專利名稱：用于噴氣發(fā)動機機艙的結構板的蜂窩芯體結構的制作方法
用于噴氣發(fā)動機機艙的結構板的蜂窩芯體結構本發(fā)明涉及一種用于噴氣發(fā)動機機艙的結構板的蜂窩芯體結構。本發(fā)明還涉及一種包括這種蜂窩芯體結構的板和機艙，以及一種制造該結構的方法。飛機的渦輪噴氣發(fā)動機由機艙環(huán)繞，以保護它們并確保它們正常運轉。該機艙由非結構板和結構板構成的壁組成。結構板保證機艙具有足夠的剛度。為此，結構板通常含有一層或多層蜂窩芯體結構(俗稱“蜂窩”結構)。這些層一般在其所謂外表面和內(nèi)表面上覆蓋有表層，該外表面即距發(fā)動機軸線的徑向距離最遠的表面，該內(nèi)表面即距離發(fā)動機軸線的徑向距離最近的表面。該結構板通過如下方式組裝而成布置不同的表層和層，然后將這些表層和層粘貼于具有所需形狀的模子中。將該組件在爐子中固化以壓緊各層且聚合粘結劑。同時，渦輪發(fā)動機產(chǎn)生大量的噪聲污染。因此強烈需要減少該污染。所使用的渦輪噴氣發(fā)動機的功率越來越大使得更有必要減少該污染。為此，使用的部分板是吸音結構板，其各層通常在外表面覆蓋不透氣的表層(被稱為“實心的”)，在內(nèi)表面覆蓋可透氣的穿孔表層(被稱為“吸音的”)。吸音結構板還能夠包括多層蜂窩芯體結構，在該多層蜂窩芯體結構間放置了一層稱為“隔板”的多孔表層。在板組裝/膠合階段時，通過加熱將該表層粘結于蜂窩芯體結構之間。這種板構成了聲諧振器，能夠“吸收”噪音，因此能夠降低傳向機艙外的噪聲。按已知的方式，蜂窩芯體結構包括至少一個蜂窩芯體塊，該蜂窩芯體塊包括中央部分和兩個側部，該中央部分具有蜂窩芯體單元，每一個側部具有多個蜂窩連接單元。吸音結構板的吸音性質，即基于噪聲頻率和級別的噪聲吸收率，特別依賴于蜂窩芯體塊的連接。蜂窩連接單元的連接通常通過使用具有極強膨脹能力的發(fā)泡粘合劑(比如 FM410 粘合劑)來實現(xiàn)。蜂窩芯體塊的相鄰的邊緣被涂上粘合劑，當它膨脹時會通過生成過大的厚度來阻塞蜂窩單元。從工業(yè)角度看，使用粘合劑需要太長的布置時間和裁剪過大厚度的時間。進一步地，過大的厚度有下列缺點減小蜂窩芯體結構的有效吸音面，以及會導致阻抗的突然間斷，這造成吸音板在渦輪發(fā)動機運行時的吸音性能的下降。從申請EP 1 889 713也已知一種蜂窩芯體結構，其蜂窩連接單元包括附加的連接壁。所述“蜂窩連接壁”不參與蜂窩單元的形成，其連接通過如下的方式實現(xiàn)疊加屬于兩個不同連接區(qū)的蜂窩連接單元的附加連接壁，并且螺旋扭轉如此疊加的所述兩個附加的連接壁。然而，這種蜂窩芯體結構制造很復雜。所以，本發(fā)明的一個目的是提供一種容易制造且有效的、具有連接區(qū)的蜂窩芯體結構。為此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種用于噴氣發(fā)動機機艙的結構板的蜂窩芯體結構，該結構包括至少一個具有蜂窩芯體的塊體，所述蜂窩芯體具有中央部分和至少兩個側部，所述中央部分具有蜂窩芯體單元，每個側部包括多個蜂窩連接單元，至少一部分所述蜂窩連接單元具有至少一個附加壁以形成連接，其特征在于，所述蜂窩芯體塊通過至少一個連接區(qū)連接，所述連接區(qū)通過對彼此疊加且由屬于不同側部的蜂窩連接單元提供的兩個附加壁進行穿孔而形成。本發(fā)明結構包括至少一個連接區(qū)，該連接區(qū)通過對彼此疊加且由屬于不同側部的蜂窩連接單元提供的兩個附加壁進行穿孔而形成。因此，該連接區(qū)易于實現(xiàn)，因為其通過對兩個蜂窩連接單元的兩個壁進行穿孔形成。