用于制造具有开口的内部圆锥形状的蜂窝芯体的方法与流程

1.本发明涉及一种用于制造声衰减板的蜂窝芯体结构的方法。本发明还涉及一种由根据本发明的制造方法获得的用于声衰减板的蜂窝芯体结构，以及一种根据本发明的包括蜂窝芯体结构的声衰减板。


背景技术：

2.飞行器涡轮喷气发动机产生显著的噪声污染。存在着旨在减少这种污染的强烈需求，并且随着所使用的涡轮喷气发动机变得越来越强大，这种需求也越来越强烈。围绕涡轮喷气发动机的短舱的设计很大程度上有助于降低这种噪声污染。
3.为了进一步提高飞行器的声学性能，短舱装配有声衰减板，其目的在于衰减由于气流循环通过涡轮喷气发动机以及短舱结构的振动而产生的噪声。
4.声衰减板是公知的吸收这些噪声的夹层式结构。这些板通常包括蜂窝芯体结构，其可以是包括蜂窝单元的蜂窝层的形式(通常称为“蜂巢”的结构)。
5.蜂窝芯体结构通常在其一个面上涂覆有被称为“实心”表层的不透气表层，并且在其另一个面上涂覆有被多个声学孔穿透的所谓“声学”表层，所述多个声学孔限定声学图案。
6.这种声衰减板构成适于“捕获”噪声并因此衰减朝向短舱外部的声发射的声谐振器。这些声衰减板装配在短舱的区域，该区域例如可以是短舱的进气道、短舱的内部固定结构(ifs)、围绕涡轮喷气发动机的核心、叶栅推力反向器装置的阻挡翻板。
7.为了声学地衰减低频，已知形成其蜂窝芯体结构包括一个或多个叠加的蜂窝层的声衰减板，所述蜂窝层由隔膜分开，具有增加的总高度。
8.然而，增加声学板的厚度的增加了其重量，这与减少飞行器质量的航空业特有的一般技术问题的解决方案相悖。
9.另一种用于声学地衰减低频的已知构造在于在蜂窝芯体结构的每个蜂窝单元中形成在其底部开口的锥体。
10.通过提供这种锥体，与没有这些锥体时传播的距离相比，我们增加了进入声学板的声波传播的路径的长度，而没有增加板的厚度，如具有由隔膜分开的两级蜂窝芯体结构的情况。
11.这种类型的构造例如在文献us 2015/0041247a1和us2015/0041248a1中描述。这些锥体特别地通过焊接放置在蜂窝芯体结构中。因此，在蜂窝单元内部制造这些锥体是极其复杂的，并且制造蜂窝芯体结构所需的时间非常长。此外，通过这种类型的现有技术方法制造的蜂窝芯体结构非常昂贵。


技术实现要素：

12.本发明旨在克服上述缺点，并且为了该目的，涉及一种用于制造用于声衰减板的蜂窝芯体结构的方法，所述蜂窝芯体结构包括由多个蜂窝单元分开的第一边缘和第二边
缘，所述蜂窝单元中的至少一个包括多个壁，所述多个壁从所述第一边缘延伸到所述第二边缘并且限定用于使待衰减的声波循环的主管道，所述方法的显著之处在于，其包括以下步骤，旨在：
13.‑
用分隔壁至少部分地覆盖所述蜂窝芯体结构的所述第一边缘或第二边缘中的一个；
14.‑
使所述分隔壁变形，以限定至少一个用于循环所述待衰减的声波的次管道，所述次管道至少部分地在所述主管道内延伸；
15.‑
在所述分隔壁内形成至少一个开口，以能够实现所述主管道和所述次管道之间的连通。
16.因此，通过使用变形的分隔壁，以限定至少一个用于循环待衰减声波并且至少部分地在所述主管道内延伸的次管道，可以形成与蜂窝结构具有的主循环管道一样多的次循环管道。
17.与现有技术中提供彼此独立制造的次管道的解决方案相比，制造次循环管道的复杂性和成本显著降低。
18.应当理解，在所述蜂窝芯体结构的所述第一边缘或第二边缘中的一个至少部分地被分隔壁覆盖的步骤期间，多个蜂窝单元被分隔壁覆盖。
