生产蜂窝隔音结构的方法、蜂窝隔音结构、短舱和飞行器与流程

1.本发明涉及一种用于生产蜂窝结构、并且更具体地用于生产蜂窝隔音结构的方法。
2.本发明还涉及蜂窝隔音结构，还涉及包括蜂窝隔音结构的飞行器短舱以及包括这种短舱的飞行器。


背景技术：

3.蜂窝结构可以具有不同的应用，特别是在航空领域中，例如在飞行器的短舱中。
4.在这种情况下，蜂窝结构涉及包括凹部或小室、也就是说包括并置的统一中空空间的结构。
5.这种结构可以由各种材料(例如塑料材料、复合材料或金属材料)制成。小室可以具有多种不同的几何形状。蜂窝结构的熟知的形式具有呈具有六边形基部的直棱柱形式的小室。经常使用术语“蜂巢”结构来指代具有六边形小室的这种类型的结构，但是此表达有时也被误用来指代具有任何其他形式的小室的蜂窝面板。
6.这种结构可以用于许多技术领域，特别是用于航空领域。
7.例如，飞行器推进组件短舱通常包括进气口，该进气口是必须确保短舱的前部部分的声音处理并且吸收可能源自发动机推进器的任何噪音干扰的声学结构。
8.进气口通常包括声学面板，该声学面板主要确保声音处理和进气口的大部分内部空气动力学行为。
9.声学面板可以由复合材料制成并且制成为一件。该声学面板的整个内表面可以确保声学处理。
10.在此背景下，声学面板的尺寸可以被确定成承受各种应力，例如推进器叶片的缺失、声学面板的整个内周界上的空气动力学载荷(超压)、鸟类撞击、各种热应力等。
11.为此，声学面板的至少一部分通常包括具有蜂窝结构(不恰当地称为“蜂巢”)的芯体，该芯体被配置成衰减噪音干扰并且被插置在形成声学面板的第一面的声学蒙皮(“抵抗性蒙皮”)与形成声学面板的第二面的结构后部蒙皮(“背衬蒙皮”)之间。
12.声学蒙皮的目的是允许噪音穿过。该声学蒙皮例如由若干层构成，包括通常具有孔的一个多孔层。
13.结构后部蒙皮尤其旨在用作声音反射器，并且旨在在很大程度上影响声学面板的结构强度。
14.通过调整声学面板的厚度，可以衰减高频率或低频率：面板越厚，被降低的频率越低。
15.推进组件有时使用具有高涵道比的马达，对于相同的推力水平，该马达具有更宽和更短的尺寸，相较于传统马达，更大尺寸的风扇叶片能够与更低的旋转速度相关联。因此，要降低的频率更低。
16.现有技术已知的声学面板通常仅在这种类型的马达的主频率的狭窄范围内有效。
17.为了衰减更大范围内的频率，专利us 7 857 093b2提出，例如，叠加两层蜂巢以吸收更低的频率。
18.但是，这种解决方案实际上导致了更大的空间需求。声学面板的厚度显著增加，导致所述声学面板的质量和刚度增加。
19.此外，蜂窝结构的小室彼此之间可能有显著不同，特别是在截面形状和尺寸方面。


技术实现要素：

20.在这种背景下，一个目的是提供一种用于生产声学面板的方法，该声学面板由可以适配成多种不同蜂窝形状的至少一种蜂窝结构形成。
21.为此，根据第一方面，提出了一种用于生产蜂窝隔音结构的方法，该方法包括：
22.‑
提供蜂窝结构的步骤，所述蜂窝结构包括：至少一个小室，所述至少一个小室具有任何形状的基本截面s以及高度h；以及穿孔薄膜，所述穿孔薄膜包括至少一个孔，所述穿孔薄膜布置在所述蜂窝结构的第一侧，至少覆盖所述小室，并且所述孔通入所述小室；
23.‑
提供隔膜的步骤，所述隔膜包括薄膜，所述隔膜的薄膜包括至少一个声学出口；
24.‑
将包括所述声学出口的薄膜的一部分插入所述穿孔薄膜的孔中的步骤，以及将所述隔膜压入所述小室同时使所述穿孔薄膜变形的步骤；以及
