Звукопоглощающая панель

Объектом настоящего изобретения является звукопоглощающая панель, устанавливаемая на уровне поверхности летательного аппарата, содержащая в направлении снаружи внутрь пористый звукоизоляционный слой, по меньшей мере, одну ячеистую структуру и отражающий или непроницаемый слой, при этом упомянутый пористый звукоизоляционный слой содержит на уровне наружной поверхности, которая может входить в контакт с аэродинамическими потоками, лист, содержащий открытые зоны (14), пропускающие звуковые волны, и сплошные зоны (16), не пропускающие звуковые волны. При этом лист звукоизоляционного слоя содержит наборы микроотверстий (18), каждый набор микроотверстий образует открытую зону (14). Наборы микроотверстий разделены между собой, по меньшей мере, одним рядом отстоящих друг от друга полос сплошных зон (16). Техническим результатом изобретения является оптимизация механических и аэродинамических характеристик. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к звукопоглощающей панели, предназначенной для установки на уровне поверхности летательного аппарата, и, в частности, звукоизоляционному слою упомянутой панели.

Для ограничения влияния звуковых воздействий вблизи аэропортов в последнее время устанавливают все более строгие нормы по снижению уровня шума.

Были разработаны технологии по снижению шума, издаваемого летательным аппаратом, в частности шума, создаваемого силовой установкой, за счет выполнения на уровне стенок каналов покрытий, предназначенных для поглощения части звуковой энергии, в частности, с использованием принципа резонаторов Гельмгольца. Как известно, звукопоглощающее покрытие, называемое также звукопоглощающей панелью, содержит в направлении снаружи внутрь пористый звукоизоляционный слой, по меньшей мере, одну ячеистую структуру и отражающий или непроницаемый слой.

Звукоизоляционный слой является пористой структурой, выполняющей функцию рассеяния и частично преобразующей акустическую энергию звуковой волны в тепло. Он содержит так называемые открытые зоны, выполненные с возможностью пропускания акустических волн, и другие так называемые закрытые или сплошные зоны, не пропускающие звуковые волны, а предназначенные для обеспечения механической прочности упомянутого слоя. Этот звукоизоляционный слой характеризуется, в частности, долей открытой поверхности, которая меняется в основном в зависимости от двигателя и компонентов, образующих упомянутый слой.

На звукоизоляционный слой влияют разные условия.

На звукоизоляционный слой, находящийся в контакте с аэродинамическими потоками, действуют сильные напряжения.

Звукоизоляционные слои описаны, в частности, в документах FR-2844304, FR-2821788.

Отверстия, выполненные в звукоизоляционном слое, создают возмущения на уровне аэродинамических потоков, проходящих на поверхности звукоизоляционного слоя, которые снижают аэродинамические характеристики летательного аппарата. Эти возмущения по существу пропорциональны сечению отверстий.

Вместе с тем, уменьшение сечения отверстий приводит к существенному увеличению количества отверстий, чтобы получить эквивалентную долю открытой поверхности. Однако увеличение числа отверстий, как правило, снижает прочность звукоизоляционного слоя и повышает стоимость изготовления.

Поэтому в настоящем изобретении предлагается звукопоглощающая панель, звукоизоляционный слой которой имеет оптимизированные механические и аэродинамические характеристики.

В этой связи объектом настоящего изобретения является звукопоглощающая панель, устанавливаемая на уровне поверхности летательного аппарата, содержащая в направлении снаружи внутрь пористый звукоизоляционный слой, по меньшей мере, одну ячеистую структуру и отражающий или непроницаемый слой, при этом упомянутый пористый звукоизоляционный слой содержит на уровне наружной поверхности, которая может входить в контакт с аэродинамическими потоками, лист, содержащий открытые зоны, пропускающие звуковые волны, и сплошные зоны, не пропускающие звуковые волны, отличающаяся тем, что лист звукоизоляционного слоя содержит наборы микроотверстий, при этом каждый набор микроотверстий образует открытую зону, при этом наборы микроотверстий разделены между собой, по меньшей мере, одним рядом отстоящих друг от друга полос сплошных зон.

