本發(fā)明涉航空設(shè)備領(lǐng)用，尤其涉及用于航空發(fā)動機(jī)噪聲控制的吸聲復(fù)合結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動機(jī)風(fēng)扇噪聲是飛機(jī)噪聲的主要來源，可以通過在發(fā)動機(jī)入口、壁面等部位放置聲襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。傳統(tǒng)聲襯主要采用微穿孔板-蜂窩空腔-背板結(jié)構(gòu)，是一種單自由度聲襯，以及由此發(fā)展出來的雙自由度聲襯甚至三自由度聲襯，原理都是利用亥姆霍茲共振吸收單頻噪聲。然后，這類傳統(tǒng)聲襯結(jié)構(gòu)受限于穿孔率有限、聲襯結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)共振頻率固定等因素，導(dǎo)致這類聲襯吸聲降噪頻率范圍較窄，盡管雙自由度、三自由度聲襯可以一定程度增大吸聲降噪頻率范圍，但是同時增大了聲襯的重量和尺寸。此外由于傳統(tǒng)聲襯結(jié)構(gòu)的蜂窩芯是由具有正泊松比值的正六邊形蜂窩構(gòu)成，在曲面一體成型的制造過程中，容易出現(xiàn)馬鞍型形變，從而影響聲襯整體的聲學(xué)性能以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，特別是對于應(yīng)用于小直徑的小型公務(wù)機(jī)短艙上的聲襯來說，更容易面臨這個問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述背景技術(shù)所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，結(jié)合梯度填充的多孔吸聲材料，拓寬吸聲降噪的頻譜范圍，同時通過半內(nèi)凹六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)改善復(fù)合結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和維持其穩(wěn)定聲學(xué)性能。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、提供一種航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括背板，所述背板用于提供聲學(xué)硬壁環(huán)境；蜂窩芯，所述蜂窩芯由半內(nèi)凹六邊形蜂窩構(gòu)成，蜂窩芯與所述背板的一側(cè)固定連接；多孔吸聲材料，所述多孔吸聲材料靠近所述背板分三段按照密度逐漸變小梯度填充在所述蜂窩芯內(nèi)，三段填充厚度保持一致為所述蜂窩芯高度四分之一，總填充高度為所述蜂窩芯高度的四分之三；穿孔板，所述穿孔板表面穿孔，所述穿孔板的一側(cè)面與所述蜂窩芯的另一側(cè)面固定連接。

4、進(jìn)一步的，所述穿孔板的表面穿孔為圓形，大約每三個圓孔對應(yīng)一個所述蜂窩芯單孔，所述圓孔的面積約為所述蜂窩芯單孔面積的3-4％。

5、進(jìn)一步的，所述穿孔板的厚度小于等于1毫米。

6、進(jìn)一步的，所述穿孔板由互相交織的纖維構(gòu)成，且所述纖維用熱塑性樹脂進(jìn)行預(yù)浸漬，纖維的經(jīng)線或緯線方向與航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道氣流方向相同。

7、進(jìn)一步的，所述蜂窩芯由nomex制造成。

8、進(jìn)一步的，所述蜂窩芯由半內(nèi)凹六邊形構(gòu)成，每個蜂窩孔與相鄰的其他六個蜂窩孔共享邊。

9、進(jìn)一步的，所述多孔吸聲材料由石墨烯海綿構(gòu)成。

10、進(jìn)一步的，所述多孔吸聲材料靠近所述背板按密度從大到小梯度填充在所述蜂窩芯內(nèi)，靠近所述背板處的多孔吸聲材料密度最大，密度優(yōu)選分別為9mg/cm3、4mg/cm3和2mg/cm3。

11、進(jìn)一步的，所述多孔吸聲材料分三段按照密度從大到小填充，每一段的填充高度為所述蜂窩芯高度的四分之一，所述多孔吸聲材料與所述背板連接。

12、進(jìn)一步的，所述背板由互相交織的纖維制成，且所述纖維用熱塑性樹脂進(jìn)行預(yù)浸漬，纖維的經(jīng)線或緯線方向與航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道氣流方向相同。

13、進(jìn)一步的，所述背板的厚度小于等于0.5毫米。

14、本發(fā)明的有益效果如下：

15、(1)本發(fā)明的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)為多孔吸聲材料填充穿孔板-蜂窩復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述多孔材料按密度變化梯度填充在蜂窩芯內(nèi)，并在所述蜂窩芯腔體內(nèi)留出空隙，距離所述穿孔板有一定距離，所述多孔吸聲材料作為一種流阻率梯度變化的多孔材料極大地提高了對高頻段噪聲的吸收能力，有助于在保證所述航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)在目標(biāo)單音噪聲頻率處有較高吸聲系數(shù)的同時，拓寬整體復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸聲頻率范圍。