25.‑
将所述隔膜固定至所述穿孔薄膜的步骤。
26.这种方法使得不同类型的隔膜能够被插入到不同构型的小室中，并且使得所述隔膜能够被固定在其中。
27.这是因为，蜂窝结构的小室彼此之间可能有显著不同，特别是在截面形状和尺寸方面。以平行的方式，要被插入的隔膜也可以根据要处理的声音频率以及其预期的蜂窝结构而不同。在此背景下，这种用于生产蜂窝隔音结构的方法可以适配于多种不同形状的小室和隔膜，该蜂窝隔音结构由至少一个蜂窝结构形成，隔膜被插入到该蜂窝结构的至少一个小室中。
28.经由穿孔薄膜来实现隔膜与小室之间的连接，该穿孔薄膜可以是粘合元件。
29.声学出口是隔膜的一部分，被配置成传输声波。声学出口例如由至少一个孔或微穿孔或织物形成。
30.隔膜例如根据要处理的频率被布置在小室中，也就是说，声学出口与小室的基本截面相距预定距离p。
31.隔膜因此将小室分成两个隔室，这两个隔室仅经由薄膜的声学出口至少声学地彼此连通。以此方式，从所选的基本蜂窝结构(也就是说，最初没有任何隔膜)，该基本蜂窝结构甚至可以是标准的并且在一面上设置有穿孔薄膜，隔膜藉由薄膜的变形而布置在小室中并且根据要处理的频率地布置在小室中，也就是说，在与小室的基本截面相距预定距离处。
32.因此，可以根据蜂窝结构的小室中的隔膜的布置通过相同的蜂窝基本结构和相同的隔膜来处理不同的频率范围。
33.例如，小室是整体式小室。
34.小室可以由合成材料生产、由树脂覆盖或涂覆的纸或编织材料生产、或由提高了刚度和不渗透性的另一种产品生产、由复合材料例如热塑性材料生产、或由金属或根据预期应用的另一种材料生产。
35.小室例如由直柱体形成，也就是说，其发生器与基本截面正交。
36.小室的基本截面形状可以不同。这例如根据所期望的蜂窝隔音结构的机械特征而确定。
37.例如，小室的基本截面具有圆形或六边形形状。在六边形小室的情况下，严格来说，蜂窝结构就对应于蜂巢结构。
38.在适用的情况下，根据所期望的隔室的体积、例如通过改变蜂窝结构的高度来选择基本蜂窝结构。
39.根据实施例，所述方法包括：
40.‑
使用插入工具拿取所述隔膜的步骤，拿取所述隔膜的步骤包括使用所述插入工具吸取所述隔膜的一部分的步骤。
41.根据实施例，所述方法包括：
42.‑
使用所述插入工具释放所述隔膜的步骤，释放所述隔膜的步骤包括停止使用所述插入工具对所述隔膜的一部分进行吸取的步骤。
43.根据实施例，将包括所述声学出口的薄膜的一部分插入所述穿孔薄膜的孔中的步骤是通过使用所述插入工具保持所述吸取动作来进行的。
44.根据实施例，将所述隔膜压入所述小室同时使所述穿孔薄膜变形的步骤通过使用所述插入工具保持所述吸取动作来进行的。
45.根据实施例，所述方法在将所述隔膜压入所述小室同时使所述穿孔薄膜变形的步骤之后包括在所述蜂窝结构的第一侧、所述穿孔薄膜上方施加抵抗性片材的步骤。
46.根据实施例，所述方法包括在所述蜂窝结构的第二侧施加封闭片材的步骤。
47.根据另一个方面还提出了一种蜂窝隔音结构，包括：
48.‑
蜂窝结构，所述蜂窝结构包括：至少一个小室，所述至少一个小室具有任何形状的基本截面s以及高度h；以及穿孔薄膜，所述穿孔薄膜在第一侧覆盖所述小室，并且所述穿孔薄膜包括通入所述小室的至少一个孔，
49.‑
隔膜，所述隔膜包括薄膜，所述隔膜的薄膜具有至少一个声学出口，包括所述声学出口的所述薄膜的至少一部分被插入到所述穿孔薄膜的所述孔中，并且所述隔膜被压入所述小室中，所述隔膜的所述薄膜压靠并且固定至所述穿孔薄膜。