19.例如，蜂窝芯体结构的所有蜂窝单元都被分隔壁覆盖。
20.应当理解，在一步骤中，在所述分隔壁变形以限定至少一个用于循环所述待衰减声波的次管道，所述次管道至少部分地在所述主管道内延伸，该步骤是在所述蜂窝芯体结构的所述第一边缘或第二边缘中的一个至少部分地被分隔壁覆盖的步骤之后。
21.根据本发明的制造方法的可选特征：
22.‑
所述分隔壁包括可变形和可膨胀的膜，并且所述制造方法包括在旨在使所述分隔壁变形的步骤之后的附加步骤，该附加步骤旨在将所述分隔壁固结在其变形位置；
23.‑
可替代地，所述分隔壁的膜由可变形且可膨胀的织物结构加强；
24.‑
在旨在使所述分隔壁变形的步骤之前或之后或同时，在所述分隔壁中形成开口；
25.‑
旨在使所述分隔壁变形的步骤通过借助于机械变形装置使所述分隔壁机械变形来实现，所述机械变形装置包括至少一个变形构件，所述至少一个变形构件被设计成在所述分隔壁的面中的一个上施加压力或张力；
26.‑
在所述分隔壁中形成所述开口，同时进行旨在使所述分隔壁变形的步骤，并且所述开口通过安装在所述机械变形装置的所述变形构件上的冲头形成；
27.‑
可替代地，通过在所述分隔壁的任一侧上施加压差来实现旨在使所述分隔壁变形的步骤；
28.‑
根据常见布置，所述分隔壁在其变形位置呈尖顶拱形、圆锥形或截头圆锥形形状。
29.本发明还涉及一种用于声衰减板的蜂窝芯体结构，其从根据本发明的制造方法获得，值得注意的是，变形的分隔壁搁置在蜂窝芯体结构的第一边缘或第二边缘中的一个上。
30.本发明还涉及一种声衰减板，其包括穿透有限定声学图案的多个声学孔的声学表层、实心表层以及根据本发明的布置在所述声学表层与所述实心表层之间的蜂窝芯体结构。
附图说明
31.在阅读以下详细描述时，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，为了理解该详细描述，将参考附图，其中：
32.图1示出了在制造过程中根据本发明的蜂窝结构。
33.图2示出了通过根据本发明的制造方法得到的蜂窝结构。
34.图3以分解图示出了根据本发明的声衰减板。
35.图4以局部纵向剖面示出了图3的声学板。
36.图5示出了根据本发明的制造方法的第一实施例。
37.图6示出了根据本发明的制造方法的第二实施例。
38.图7示出了旨在使分隔壁变形的步骤的第一实施例的第一变型。
39.图8示出了旨在使分隔壁变形的步骤的第一实施例的第二变型。
40.图9示出了旨在在分隔壁内形成开口的步骤的第一变型。
41.图10示出了旨在在分隔壁内形成开口的步骤的第二变型。
42.图11根据第一构造示出了根据本发明的声衰减板中的分隔壁的安装。
43.图12根据第二构造示出了根据本发明的声衰减板中的分隔壁的安装。
44.图13提供了根据本发明的蜂窝芯体结构的蜂窝单元的第一实施例。
45.图14提供了根据本发明的蜂窝芯体结构的蜂窝单元的第二实施例。
具体实施方式
46.在所有附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的构件或构件组。
47.参考图1和2，分别示出了制造期间的蜂窝芯体结构1和在应用本发明的制造方法之后获得的其构造。
48.蜂窝芯体结构包括由多个蜂窝单元7隔开的第一边缘3和第二边缘5。
49.蜂窝单元7以公知的方式包括多个壁9，多个壁9在蜂窝芯体结构的第一边缘3和第二边缘5之间横向延伸。蜂窝单元7的壁9从蜂窝芯体结构1的第一边缘3延伸到第二边缘5。壁9限定用于循环来自声源的待衰减声波的主管道11。例如，发射待衰减声波的声源可以由飞行器推进组件的涡轮喷气发动机组成。