16、(2)蜂窩芯由半內(nèi)凹六邊形蜂窩構(gòu)成，為零泊松結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)聲襯結(jié)構(gòu)使用的正六邊形蜂窩具有更優(yōu)異的面內(nèi)力學(xué)性能，在彎曲應(yīng)力作用下，可以避免出現(xiàn)正六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的馬鞍型形變。所述蜂窩芯的內(nèi)凹六邊形蜂窩構(gòu)型可以通過抑制非變形方向上的泊松比效應(yīng)，避免了蜂窩芯單元結(jié)構(gòu)的畸變，保證了聲學(xué)性能的穩(wěn)定，同時為所述穿孔板提供足夠的面外剛度去承載氣動載荷。

17、(3)利用本發(fā)明的方法得到的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，通過改變填充多孔吸聲材料的密度梯度和填充高度h-h1，穿孔板穿孔直徑d及穿孔板厚度t，可在寬頻范圍內(nèi)調(diào)節(jié)吸聲峰值對應(yīng)的頻率、平均吸聲系數(shù)及吸聲頻率范圍。

技術(shù)特征：

1.一種航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于：包含，

2.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述穿孔板(4)的表面穿孔為圓形的孔，所述圓形孔每三個對應(yīng)一個蜂窩芯單孔，所述圓形孔(5)的面積為蜂窩芯單孔面積的3-4％。

3.如權(quán)利要求2所述的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述穿孔板(4)的厚度小于等于1毫米。

4.如權(quán)利要求2所述的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述穿孔板(4)由相互交織的纖維構(gòu)成，且所述纖維用熱塑性樹脂進(jìn)行預(yù)浸漬，相互交織的纖維經(jīng)線或者緯線方向與航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道氣流方向相同。

5.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述蜂窩芯(2)由nomex制造成。

6.如權(quán)利要求5所述的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述蜂窩芯(2)由半內(nèi)凹的六邊形蜂窩構(gòu)成，區(qū)別于傳統(tǒng)正六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)構(gòu)成的蜂窩芯，每個內(nèi)凹六邊形蜂窩單元與周圍其他六個內(nèi)凹六邊形蜂窩單元相鄰，有共用邊。

7.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述多孔吸聲材料(3)填充在所述蜂窩芯(2)內(nèi)，從靠近所述背板(1)處開始填充，填充高度為四分之三所述蜂窩芯(2)高度。

8.如權(quán)利要求7所述的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述多孔吸聲材料(3)按密度從大到小三段式梯度填充在所述蜂窩芯(2)內(nèi)，靠近所述背板(1)處填充的多孔吸聲材料(3)的密度最大，密度優(yōu)選分別為9mg/cm3、4mg/cm3和2mg/cm3，每段填充高度為所述蜂窩芯(2)高度的四分之一。

9.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述多孔吸聲材料為石墨烯海綿，其內(nèi)部均是無序多孔結(jié)構(gòu)。

10.權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述背板(1)由相互交織的纖維構(gòu)成，相互交織的纖維經(jīng)線或者緯線防線與航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道氣流方向相同。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉航空設(shè)備領(lǐng)用，尤其涉及用于航空發(fā)動機(jī)噪聲控制的吸聲復(fù)合結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。所述航空發(fā)動機(jī)吸聲降噪復(fù)合結(jié)構(gòu)包括：背板(1)；蜂窩芯(2)，不同于傳統(tǒng)正六邊形蜂窩心由半內(nèi)凹六邊形蜂窩組成；多孔吸聲材料(3)，靠進(jìn)背板處在蜂窩芯內(nèi)填充多孔吸聲材料石墨烯海綿，并按密度梯度變化三段式等高度填充，每一段的填充高度為蜂窩芯高度的四分之一；穿孔板(4)，與蜂窩芯通過膠膜粘接。本發(fā)明避免和改善了傳統(tǒng)正六邊形蜂窩芯在曲面一體成型時容易出現(xiàn)馬鞍型形變導(dǎo)致蜂窩芯變形以及抗力學(xué)沖擊能力較差的問題，同時蜂窩芯內(nèi)部梯度填充的多孔吸聲材料進(jìn)一步提高了復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸聲性能，拓寬了整個復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸聲降噪頻帶寬度。

技術(shù)研發(fā)人員：許一超,唐昆,李宜彬,徐惠彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天目山實驗室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6