50.因此这种蜂窝结构具有类似于上文所述的那些优点。
51.例如，蜂窝隔音结构包括抵抗性片材，所述抵抗性片材在所述蜂窝结构的第一侧、所述穿孔薄膜上方，所述隔膜在所述穿孔薄膜与所述抵抗性片材之间被至少部分地固持在所述小室中。
52.例如，蜂窝隔音结构包括在蜂窝结构的第二侧的封闭片材。
53.还提出了一种包括进气口的飞行器短舱，所述进气口包括声学面板。
54.例如，声学面板包括如上所述的蜂窝隔音结构。
55.例如，声学面板的声学蒙皮包括蜂窝结构的抵抗性片材。
56.例如，声学面板的被配置成确保声学面板的结构性强度的后部蒙皮包括蜂窝结构的封闭片材。
57.最后提出了一种飞行器，该飞行器包括至少一个推进组件，该飞行器包括如上所述的飞行器短舱。
附图说明
58.根据实施例，通过阅读单纯通过非限制性示例的方式、参照附图给出的以下详细描述，将清楚地了解本发明，并且本发明的优点将被更好地理解，在附图中：
59.图1是蜂窝隔音结构的示意性立体图；
60.图2是包括具有进气口的短舱的飞行器的立体图；
61.图3是如图2所展示的短舱进气口的示意性分解图；
62.图4是如图3所展示的进气口的声学面板的横截面；
63.图5是例如如图1所展示的蜂窝基本结构的小室、以及根据本发明实施例的将被插入在该小室中的隔膜的示意性截面；
64.图6示出了使用根据本发明实施例的插入工具来接合隔膜的步骤；
65.图7示出了根据图5的实施例的被插入到小室中的隔膜；以及
66.图8示意性地示出了以此方式获得的小室，该小室能够构成根据本发明的实施例的蜂窝结构。
67.上述附图中展示的相同元件使用相同附图标记进行标识。
具体实施方式
68.图1是传统的或基本的蜂窝隔音结构10的示意性展示。
69.该蜂窝隔音结构包括小室(也称为凹部或腔室)11，这些小室在两个相互正交的方向上相对于彼此并置。与前两个方向正交的第三方向对应于蜂窝结构的厚度，该厚度也由小室11的高度h限定。
70.在图1展示的示例中，在蜂窝结构的第一侧，蜂窝结构设置有覆盖小室11的抵抗性片材12。抵抗性片材12可选地是穿孔的。该抵抗性片材形成抵抗性表面，该抵抗性表面使得小室11能够与外部环境连通。在蜂窝结构的第二侧，蜂窝结构设置有使得小室11封闭的封闭片材(后部蒙皮)13。
71.封闭片材13可以是实心片材。尽管如此，该封闭片材可以是具有穿孔的片材。实心片材通常用于被称为sdof(“单自由度”)的简单声学处理操作，并且形成被配置成反射声波的后部蒙皮。穿孔封闭片材通常用于被称为ddof(“双自由度”)的声学处理操作，并且为此产生两级堆叠的蜂巢，这两级由封闭片材13形成的多孔中间蒙皮分隔开。
72.在图1中，为了更好地示出蜂窝结构，片材或抵抗性层12以仅覆盖一些小室11的方式展示。在这种情况下展示的蜂窝结构10的小室11被称为是六边形的，该小室体积为直柱体的体积，该直柱体在抵抗性片材12与封闭片材13之间延伸高度h并且具有六边形的基本截面s。
73.这些小室进一步以交错的方式布置，在这种情况下相对于彼此叠覆而没有限定无效空间。
74.图2示出了具有两个短舱200的双喷气发动机飞行器，这两个短舱具有进气口201。
75.图3是如图2中展示的飞行器推进组件的短舱200的进气口201的分解图。