Это решение является оптимальным с точки зрения аэродинамических характеристик благодаря наличию микроотверстий, и с точки зрения механических характеристик благодаря наличию сплошных зон в виде полос, которые обеспечивают восприятие усилий.

Другие отличительные признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания изобретения, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - фронтальный вид звукоизоляционного слоя в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 - вид в разрезе варианта профиля отверстий.

Были разработаны технологии по снижению шума, издаваемого летательным аппаратом, в частности шума, создаваемого силовой установкой, за счет выполнения на уровне стенок каналов покрытий, предназначенных для поглощения части звуковой энергии, в частности, с использованием принципа резонаторов Гельмгольца. Как известно, звукопоглощающее покрытие, называемое также звукопоглощающей панелью, содержит в направлении снаружи внутрь пористый звукоизоляционный слой, по меньшей мере, одну ячеистую структуру и отражающий или непроницаемый слой.

Под слоем следует понимать один или несколько слоев одинакового или не одинакового характера.

Для формирования ячеистой структуры, как правило, используют структуру в виде сот.

Для выполнения непроницаемого отражающего слоя, как правило, используют листовой металл.

Для выполнения сот и отражающего листа можно использовать разные типы материалов.

На фиг. 1 позицией 10 обозначен звукоизоляционный слой, и пунктирными линиями показаны боковые стенки 12 ячеистой структуры.

Согласно известному варианту выполнения, ячеистую структуру выполняют в виде сот.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, ячеистая структура содержит, с одной стороны, множество первых полос, называемых продольными полосами, расположенных в радиальных плоскостях, содержащих продольную ось гондолы, и, с другой стороны, множество вторых полос, называемых поперечными полосами, пересекающихся с радиальными плоскостями. Предпочтительно на уровне каждой точки пересечения с поперечными полосами каждая продольная полоса является по существу перпендикулярной по отношению к касательной к каждой поперечной полосе в рассматриваемой точке.

Основным преимуществом этого варианта выполнения является то, что в случае необходимости полосы подвергают деформации перед сборкой, и они больше не деформируются после сборки или после установки на место отражающих или звукоизоляционных слоев.

Поскольку выполненная таким образом звукопоглощающая панель имеет формы, адаптированные к формам обрабатываемой поверхности, во время установки она больше не подвергается деформации. Следовательно, соединение между ячеистой структурой и отражающим слоем или звукоизоляционным слоем не рискует быть поврежденным, и положение боковых стенок 12 каналов, ограниченных поперечными и продольными полосами, заранее хорошо известно.

Звукоизоляционный слой 10 является пористой структурой, выполняющей функцию рассеяния и частично преобразующей в тепло акустическую энергию проходящей через нее звуковой волны. Он содержит зоны, называемые открытыми зонами 14, выполненные с возможностью пропускания акустических волн, и другие так называемые закрытые или сплошные зоны 16, не пропускающие звуковые волны, а предназначенные для обеспечения механической прочности упомянутого слоя. Этот звукоизоляционный слой 10 характеризуется, в частности, долей открытых зон, которая в основном меняется в зависимости от двигателя и компонентов, образующих упомянутый слой.

Открытые зоны 14 звукоизоляционного слоя располагают в зависимости от положения боковых стенок 12 ячеистой структуры таким образом, чтобы они выходили в полости, ограниченные боковыми стенками 12, а не заходили на боковые стенки 12.

На уровне наружной поверхности, которая может входить в контакт с аэродинамическими потоками, звукоизоляционный слой 10 содержит лист, содержащий открытые зоны 14, разделенные сплошными зонами 16, при этом упомянутые сплошные зоны 16 образуют решетку, обеспечивающую восприятие усилий.