50.根据本发明的制造方法的第一步骤，在如图1所示的展开位置，蜂窝芯体结构1的第一边缘3完全或部分地由所谓的分隔壁13覆盖。根据一种替代方案(在图12中示出)，分隔壁部分或完全地不覆盖蜂窝芯体结构的第一边缘3，而是其第二边缘5。
51.分隔壁13由于其在蜂窝结构中的功能也可被称为“隔膜”，如将在说明书的剩余部分中看到的。根据本发明的制造方法的第二步，使分隔壁13变形，以限定用于待衰减声波的循环的次管道15(如图2所示)。次管道15至少部分地在由蜂窝单元7的壁9限定的主管道11内延伸。因此次管道由在蜂窝单元7中以隔膜形式的分隔壁13获得。
52.根据本发明的制造方法的第三步骤，其可以在旨在使分隔壁13变形的步骤之前、期间或之后进行，在分隔壁13内形成至少一个开口17。然后在主管道11和次管道15之间形成连通。
53.然后，如图2所示，参照分隔壁13在其变形位置所呈现的几何形状，获得所谓的“次管道”或“锥体”或“锥形管道”或“尖顶形”蜂窝结构1。
54.参照图3。这样制造的蜂窝芯体结构1旨在其一个边缘处，例如图3中所示的第一边缘3处，覆盖有声学上可透过表层19，该表层被穿透有多个限定声学图案的声学孔21，并且在其另一边缘上，例如第二边缘5处，覆盖有实心表层23，该表层反射声波。因此，由夹在声学表层19和实心表层23之间的蜂窝结构1形成的组件形成了图3中以分解图示出的声衰减板25。
55.参照图4，其示出了图3的声衰减板25的局部纵向剖视图，该声衰减板安装在声源29(例如飞行器涡轮喷气发动机)发射待衰减的声波27的环境中。
56.声波27通过形成在声学表层19中的声学孔21进入蜂窝单元7(箭头29)。
57.声波穿过由分隔壁13限定的次管道15，然后通过形成在分隔壁13中的开口17离开次管道15(箭头31)。
58.然后，声波穿入主管道11的内部，首先被实心表层23反射(箭头33)然后被蜂窝单元7的壁9反射(箭头35)。
59.然后，与声波在不包括这种次管道的声衰减板中传播的路径相比，声波27传播的路径增加，还不增加蜂窝芯体结构的厚度，如在两层蜂窝芯体结构之间使用分隔隔膜的现有技术的一些构造中的情况。
60.通过增加声波传播的距离，波的声强降低。然后，衰减的声波27再次通过次管道的开口17出来(箭头37)。
61.由于这种蜂窝芯体结构，改善了声衰减性能，特别是在低频下。
62.与现有技术的在主管道内提供彼此独立获得的次管道的解决方案相比，由于本发明的制造方法，通过使用单件的分隔壁，所述分隔壁变形以在由蜂窝单元的壁限定的主循环管道内形成次循环管道，制造次循环管道的复杂性显著降低。
63.而且，与现有技术相比，制造这种类型的“次管道”蜂窝芯体结构的成本大大降低。
64.根据图5所示的本发明的制造方法的第一实施例，分隔壁13由适于被固化的可变形和可膨胀的膜39构成。
65.根据优选实施例，膜39由热固性、热塑性或弹性体类型的有机材料组成。
66.根据第一变型，膜39具有例如在大约10％和大约300％之间的高断裂伸长率。例如，对于聚氨酯膜或弹性体就是这种情况。
67.根据第二变型，膜39具有例如在几个百分点的范围内的低断裂伸长率。例如，由聚合的环氧树脂或酚醛树脂获得的膜就是这种情况。
68.根据本发明的制造方法包括在旨在使由膜39形成的分隔壁13变形的步骤之后的附加步骤，旨在将分隔壁固结在其变形位置。