76.进气口201包括结构元件，比如前部框架101和后部框架104，并且相对于短舱200沿下游方向上包括由前部框架101承载的唇缘100、在短舱200外部使唇缘100延伸的外面板102(并且形成进气口的外壁)、在短舱内部使唇缘延伸的内壁103，并且该内壁界定使得空
气能够沿马达方向被引导的中央管道，外面板与内壁由前部框架101和后部框架104承载。
77.进气口的形式和进气口所设置有的系统必须使得能够防止冰或霜的形成和/或积聚、使得能够确保空气动力学功能、使得能够防止鸟类穿透到容纳有发动机系统的鼓风机隔室中、并且使得能够限制噪音干扰的影响。
78.为了实现这个最终目的，内壁103是声学面板，例如在图4中以截面展示的。
79.声学面板103于是包括如上所述的蜂窝结构，即，例如：
80.‑“
声学”或“抵抗性”蒙皮111，该蒙皮是多孔的、穿孔的或微穿孔的，并且该蒙皮形成例如面板的可见面(也就是说朝向中央进气口管道的内侧定向的面)；此抵抗性蒙皮的目的是允许声波穿过并且在适用的情况下还以热形式消散其至少部分能量，
81.‑
后部蒙皮113，该后部蒙皮基本上用于确保声学面板的结构强度，以及
82.‑
芯体112，在该芯体的一侧固定有抵抗性蒙皮111并且另一侧固定有后部蒙皮113，该芯体既有助于机械强度又有助于声音衰减，该芯体的主要功能是捕获和衰减声波。
83.如果声学面板处于能够聚集冰或表面径流的区域，此面板就可以包含例如呈管或加热丝形式的加热元件。
84.图5是小室11的截面，这些小室能够构成类似于图1中的蜂窝结构的蜂窝结构10，例如，以形成图4中展示的芯体112。
85.优选地，小室11是整体式小室。
86.在这种情况下，小室11具有六边形的基本截面s，比如图1中的六边形的基本截面，但是这些基本截面还可以具有任何其他形状，特别是至少部分地圆形的形状。在这种情况下，基本截面s是指小室端部处的小室的截面。此外，通过在这种情况下的限定，小室11包括内壁16。
87.小室11可以由合成材料生产，例如，由热塑性基质、树脂涂覆纤维的纸或编织材料、或由金属或根据预期应用的其他材料生产。
88.在此附图中，蜂窝结构包括穿孔薄膜14，该穿孔薄膜在第一侧覆盖小室11。
89.穿孔薄膜14包括至少一个孔15。
90.穿孔薄膜14也可以包括多个孔。例如，这些孔以规律的或随机的方式布置。
91.穿孔薄膜14可以在其安装到小室11上之前穿孔以至少一个孔15或多个孔或在没有孔地安装到小室上之后穿孔。
92.孔15或多个孔在适用的情况下例如与小室11相对地放置、在适用的情况下相对于小室11居中。
93.在这种情况下隔音结构包括封闭片材13，该封闭片材在第二侧覆盖小室11。
94.以此方式，小室11布置在封闭片材13与穿孔薄膜14之间。
95.该方法因此可以包括施加封闭片材13的步骤，该封闭片材在蜂窝结构的第二侧封闭小室11。
96.封闭片材13可以是实心片材。然而，该封闭片材可以是具有穿孔的片材。实心片材通常用于被称为sdof(“单自由度”)的简单的声学处理操作，并且形成被配置成反射声波的后部蒙皮。穿孔封闭片材通常用于被称为ddof(“双自由度”)的声学处理操作，为此生产了两级堆叠的蜂巢，这两级由所述封闭片材13形成的多孔中间蒙皮分隔开。
97.根据本发明，蜂窝结构10设置有例如如下所述的隔膜20。
98.隔膜20例如至少部分地由金属、热塑性材料、树脂或另一种材料生产。
99.然而，隔膜20可以至少部分地由弹性体材料(例如，由硅树脂等)制成。隔膜20可以可选地包括例如基于复合材料或金属(例如不锈钢)的纺织物。