與現(xiàn)有技術相比，該結構的生產(chǎn)時間也降低了， 且本發(fā)明結構不需要精加工，比如切削。而且，如本發(fā)明中通過穿孔實現(xiàn)連接確保了所述結構的有效連接，同時可節(jié)約包括本發(fā)明結構的板的質量。從聲學角度看，根據(jù)本發(fā)明的形成結構的連接不需要使用粘合劑或其他任何阻塞蜂窩單元的材料。因此，當這些板具有聲學吸音功能時，連接區(qū)的阻抗間斷被減弱甚至消除。根據(jù)本發(fā)明，通過穿孔連接也可以不影響蜂窩單元的完整性，因此不影響所得到的蜂窩芯體結構的結構性能。此外，這種連接能夠用于由蜂窩芯體塊構成的蜂窩芯體結構，該蜂窩芯體塊由不同的尺寸和形狀的蜂窩單元構成。根據(jù)本發(fā)明的其他特征，本發(fā)明結構包括一個或多個下列可選特征，它們可以單獨地或根據(jù)所有可能的組合加以考慮-該附加壁是展開的，這使得穿孔更容易實施，-該附加壁的長度大于穿孔的直徑而小于或等于蜂窩芯體的蜂窩單元的邊的長度，-該蜂窩連接單元和芯體單元由金屬、合金或一種可以制造該蜂窩芯體單元和連接單元的復合材料構成，-本發(fā)明結構包括具有限定多個連接區(qū)的蜂窩芯體的多個塊體，這使得可以將結構板調(diào)節(jié)到希望的機械強度，以及如果可行的話將結構板調(diào)節(jié)到期望的吸音特性。-本發(fā)明結構具有連接到其上的一個蜂窩芯體塊，這使得可以節(jié)約生產(chǎn)時間。根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種結構板，其特征為在于，該結構板包括根據(jù)本發(fā)明的結構。優(yōu)選地，本發(fā)明的板是吸音板。根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種機艙，其特征在于，該機艙包括根據(jù)本發(fā)明的板。根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種制造根據(jù)本發(fā)明的蜂窩芯體結構的方法，其特征在于該方法包括如下步驟A-在具有蜂窩芯體的至少一個塊體的側部蜂窩單元上形成至少一個附加壁，所述蜂窩芯體限定環(huán)繞著中央部分的兩個側部；B-在屬于兩個獨立側部的蜂窩連接單元上將所述附加壁至少部分疊加；C-通過對經(jīng)由穿孔裝置疊加的附加壁進行穿孔來將所述蜂窩芯體塊連接起來，以形成所述蜂窩芯體結構。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，在步驟A中，所述附加壁通過基本上橫向切割具有蜂窩芯體的塊體形成，其中蜂窩單元是展開的。根據(jù)一個優(yōu)選替代實施例，在步驟B中，當所述蜂窩連接單元和/或芯體單元未展開時，將所述附加壁疊加。根據(jù)另一優(yōu)選替代實施例，在步驟C中，穿孔裝置為打眼鉗。通過閱讀下列參考附圖的非限定的描述，可更容易理解本發(fā)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的單層結構板的截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的雙層結構板的截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的結構的頂視圖。圖4是圖3中區(qū)域IV的放大圖。圖5到圖7是圖4的替換實施例。