69.在由热固性或弹性体材料形成的膜39的情况下，膜直到由膜39形成的分隔壁的变形和固结步骤完成之后才交联。
70.因此，当所述分隔壁处于其变形位置时，所述膜发生交联，根据该变形位置，所述膜限定至少部分地在至少一个主管道内延伸的至少一个次管道。
71.在由热塑性材料获得的膜39的情况下，在膜至少部分地覆盖蜂窝芯体结构1的边缘3、5中的一个之后，首先使膜热流态化，以允许其变形。一旦完成了旨在使由膜39形成的分隔壁变形的步骤，就执行旨在将分隔壁固结在其变形位置的步骤。
72.根据膜39的另一实施例，后者由无机材料构成，例如金属或陶瓷材料。在完成旨在
使分隔壁变形的步骤之后，不需要旨在固结分隔壁13的步骤。
73.本发明的制造方法的旨在用由膜39限定的分隔壁覆盖蜂窝芯体结构的边缘之一的步骤通过将膜39单独安装在蜂窝芯体结构1的一个边缘上来完成。
74.可替代地，当蜂窝芯体结构已经胶合到声衰减板的其中一个表层时，可以完成该步骤。
75.根据图6所示的本发明的制造方法的第二实施例，分隔壁13由适于被固化的可变形和可膨胀的膜39构成，并由同样可变形和可膨胀的织物结构41固结。例如，选择织物结构以便具有包括在静态长度的大约100％和大约400％之间的伸长能力。
76.根据该第二实施例，膜39构成由膜或基体39和织物结构41形成的复合材料43的基体。
77.当膜或基体39由热塑性材料制成时，基体在覆盖蜂窝芯体结构1的边缘3、5中的一个的至少一部分之前被热流态化。一旦流态化基体39浸渍织物结构41，基体39膨胀，并且限定分隔壁13的复合材料43变形，以限定至少部分地在主管道内延伸的至少一个次管道。
78.可替代地，预先将基体39与织物结构41混合，以形成预浸渍的复合材料43。然后使限定分隔壁13的复合材料43变形，以限定至少部分地在主管道内延伸的至少一个次管道。
79.当膜或基体39由热固性或弹性材料制成时，基体直到织物结构41被基体渗透时才交联。
80.本发明的制造方法包括在旨在使在此由复合材料43限定的分隔壁13变形的步骤之后的附加步骤，附加步骤旨在将分隔壁固结在其变形位置。
81.优选地，用于加强膜39的织物结构41具有这样的纹理，即，使得其伸长能力在所施加的变形的作用下完成。其幅度被定义为待制造的蜂窝芯体结构的蜂窝单元7的尺寸的函数，以在每个蜂窝单元中形成钟形。
82.此外，织物结构41是弹性的。一方面，其弹性由弹性纺织纤维获得，另一方面，由于所生产的网格的类型而获得。为此，织物结构具有通过针织或钩编图案连接在一起的连续纤维的网格。
83.根据另一实施例，网格是逐行连续的，行由逐个网格相连。
84.根据又一实施例，网格是不连续的或网状的类型，并且通过网格组连接。
85.织物结构41的纤维由有机材料制成，例如尼龙、聚酯、聚酰胺。
86.可替代地，纤维由金属或矿物材料制成。
87.本发明的制造方法的旨在通过由织物结构41增强的膜或基体39限定的分隔壁覆盖蜂窝芯体结构的一个边缘的步骤通过将由织物结构41增强的膜或基体39单独安装在蜂窝芯体结构1的一个边缘上来实现。可替代地，当蜂窝芯体结构已经胶合到声衰减板的其中一个表层时，可以完成该步骤。
88.参考图7和8，其示出了旨在使分隔壁13变形以限定用于待衰减声波的循环的至少一个辅助管道15的步骤的第一变型。
89.旨在使分隔壁13变形的步骤可以通过分隔壁13的机械变形来实现，分隔壁13由膜39形成或者由织物结构41增强的膜或基体39形成。