100.该隔膜可以例如通过注射的方式生产。
101.隔膜20可以可选地包括微穿孔。
102.在这种情况下，隔膜20包括包含声学出口24的薄膜21。
103.声学出口24例如由至少一个孔22或微穿孔或例如织物形成。
104.在这种情况下，孔22延伸穿过薄膜21的厚度。
105.根据图8中展示的选项，隔膜20进一步包括在孔22上方升高的管部23。
106.如果必要，管部23从孔22的边缘延伸，使得孔22的直径与管部23的内直径d相等。
107.在这种情况下，管部23是指具有任何类型的截面的管道，该管道在管部的高度上可以具有或可以不具有恒定的尺寸，并且该管部相对于薄膜形成突起。该管部可以是圆柱形或截头圆锥形的，具有多边形或圆形截面。
108.多边形截面例如是六边形的。
109.例如，在具有六边形小室的蜂窝结构(传统蜂巢)中，管部特别地具有圆形或六边形的截面。
110.当小室具有除六边形的以外的截面时(例如，在具有柔性芯体的蜂窝结构中，该柔性芯体常被称为“柔芯(flexcore)”)，管部更特别地具有圆形的截面并且多多少少是截头圆锥形的。
111.然后，声学出口24由管部23的自由端形成。
112.在这种情况下，薄膜21包括截头锥体，该截头锥体具有宽的基部和窄的基部，并且因此该窄的基部的直径小于大的基部的直径。
113.截头锥体的宽的基部被配置成内接于小室11的截面s。
114.在这种情况下，窄的基部包括孔22。
115.在图8的实施例中，管部23从截头锥体的窄的基部延伸。
116.为了将隔膜20定位在小室11内，如在图5中示意性地展示的，至少声学出口24(在适用的情况下)与薄膜21的一部分(例如，薄膜21的截头锥体的窄的基部)被压入穿孔薄膜14的孔15中，如在图6中展示的。
117.隔膜20通过使穿孔薄膜14变形而被引入小室11中。然后，孔15由于薄膜21的一部分的穿过而变宽。
118.隔膜20的声学出口24最初面向穿孔薄膜14的孔15；以此方式，在隔膜20被放置在小室中之后，隔膜20将小室11分成两个隔室，这两个隔室经由声学出口24至少声学地彼此连通。
119.如果隔膜包括管部23，则隔膜20的管部23被插入到穿孔薄膜14的孔15中。然后，隔膜20被压入小室11中同时使穿孔薄膜14变形。然后，孔15由于管部23以及可选地薄膜21的一部分的穿过而变宽。
120.一旦就位，隔膜20以及特别地薄膜21的至少一部分被固定至穿孔薄膜14。
121.此固定可以藉由粘合来实行；例如，薄膜21和穿孔薄膜14中的至少一者预先涂覆有粘合剂，和/或穿孔薄膜14可以是本身带有粘合剂的。
122.例如，隔膜20被压入小室11中直到声学出口24距小室11的、(在适用的情况下)在封闭片材13的那侧的基本截面s相距距离p。
123.此距离p是例如根据要衰减的声音频率而确定的。
124.相对于基本截面s此距离p例如为小室的高度h的20％与80％之间、例如为20％与50％之间。
125.因此，隔膜20在小室11中的位置特别地取决于隔膜20和穿孔薄膜14的几何形状、以及穿孔薄膜14的机械特性。
126.为了将隔膜20插入小室11，图7示出了插入工具30的实施例，该插入工具被配置成将隔膜20插入小室11。
127.根据实施例的插入工具30包括至少一个尾端件31。
128.尾端件31例如被配置成插入到隔膜20的薄膜21的截头锥体中并且/或者被配置成支撑隔膜20的薄膜21，以便为该薄膜提供与尾端件31的形状互补的形状。