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的單層吸音板類型的結構板1包括由一個或多個塊體構成的根據(jù)本發(fā)明的蜂窩芯體結構2，在此情形中為兩個塊體，該塊體具有連接到一起的蜂窩芯體A和B。在本發(fā)明的結構2具有多個塊體、該塊體具有限定多個連接區(qū)的蜂窩芯體A、 B的情況下，可以將本發(fā)明的結構板1調(diào)節(jié)至所需的機械強度，以及在可行情況下將其調(diào)節(jié)到所需的吸音性能。根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，本發(fā)明結構包括具有連接到其上的蜂窩芯體的單個塊體。這樣，得到一個單獨的連接區(qū)域，這使得可以節(jié)約制造本發(fā)明結構的時間。蜂窩芯體結構2被夾在內(nèi)表層3和外表層4之間。這兩個具有蜂窩芯體A、B的塊體包括中心部分5和多個側部(通常情況下)，在該情形下為兩個側部9a，％，該中心部分5包括蜂窩芯體單元7a，7b，每一個側部包括多個蜂窩連接單元11a，lib。每個塊體A和B的蜂窩連接單元11a，lib相互連接，以形成連接區(qū) 13，其特征詳述如下。塊體可具有任何幾何形狀，包括基本上正方形或橢圓形。側部被設置在所述塊體或中央部分的邊緣之間。因此，當塊體基本上為正方形或矩形時，所述塊體可具有多達四個側壁。一般地，多個塊體間的連接區(qū)可在所述塊體的部分或全部邊緣上形成。如圖3和圖4所示，蜂窩芯體單元7a，7b和蜂窩連接單元1 la, 1 Ib在該情形下具有六邊形截面，從而形成所謂的蜂窩結構。蜂窩單元7a，7b和11a，lib可以具有除六邊形外的任何幾何形狀的截面。當蜂窩單元7a，7b和11a，lib因此形成與截面形狀無關的所謂的蜂窩結構時，所述蜂窩單元7a，7b和11a，lib被稱為“展開的”。當所述單元7a，7b和11a， lib呈片狀，即非蜂窩形狀時，所述蜂窩單元7a，7b和11a，lib被稱為“未展開的”。如圖1所示，塊體A的蜂窩芯體單元7a和連接單元Ila的截面例如能夠小于塊體 B的蜂窩芯體單元7b和連接單元lib的截面，以滿足由制造者提出的聲學約束條件或和/ 或機械約束條件。優(yōu)選地，蜂窩連接單元11a，lib和芯體單元7a，7b由金屬、合金或復合材料制成， 以利于蜂窩芯體單元7a，7b和連接單元11a，lib的制造，并使連接單元11a，lib具有良好的強度。構成內(nèi)表層3的材料能夠由金屬材料(如鋁或鈦)或纖維制成，構成外表層4的材料能夠是金屬材料(如鋁或鈦)或多層復合材料。如圖1所示的結構板1為吸音板。在此情形下，內(nèi)表層3包括孔15，該孔15位于蜂窩芯體單元7a，7b和連接單元11a，lib的對面。這樣，該結構板1用于吸收渦輪噴氣發(fā)動機運轉而產(chǎn)生的令人厭煩的聲音。在如圖2所示出的替代方案中，結構板101是根據(jù)本發(fā)明的雙層板，包括兩層具有蜂窩芯體的塊體，分別由塊體A，B和A’，B’組成。所述層使用已知手段組合到一起，并夾在內(nèi)表層103和外表層104之間(與圖1中的類似)。構成結構板101的其他元件與圖1中所示的結構板1的那些元件相同，相應的附圖標記也相同。根據(jù)一個替代實施例，可以獲得包括層數(shù)大于2 (尤其大于或等于3)的多層蜂窩芯體塊的結構板。在該雙層板中，一方面采用一個或多個連接區(qū)113將蜂窩芯體塊A，B連接在一起， 另一方面采用一個或多個連接區(qū)113將蜂窩芯體塊A’，B’連接在一起。