[发明专利]具有多个自由度的阶梯声学结构

说明书

公开了具有用于降低由源头产生的噪声的多个声学自由度的阶梯声学结构。隔音帽锚固在阶梯声学结构的单元内的相同深度。通常通过使隔音帽的隔膜部分位于单元内的不同深度而提供的多个声学自由度如下获得：将阶梯放置在单元内，其减小单元的横截面积。深度控制部分任选包括在隔音帽中，使得不同隔音帽的隔膜部分位于阶梯声学结构内的不同深度。阶梯和深度控制部分的各种组合用于提供具有多个声学自由度的声学结构，即使隔音帽锚固在结构内的相同深度也是如此。

技术领域

本发明总地涉及用于削弱从特定源头发出的噪声的声学结构。更特别地，本发明涉及提供具有多个声学自由度的声学结构。

背景技术

广为所知的是，解决由特定源头产生的过量噪声的最好方法是在源头处理噪声。这通常通过将声阻尼结构(声处理物)添加到噪声源头的结构来实现。一种特别麻烦的噪声源头是用于大部分客机的喷气式发动机。在发动机入口、机舱和排气结构中通常加入声处理物。这些声处理物包括含有相对薄的声学材料或格子的声学共振器，所述声学材料或格子具有成千上万的孔，所述孔对由发动机产生的声能产生声阻抗。

蜂巢已经是用于飞机和航天飞行器的流行材料，因为其相对坚固且轻质。对于声学应用，例如发动机舱，将声学材料添加到蜂巢结构，使得蜂巢单元在远离发动机的末端声学关闭且在最接近于发动机的末端覆盖有多孔盖。以这种方式用声学材料关闭蜂巢单元产生削弱、阻尼或抑制噪声的声学共振器。声学隔膜也通常结合到蜂巢单元的内部中，以便于提供具有额外噪声削弱性质的共振器。

将声学隔膜结合到蜂巢单元中的一种方法是首先由声学材料例如声学筛网或穿孔声学膜形成平面声学插入物。平面声学插入物被制成大于单元开口。因此，当用活塞将插入物推入单元时，将它们折叠成帽形式的声学隔膜。帽形状提供接触单元壁的锚固部分和削弱单元中声波的中心隔膜部分。一旦插入到单元中，隔音帽的锚固部分和蜂巢壁之间的摩擦临时将隔音帽锁在正确位置。粘合剂然后用于将插入的隔音帽的锚固部分永久粘结于单元壁。

隔音帽的永久粘结如下完成：将整个蜂巢浸渍到液体粘合剂的池中。选择蜂巢浸渍到粘合剂中的深度，使得插入的隔音帽的锚固部分浸入在液体粘合剂中。该粘合剂浸渍过程是特别有效的，因为其能够使位于典型蜂巢声学结构内的成百上千的声学隔膜同时粘结。

在很多声学情况中，期望具有下述蜂巢，在所述蜂巢中单元具有不同的声阻尼性质。例如，隔音帽在各单元内锚固的深度可以变化，以提供具有不同声阻抗的单元。这些类型的声学结构被称为具有多个声学自由度，这是因为单位的声阻抗具有变化性。

在用于削弱飞机发动机产生的噪声的声学板中使用的蜂巢通常为1至3英寸(2.5至7.5cm)厚，其中单元的横截面积为0.05至1平方英寸(0.32至6.4cm)。蜂巢的壁通常为0.001至0.05英寸厚(0.002至0.13cm)。存在众多与在蜂巢单元中的不同单元深度锚固隔音帽相关的挑战，以便于形成具有多个声学自由度的声学结构。这些挑战部分取决于蜂巢单元内各种隔音帽之间的所需距离。使隔音帽在单元内位于彼此相差相对较宽范围的深度(例如0.25至2英寸(0.64至5cm))呈现出问题和挑战，其与隔音帽深度范围相对较小(例如0.01至0.25英寸(0.025至0.64cm))的情况不同。

当隔膜深度的所需差异相对较大时，隔音帽的锚固部分不会彼此重叠。因此，需要多次施用粘合剂。例如，当将三组隔膜以相差较宽范围的三个不同深度插入时，第一组隔音帽必须插入至最深的深度，然后通过将蜂巢浸渍到粘合剂池中来粘合就位。每个浸渍过程使粘合剂膜留在浸渍在粘合剂池中的整个蜂巢壁上。在第一组隔音帽的粘合剂已经凝固后，将第二组隔音帽插入至中间深度并通过再次将其浸渍到液体粘合剂池中来粘合。在粘合剂的第二个膜已经凝固后，将第三组隔音帽插入至最浅深度并通过再又一次将其浸渍到液体粘合剂池中来粘合。因此，必须将粘合剂的三个部分重叠的膜施用于蜂巢壁，以便于使隔音帽位于三个不同深度。

将声学隔膜粘合在蜂巢中的不同深度所需的多个粘合剂的膜导致声学结构的重量增加，甚至可能改变蜂巢的物理性质。而且，由于粘合剂在单元壁上的累积，第二组和第三组平面声学插入物的插入可能变得困难。