В зависимости от случаев звукоизоляционный слой может содержать только один лист или комплекс, содержащий, по меньшей мере, один лист и, по меньшей мере, один элемент из тканого или нетканого материала.

Согласно изобретению, сплошные зоны 16 образуют, по меньшей мере, один ряд отстоящих друг от друга полос, ограничивающих открытые зоны 14. Согласно варианту выполнения, сплошные зоны 16 образуют полосы, а именно первый ряд полос, расположенных в первом направлении, и второй ряд полос, расположенных во втором направлении, пересекающемся с первым направлением (по существу перпендикулярно в представленном примере), при этом полосы каждого ряда отстоят друг от друга таким образом, чтобы ограничивать открытые зоны 14. Полосы, образующие сплошные зоны 16, расположены напротив боковых стенок 12. В варианте можно предусмотреть более двух рядов полос.

Предпочтительно ширина полос сплошных зон не превышает наименьшего из следующих значений:

- 10 мм;

- 30% ширины открытых зон 14.

Сплошные зоны 16 выполнены с возможностью обеспечения конструктивной функции и восприятия усилий, в частности, в первом направлении и во втором направлении. Согласно вариантам, сплошные зоны 16 можно использовать для выполнения контура борьбы с обледенением при помощи горячего воздуха или электрического типа.

Согласно изобретению, открытые зоны 14 содержат множество микроотверстий 18, наибольший размер которых меньше 2 мм и предпочтительно меньше 1,2 мм.

Согласно изобретению, лист звукоизоляционного слоя содержит наборы микроотверстий 18, при этом каждый набор микроотверстий образует открытые зоны 14, при этом наборы микроотверстий отделены друг от друга, по меньшей мере, одним рядом отстоящих друг от друга полос сплошных зон 16.

Согласно варианту выполнения, микроотверстия 18 имеют вытянутые формы, наибольший размер которых ориентирован в направлении 20 потоков, проходящих на уровне поверхности звукоизоляционного слоя. Этот вариант позволяет повысить эффективность микроотверстий 18.

Предпочтительно микроотверстия 18 выполнены в несколько линий в одной открытой зоне и расположены в шахматном порядке от одной линии к другой.

Согласно варианту выполнения, микроотверстия 18 имеют профиль, расширяющийся, по меньшей мере, на уровне поверхности. Согласно варианту выполнения, микроотверстия имеют профиль, показанный на фиг. 2. Так, сечение микроотверстия 18 имеет профиль Х-образной формы, содержащий меньшее сечение, которое расширяется в обе стороны и выходит на поверхность в виде более широких сечений. Этот тип профиля представляет интерес для обеспечения аэродинамических функций.

Звукоизоляционный слой может содержать отверстия или микроотверстия, выполненные с возможностью установления сообщения между внутренним объемом ячеек ячеистой структуры с наружным пространством, при этом некоторые отверстия или микроотверстия предназначены для акустической обработки, а другие - для обработки льда.

Предпочтительно, по меньшей мере, отверстия или микроотверстия, предназначенные для обработки льда, являются наклонными и не перпендикулярны к наружной поверхности звукоизоляционного слоя, что позволяет выводить горячий воздух ламинарно на уровне обрабатываемой наружной поверхности. Эта конфигурация позволяет также снизить риск закупоривания отверстий (или микроотверстий), в частности, по причине загрязнения.

Согласно первому варианту выполнения, микроотверстия 18 выполняют путем перфорирования при помощи электронного пучка, либо непрерывным импульсным способом, либо многоимпульсным способом ударного типа или долбления.

Согласно другому варианту выполнения, отверстия на уровне звукоизоляционного слоя можно выполнять при помощи химического травления. Вместе с тем, изобретение не ограничивается этим вариантом выполнения.