類似于如圖1和圖2中所示的板1和101的吸音板的工作原理本身是已知的；板 1，101用于安裝到飛行器機艙的內(nèi)壁上，以使內(nèi)表層3，103被置于位于所述機艙中的發(fā)動機的對面。該發(fā)動機發(fā)出的噪音通過位于內(nèi)表層3，103的孔15穿透蜂窩單元A，B，并在這些構成聲諧振器的蜂窩芯體單元7a，7b和連接單元11a，lib內(nèi)振動，從而可以耗散聲能，進而降低噪聲級別。為了改進吸音性能，可以在結構板101的具有蜂窩芯體A，B和A’，B’的兩層塊體間應用穿孔的表層(也稱為隔板)，以使塊體A’和B’的蜂窩芯體單元7a’，7b’和連接單元11a’，lib’也構成聲諧振器。如圖3和圖4所示，在本發(fā)明結構202中，蜂窩連接單元Ila和lib具有至少一個能夠形成連接區(qū)213的附加壁201a和201b。蜂窩芯體塊A和B通過至少一個連接區(qū)213連接，該連接區(qū)213通過對兩個彼此疊加且來自屬于不同側部9a和9b (見圖3和圖4)的蜂窩連接單元1 Ia和1 Ib的附加壁201a 和201b進行穿孔而形成。本發(fā)明上下文中使用的穿孔使得可以在該連接區(qū)形成空腔。穿孔能夠以相對于基本上彼此疊加的附加壁201a和201b的任何角度進行，只要所述角度適于使得附加壁201a和201b的穿孔有效進行即可。在圖3和圖4所示的實施例中，相對于基本上疊加的附加壁201a和201b的穿孔角基本等于90°。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，將附加壁201a和201b展開以獲取較好的重疊效果。這樣， 可改善并利于穿孔。根據(jù)一個替代實施例，附加壁201a和201b未展開，特別是當所述壁沿“帶狀”方向203形成，該方向對應于蜂窩芯體塊A，B在展開前(見圖3)的方向時?！罢归_”方向204 對應于一個垂直于帶狀203方向的方向(見圖3)?！罢归_”方向204通常可以形成被稱為 “展開的”蜂窩單元7a，7b和11a，lib,即蜂窩結構。附加壁201a和201b基本上是平坦的或微曲的。優(yōu)選地，附加壁201a和201b的長度大于穿孔直徑，且小于或等于蜂窩芯體的蜂窩單元的邊長。附加壁的長度可以基本相同或不同。圖3和圖4所示的實施例中，穿孔是在具有特定結構的蜂窩芯體塊A和B上進行的。特別地，附加壁201a和201b安裝在由蜂窩連接單元11a，lib形成的六邊形的邊緣上。 根據(jù)一個替代實施例，附加壁201a和201b能夠被設置在蜂窩連接單元11a，lib的一側或邊緣上。根據(jù)另一實施例，蜂窩單元具有兩個或更多個附加壁201a，201b。在圖4所示實施例中，穿孔附加壁201a和201b具有孔220，該孔通過打孔機刺穿
6形成且由周界221環(huán)繞。圖4所示情形中，周界221基本呈漏斗狀。該周界221能夠通過本領域技術人員公知的打孔機獲得。該周界能夠是或多或少自折疊的，以形成如圖5所示的鉤321。這樣的彎曲周界321，例如可以由與可以將周界221彎曲的附加尖端部件相關的打孔機獲得。圖5所示的彎曲周界的存在使連接區(qū)的機械強度更好。附加壁201a和201b的覆蓋方向可以是有規(guī)律的。因此，有規(guī)律地，屬于蜂窩連接單元lib (屬于其中一個塊體B)的附加壁201b，能夠系統(tǒng)地至少部分地覆蓋屬于蜂窩連接單元lla(屬于另一塊體A)的附加壁201a(見圖3)。根據(jù)一個替代實施例，附加壁201b基本覆蓋附加壁201a，或者可選地，附加壁201a基本覆蓋附加壁201b。