129.在外部，尾端件31包括侧向壁35。
130.在此附图中，插入工具30的尾端件31的外侧向壁35包括截头圆锥部分，该截头圆锥部分的一部分在插入工具30的端头方向上变窄。
131.截头圆锥形式的侧向壁35在这种情况下与薄膜21的截头锥体的形状互补，但该侧向壁可以具有其他形式，例如，球形形式。
132.尾端件31包括至少一个通道32，该至少一个通道被配置成至少处于减小的压力下。
133.在这种情况下，通道32在外侧向壁35的截头圆锥部分处开放。
134.通道32因此被配置成藉由吸取、经由吸杯效应来保持隔膜20。
135.为此，工具30例如连接至减压执行器(未展示)。然而，通道32还可以被配置成注入压缩空气。
136.这例如使得隔膜20能够被更快地释放或允许防止隔膜20与插入工具30之间的粘附。
137.通道32根据需要例如选择性处于减小的压力下或被供应有压缩空气。
138.以此方式，为了将隔膜20固位和定位在小室11中，插入工具30被配置成使用处于减小的压力下并且产生吸杯效应的通道32藉由吸取动作来拿取并固持隔膜20、以及特别地隔膜20的一部分(在这种情况下是薄膜21)。插入工具30将隔膜20推入小室11中同时使穿孔薄膜14变形。
139.然后，为了释放隔膜20，在该隔膜就位之后，通道32内的减压停止，或通道32提供轻微压缩的空气以帮助使得薄膜21与插入工具30分离。
140.以此方式，在将隔膜20固定至穿孔薄膜14的步骤之前或之后，该方法可以包括使用插入工具30释放隔膜20的步骤。
141.为此，此步骤包括停止经由插入工具30的吸取动作的至少一个步骤。
142.于是，通道32例如返回到环境压力。
143.并且可选地，该方法可以包括经由插入工具30(例如经由通道32)注入空气的步骤，以帮助使得薄膜21与插入工具30分离。
144.然后可以继续生产例如图8中所展示的蜂窝隔音结构。
145.例如，该方法然后包括施加抵抗性片材12的步骤，该抵抗性片材覆盖包括隔膜20的小室11。
146.例如，抵抗性片材12被施加在蜂窝结构10的第一侧。
147.例如，抵抗性片材12被粘合至穿孔薄膜14，例如藉由粘合剂结合，特别是如果薄膜是本身带有粘合剂的。如果必要，可以在穿孔薄膜14与抵抗性片材12之间向穿孔薄膜14添加粘合剂膜17。
148.抵抗性片材12可以可选地是穿孔的。该抵抗性片材形成抵抗性表面，该抵抗性表面使得小室11能够与外部环境连通。
149.抵抗性片材12可以具有恒定的厚度或具有厚度可变的三维结构。
150.因此，如果这还没有完成的话，该方法然后可以包括施加封闭片材13的步骤，该封闭片材在蜂窝结构的第二侧封闭小室11。
151.在这种蜂窝隔音结构中，穿孔薄膜14因此被布置在抵抗性片材12与封闭片材13之间。
152.然而，根据另一个实施例，封闭片材13可以被施加至穿孔薄膜14。
153.隔膜20因此将小室11分成两个隔室，这两个隔室仅经由声学出口24(在这种情况下经由孔22或经由管部23)至少声学地彼此连通。
154.小室和/或隔膜的形状和/或尺寸的变化因此是通过吸收隔膜20对穿孔薄膜14力来补偿的。
155.这种蜂窝结构使得例如能够构成例如图4中展示的声学面板103的至少一部分，该声学面板的声学蒙皮111包括抵抗性片材12，并且被配置成确保声学面板103的结构强度的后部蒙皮113包括封闭片材13。