Как вариант, предварительно можно выполнить зону меньшей толщины, в частности, при помощи химического травления на уровне зон, где выполнены микроотверстия, сохраняя неперфорированные зоны более толстыми для обеспечения механической прочности.

На первом этапе накладывают трафарет, закрывающий части, не подлежащие перфорированию. Затем на поверхность наносят травильный раствор, который напротив зон, не защищенных трафаретом, в ходе электрохимического процесса растворяет металл и создает отверстия. Предпочтительно перфорируемый лист погружают в травильный раствор.

Предпочтительно лист является металлическим и предпочтительно выполнен из титана, и травильный раствор адаптируют к материалу листа для обеспечения явления коррозии с целью получения отверстия.

Например, производственный цикл может быть следующим:

- подготовка поверхности с целью обеспечения лучшего сцепления с трафаретом и его последующего удаления путем простого отслаивания,

- установка трафарета на всей поверхности,

- удаление части трафарета с целью обнажения обрабатываемых зон,

- погружение в травильный раствор,

- промывка,

- в случае необходимости, нейтрализация,

- промывка,

- сушка,

- окончательное удаление трафарета.

Преимуществом этого решения, предназначенного для выполнения отверстий, является то, что лист не подвергается локальному нагреву, как это происходит во время обработки лазерным пучком, и не происходит вырывания материала, как это происходит при обычной механической обработке.

Таким образом, это решение создает лишь остаточные и менее значительные напряжения, что позволяет увеличить срок службы детали и сократить операции технического обслуживания. За счет этого период между техническими осмотрами и операциями технического обслуживания увеличивается, что позволяет сократить время стоянки летательного аппарата на земле.

Согласно другом преимуществу, решение позволяет не деформировать деталь во время перфорирования.

Предпочтительно эту операцию обработки осуществляют на листе, уже деформированном в соответствии с формой ячеистой структуры. После этого звукоизоляционный слой соединяют с ячеистой структурой при помощи сварки.

Химическое травление может привести к захвату посторонних элементов (ионов) в кристаллическую решетку листа. Во время сборки сварочная операция приводит к повышению температуры, которое позволяет высвободить эти посторонние элементы. Следовательно, эта операция позволяет еще больше снизить остаточные напряжения.

1. Звукопоглощающая панель, устанавливаемая на уровне поверхности летательного аппарата, содержащая в направлении снаружи внутрь пористый звукоизоляционный слой, по меньшей мере, одну ячеистую структуру и отражающий или непроницаемый слой, при этом упомянутый пористый звукоизоляционный слой содержит на уровне наружной поверхности, которая может входить в контакт с аэродинамическими потоками, лист или покрытие, содержащее открытые зоны (14), пропускающие звуковые волны, и сплошные зоны (16), не пропускающие звуковые волны, отличающаяся тем, что сплошные зоны (16) образуют полосы для обеспечения конструкционной функции и восприятия усилий, причем первый ряд полос расположен в первом направлении, второй ряд полос расположен во втором направлении, пересекающемся с первым направлением, при этом полосы каждого ряда отстоят друг от друга таким образом, чтобы отделять каждую открытую зону (14), причем ширина полос сплошных зон не превышает наименьшего из следующих значений: 10 мм или 30% ширины открытых зон (14), при этом каждая открытая зона (14) содержит множество микроотверстий (18), наибольший размер которых меньше 2 мм.

2. Звукопоглощающая панель по п.1, отличающаяся тем, что микроотверстия (18) имеют вытянутую форму, наибольший размер которой ориентирован в направлении потоков, проходящих на уровне поверхности звукоизоляционного слоя.

3. Звукопоглощающая панель по п.2, отличающаяся тем, что микроотверстия (18) выполнены в несколько линий в одном наборе (14) и расположены в шахматном порядке от одной линии к другой.

4. Гондола, содержащая звукопоглощающую панель по любому из предыдущих пунктов.

5. Летательный аппарат, содержащий звукопоглощающую панель по любому из пп.1-3.