根據(jù)另一替代實施例， 附加壁的覆蓋方向是沒有規(guī)律的(見圖6)。此外，穿孔可以沿單個方向進行，或交替地沿一個方向然后沿另一個方向進行，或者無規(guī)律地沿一個方向然后沿其他方向進行(見圖7)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，制造蜂窩芯體結構2，102和202的方法通過一種包括如下步驟的生產(chǎn)方法獲得A-在具有蜂窩芯體A，B的至少一個塊體的側部蜂窩單元11a，lib上形成至少一個附加壁201a，201b，該蜂窩芯體A，B限定環(huán)繞中央部分5a，恥的兩個側部9a，9b ；B-在屬于兩個獨立側部9a和9b的蜂窩連接單元Ila和lib上將附加壁201a， 201b至少部分疊加；C-通過對經(jīng)由穿孔裝置疊加的附加壁201a，201b進行穿孔來將蜂窩芯體塊A，B連接起來，以形成根據(jù)本發(fā)明的蜂窩芯體結構2，102和202。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，在步驟A中，附加壁201a，201b通過基本上橫向地切割具有蜂窩芯體A，B的塊體、以及展開的蜂窩連接單元11a，lib和/或芯體單元7a，7b形成，即這些壁基本是展開的以形成蜂窩結構。在一個替代實施例中，附加壁201a和201b無論是否展開都被固定在連接單元11a，lib上。根據(jù)另一替代實施例，附加壁201a和201b在蜂窩連接單元Ila和lib形成期間形成，且無論蜂窩連接單元Ila和lib是否是展開的。根據(jù)另一實施例，在步驟B中，當蜂窩連接單元11a，lib和/或芯體單元7a，7b未展開時將附加壁201a，201b疊加，該疊加能夠通過手動或自動完成。根據(jù)一個實施例，在步驟C中，穿孔裝置為打眼鉗。根據(jù)本發(fā)明的方法還可包括附加的步驟D，在該步驟D中根據(jù)本發(fā)明的結構板可通過如下方式形成將穿孔的或未穿孔的內(nèi)表層3，103和外表層4，104應用且固定到本發(fā)明的結構2，102和202上。該固定可以通過使用任何本領域技術人員已知的任何手段，特別是通過粘合。也可以在進行步驟D前將兩個相同或不同的結構2，102，202疊加。在這種情況下，可以將隔板應用且固定在根據(jù)本發(fā)明的如此疊加的兩個結構之間。該固定可以使用本領域技術人員已知的任何手段，特別是通過粘合。
權利要求
1.一種用于噴氣發(fā)動機機艙的結構板(1 ；101)的蜂窩芯體結構0;102;202)，所述蜂窩芯體結構包括至少一個具有蜂窩芯體(A，B)的塊體，所述蜂窩芯體具有中央部分(5a， 5a',5b,5b')和至少兩個側部(9a，9a，，9b，％，)，所述中央部分具有蜂窩芯體單元(7a, 7a’，7b，7b’)，每個側部包括多個蜂窩連接單元(11a，11a’，11b，lib’)，至少一部分所述蜂窩連接單元(11a, IlaMlb, lib')具有至少一個附加壁(201a, 201b)以形成連接，其特征在于，所述蜂窩芯體塊(A，B)通過至少一個連接區(qū)(13 ；113 ；213)連接，所述連接區(qū)(13 ； 113；213)通過對彼此疊加且由屬于不同側部(9a，9b)的蜂窩連接單元(lla，llb)提供的兩個附加壁(201a，201b)進行穿孔而形成。
2.如前述權利要求所述的結構0;102;202)，其特征在于，所述附加壁(201a，201b) 是展開的。