90.根据图7所示的第一实施例，机械变形可以通过机械变形装置45获得，该机械变形装置包括多个变形构件47，这些变形构件设计成在分隔壁13的表面49上施加压力。
91.变形构件47由具有弯曲的下表面51的块体构成，该下表面用于给予分隔壁13所需的形状。
92.为此，变形构件47的尺寸被设计成能够穿入蜂窝单元7的内部。
93.在机械变形装置45的启动期间，变形构件47根据箭头53移动，以将最初平坦地设置在蜂窝芯体结构1的边缘3上的分隔壁13推向蜂窝单元7的边缘5。
94.根据图8所示的第二实施例，机械变形可以通过机械变形装置55来获得，该机械变形装置包括多个变形构件57，每个变形构件都连接到分隔壁13的面59，当分隔壁13定位在蜂窝芯体结构1上时，该面位于蜂窝芯体结构的内部。
95.机械变形装置55的启动引起变形构件57按照箭头61的位移，然后该部件在分隔壁13上施加张力，从而使所述壁朝向蜂窝芯体结构1的边缘5变形，边缘5与所述分隔壁最初设置在其上的边缘3相对。
96.根据机械变形装置的第一和第二实施例的共同布置，变形构件47、57优选地同步操作，这使得可以同时使蜂窝单元中的分隔壁13变形。这使得可以在一个单独的步骤中使分隔壁13变形。
97.可替代地，变形构件47、57可以异步操作，这使得可以非同时地使蜂窝单元中的分隔壁13变形。当希望在变形后给予分隔壁的形状从一个蜂窝单元到另一个蜂窝单元发生变化时，这可能是有趣的。
98.根据未示出的第二变型，通过在所述分隔壁的任一侧上施加压差来实现旨在使分隔壁变形的步骤。
99.根据第一实施例，通过在所述分隔壁的任一侧上形成两个适于被加压的单独的分隔容积来实现在所述分隔壁上施加压差。
100.可变形和可膨胀膜39可以用来以这种方式分隔在分隔壁的任一侧上限定的容积。
101.当膜39由织物结构41加强时，膜39必须选择成在该方法的变形步骤期间保持足够的粘性，以保持与织物结构41形成防水屏障。
102.可替代地，除了膜39之外，还可以安装沿着分隔壁施加的可变形防水膜。选择防水膜以不粘附到膜39上。在变形步骤结束时除去防水膜。
103.根据第二实施例，通过形成施加在分隔壁的面59(图8中示出)的侧面上的凹陷来获得在分隔壁13上施加压差。通过抽局部空气真空可以获得凹陷，凹陷水平根据几何参数和所使用的材料而变化。
104.根据第三实施例，通过将加压流体吹到分隔壁13的膜39的面49(图7中所示)上来获得在分隔壁13上施加压差。
105.根据未示出的第三变型，旨在使分隔壁变形的步骤通过所谓的“旋压成形”方法或通过“离心成形”方法获得，所述“离心成形”方法是一种使蜂窝芯体结构旋转，从而通过离心力使分隔壁变形的方法。
106.根据未示出的第四变型，旨在使分隔壁变形的步骤通过磁性变形或电磁变形来获得。
107.根据可应用于旨在执行使蜂窝单元7中的分隔壁13变形的步骤的所有变型的常见布置，至少当所述壁的膜39需要固结时，如当其由有机材料制成时的情况，施加分隔壁的变形直到获得所述分隔壁的固结。
108.参照图9，其示出了旨在在分隔壁13内形成开口17以能够实现主管道11和次管道15的连通的步骤的第一变型。
109.根据该第一变型，在旨在使分隔壁变形的步骤的同时，在分隔壁13中形成开口。
110.开口17可以通过将冲头63安装在机械变形装置45的变形构件47上而获得。因此，通过移动变形构件47，冲头63在分隔壁13中形成开口。
111.根据未示出的替代方案，可以考虑使用外部刺穿装置，该外部刺穿装置可以不考虑所实施的变形方法和不考虑所采用的分隔壁13的实施例而使用。为此，外部刺穿装置例如可以包括安装在自动臂上的冲头，或者由冲压装置或激光切割装置组成。
