱 필름인 것인,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 덕트 입구는 상기 덕트 출구보다 더 큰,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 덕트 입구의 크기는 상기 셀의 단면적과 동일한,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 개방 메쉬 직물은 단일 필라멘트 섬유들로 직조된 것인,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단일 필라멘트 섬유들은 폴리에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone)인 것인,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 개방 메쉬 직물 또는 천공된 플라스틱 필름은 상기 덕트 입구에서 상기 셀 벽에 접합되는,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 덕트 입구는 6각형 형상이며, 상기 덕트 출구는 원 형상인,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    평면의 음향 격막(planar acoustic septum)이 상기 허니콤의 상기 제 1 에지와 상기 덕트 입구 사이에 위치되는 것인,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    평면의 음향 격막이 상기 절두 원추형 덕트 내부에 위치되는 것인,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    평면의 음향 격막이 상기 상기 덕트 출구와 음향 배리어 사이에 위치되는 것인,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물.
  11. 제 1 항에 따른 음향 구조물을 포함하는,
    엔진 나셀(nacelle).
  12. 제 11 항에 따른 나셀을 포함하는,
    비행기.
  13. 소음 소스로부터 발생되는 소음을 감소시키기 위한 음향 구조물의 제작 방법으로서, 상기 방법은 :
    상기 소음 소스에 가장 근접하게 위치되는 제 1 에지 및 상기 소음 소스로부터 멀리 위치되는 제 2 에지를 포함하는 허니콤을 제공하는 단계 - 상기 허니콤은 상기 제 1 에지와 제 2 에지 사이에서 연장하는 복수의 벽들을 포함하고, 상기 벽들은 복수의 셀들을 형성하며 각각의 상기 셀들은 상기 벽들에 대해 수직으로 측정되는 단면적을 가짐 - ;
    음향 공진기를 형성하기 위해 상기 허니콤의 제 2 에지에 또는 상기 셀들 중 하나 이상 내에 음향 배리어를 위치시키는 단계 - 상기 음향 공진기의 깊이는 상기 허니콤의 제 1 에지와 상기 음향 배리어 사이의 거리와 동일함 - ; 및
    상기 음향 공진기에 절두 원추형 덕트를 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 절두 원추형 덕트는 내부 및 외부 표면들을 가지는 사운드 투과성 벽을 포함하며, 상기 사운드 투과성 벽은 덕트 입구를 형성하는 입구 에지 및 덕트 출구를 형성하는 출구 에지를 포함하며, 상기 덕트 입구는 상기 덕트 출구보다 상기 허니콤의 제 1 에지에 더 가까우며, 상기 사운드 투과성 벽은 개방 메쉬 직물(open mesh fabric) 또는 천공된(perforated) 플라스틱 필름인 것인,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 덕트 입구는 상기 덕트 출구보다 더 큰,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 덕트 입구의 크기는 상기 셀의 단면적과 동일한,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 음향 공진기에 절두 원추형 덕트를 위치시키는 단계는,
    상기 개방 메쉬 직물 또는 천공된 플라스틱 필름을 상기 덕트 입구에서 상기 셀 벽에 접합시키는 단계를 포함하는,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물의 제조 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 덕트 입구는 6각형 형상이며, 상기 덕트 출구는 원 형상인,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물의 제조 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 음향 구조물은 제트 엔진용 나셀인,
    소음을 감소시키기 위한 음향 구조물의 제조 방법.
  19. 소음 소스로부터 발생하는 소음을 감소시키기 위한 방법으로서,
    제 1 항에 따른 음향 구조물로 상기 소음 소스를 적어도 부분적으로 둘러싸는 단계를 포함하는,
    소음 소스로부터 발생하는 소음을 감소시키기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 소음 소스는 제트 엔진이며, 그리고 상기 음향 구조물은 나셀인,
    소음 소스로부터 발생하는 소음을 감소시키기 위한 방법.
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