3.如權利要求1或2所述的結構O；102 ；202)，其特征在于，所述附加壁(201a，201b) 的長度大于穿孔的直徑而小于或等于所述蜂窩芯體的蜂窩單元的邊的長度。
4.如前述權利要求中任一項所述的結構0;102;202)，其特征在于，所述蜂窩連接單元(11a,IlaMlb,lib')和所述蜂窩芯體單元(7a，7a，，7b，7b，)由金屬、合金或復合材料制成。
5.如前述權利要求中任一項所述的結構0;102;202)，其特征在于，所述蜂窩芯體結構包括具有限定多個連接區(qū)(13 ；113 ；213)的蜂窩芯體的多個塊體(A，B)。
6.如權利要求1到4中任一項所述的結構O；102 ；202)，其特征在于，該結構含具有連接到其上的一個蜂窩芯體塊。
7.一種用于渦輪噴氣發(fā)動機機艙的結構板(1 ；101)，其特征在于，該結構板包括至少一個如前述權利要求中任一項所述的蜂窩芯體結構O ； 102 ；202)。
8.如前述權利要求所述的板(1；101)，其特征在于，該板是吸音板。
9.一種包括如權利要求7或8所述的結構板(1 ；101)的噴氣發(fā)動機機艙。
10.一種制造如權利要求1到6中任一項所述的蜂窩芯體結構O ； 102 ；202)的方法， 其特征在于，該方法包括如下的步驟A-在具有蜂窩芯體的至少一個塊體(A，B)的側部蜂窩單元(11a, IlaMlb, lib')上形成至少一個附加壁OOla，201b)，所述蜂窩芯體限定環(huán)繞著中央部分(5a，fe，Jb，5b，) 的兩個側部(9a，9a，，9b，9b，)；B-在屬于兩個獨立側部(9a，9b)的蜂窩連接單元(11a，lib)上將所述附加壁QOla， 201b)至少部分疊加；C-通過對經(jīng)由穿孔裝置疊加的附加壁(201a，201b)進行穿孔來將所述蜂窩芯體塊(A， B)連接起來，以形成所述蜂窩芯體結構O ； 102 ；202)。
11.如前一權利要求所述的方法，其特征在于，在步驟A中，所述附加壁通過基本上橫向切割具有蜂窩芯體的塊體形成，其中蜂窩單元是展開的。
12.如權利要求10或11所述的方法，其特征在于，在步驟B中，當所述蜂窩連接單元 (11a，lib)和/或芯體單元(7a, 7b)未展開時，將所述附加壁(201a, 201b)疊加。
13.如權利要求10到12中任一項所述的方法，其特征在于，在步驟C中，所述穿孔裝置是打眼鉗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于噴氣發(fā)動機機艙的結構板的蜂窩芯體結構(202)，所述蜂窩芯體結構包括至少一個具有蜂窩芯體(A，B)的塊體，所述蜂窩芯體具有中央部分(5a，5b)和至少兩個側部(9a，9b)，所述中央部分具有蜂窩芯體單元(7a，7b)，每個側部包括多個蜂窩連接單元(11a，11b)，至少一部分所述蜂窩連接單元(11a，11b)具有至少一個附加壁(201a，201b)以形成連接，所述蜂窩芯體塊(A，B)通過至少一個連接區(qū)(213)連接，所述連接區(qū)(213)通過對彼此疊加且由屬于不同側部(9a，9b)的蜂窩連接單元(11a，11b)提供的兩個附加壁201a和201b進行穿孔而形成。本發(fā)明還涉及一種包括該結構(202)的結構板和機艙，以及一種該結構(202)的制造方法。
文檔編號G10K11/172GK102300703SQ201080006343
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權日2009年2月5日
發(fā)明者約翰·穆蒂埃, 貝特朗·德若約, 賽里·德尚 申請人:埃爾塞樂公司