112.该刺穿装置还被设计成使得能够根据蜂窝单元的几何偏差将开口17定位在蜂窝单元彼此不同的位置处。
113.参照图10，其示出了旨在在分隔壁13内形成开口17以能够实现主管道和次管道的连通的步骤的第二变型。
114.根据该第二变型，在旨在使所述壁变形的步骤之前，在分隔壁13中形成开口。
115.不管实施的变形方法如何，并且不管分隔壁13的采用的实施方式如何，该变型也是适用的。
116.例如，当分隔壁13包括由织物结构加强的膜或基体时，织物结构被连接以提供未涂覆有膜或基体的开口17。
117.而且，织物结构的网格可以被组织起来，以通过延长其间的连接网格来在分隔壁13中形成开口17。
118.可以选择分隔壁上的开口17的位置，以使开口在蜂窝单元中的位置可以根据蜂窝单元的几何偏差从一个蜂窝单元到另一个蜂窝单元变化。
119.根据在旨在在分隔壁内形成开口以能够实现主管道和次管道之间的连通的步骤的第三变型实施例(未示出)，在旨在使所述分隔壁变形的步骤之后，在分隔壁中形成开口。
120.开口可以通过使用外部刺穿装置获得，该外部刺穿装置可以不考虑实施的变形方法和不考虑分隔壁的保留实施例而使用。
121.为此，外部刺穿装置例如可以包括安装在自动臂上的冲头，或者由冲压装置或激光切割装置组成。
122.所述刺穿装置还经设计以允许开口根据蜂窝单元的几何偏差而定位在蜂窝单元之间的不同位置处。
123.根据可应用于所有变型的共同布置，所述变型旨在执行旨在所述分隔壁内形成开口以能够实现所述主管道和所述次管道之间的连通的步骤，所述开口可形成在变形的分隔壁的顶部以形成顶部开口。当变形的分隔壁在蜂窝单元中采用锥形形状时，在已经形成开口之后，在蜂窝单元中获得截头圆锥形分隔壁。代替顶部开口或除了顶部开口之外，开口也可以形成在分隔壁的侧壁处。不管开口的位置如何，后者限定了允许声波在主管道与次管道之间通过的声学颈部。
124.参考图11和12，其提供了安装在包括根据本发明的制造方法获得的蜂窝芯体结构1的声衰减板25中的分隔壁13的图示的两个示例。
125.如图11所示，分隔壁13靠在蜂窝芯体结构1的第一边缘3上，该边缘上安装有声学表层19。由于粘附到蜂窝芯体结构的箔上的膜的扩散而获得粘附。分隔壁13以某种方式被
锚定在边缘3处，也就是说，被锚定在声学表层19的一侧上。
126.根据图12中所示的变型，分隔壁13靠在蜂窝芯体结构1的第二边缘5上，该边缘上安装有实心表层23。由于粘附到蜂窝芯体结构的箔上的膜的扩散，也获得粘附，并且分隔壁13以某种方式锚定在边缘5处，也就是说锚定在实心表层23的一侧上。
127.参考图13和14，提供了根据本发明的制造方法获得的蜂窝芯体结构1的蜂窝单元7的几何形状的两个示例。作为非限制性的例子，蜂窝单元可以采用图13所示的六边形或图14所示的四边形。当然，蜂窝单元可以呈现除了所示的那些以外的多边形，圆形，椭圆形。
128.通过在蜂窝芯体结构的任一侧上安装实心表层和声学表层而获得的声衰减板可以特别地但不局限于装备飞行器，特别是飞行器的推进组件，更特别是飞行器涡轮喷气发动机的短舱，甚至更特别是可以是短舱的进气道、短舱的内部固定结构、叶栅推力反向器装置的阻挡翻板的短舱的区域。
129.不言而喻，本发明不限于仅通过示例性实例在上面描述的该制造方法的实施例，相反，本发明包括涉及落入本发明的范围内的所述装置的技术等同物的所有变型以及它们的组合。