[发明专利]用在声学结构中的声波导

说明书

通过将声波导定位在声学单元格内，可以增加声学结构的带宽或声学范围。波导将单元格划分成两个声学室。这两个室使得单元格的谐振腔长度有效地增加。

本发明申请是基于申请日为2014年7月17日，申请号为201480043712.X，发明名称为“用在声学结构中的声波导”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及用来使源自具体源的噪声衰减的声学结构。更具体地说，本发明涉及提供较薄的声学结构，这些声学结构能够衰减宽范围的噪声频率，所述宽范围的噪声频率包括较低频率的噪声，诸如由飞机的发动机产生低频噪声。

背景技术

处理由特定源产生的过量噪声的最佳方式为在源处处理噪声，这得到了广泛认可。这通常通过向噪声源的结构添加声阻尼结构(声处理结构)来完成。一个特别有问题的噪声源为用在大多数客机上的喷气发动机。声处理通常合并在发动机进口、短舱和排气结构中。这些声处理包括声谐振腔，这些声谐振腔包含具有数百万个孔的较薄的声学材料或栅格，对由发动机产生的声能产生声阻抗。

蜂窝已经成为用于在飞机和航空运载工具中使用的受欢迎的材料，因为它较坚固且重量轻。对于诸如发动机短舱的声应用场合，声学材料被添加到蜂窝结构，使得蜂窝单元格在远离发动机定位的端部处在声学上封闭并且在离发动机最近的端部处由多孔覆盖件覆盖。以这种方式用声学材料封闭蜂窝单元格，产生一种提供对噪声进行衰减、阻尼或抑制的声谐振腔。声学隔板也通常位于蜂窝单元格的内部以便为谐振腔提供附加噪声衰减性质。

声学工程师面对的基本问题是，将短舱做得尽可能薄且重量轻，同时在由喷气发动机产生的噪声的整个范围内，仍然提供对声波频率的充足的抑制或阻尼。该基本设计问题因如下事实而复杂化：更新型的大型喷气发动机的趋势是产生更低频率的附加噪声。新发动机设计趋向于使用以更慢的速率产生更多旁通空气的更少的风扇叶片。这导致产生频率更低的发动机噪声。

给定的蜂窝单元格或谐振腔阻尼的噪声的具体频率直接涉及单元格的深度。一般而言，随着噪声频率降低，单元格的深度必须增加以便提供充足的阻尼或抑制。具有量级在1英寸以下的单元格深度的较薄的短舱对于吸收由喷气发动机产生的高频率范围而言是充足的。然而，为了吸收由更新喷气发动机产生的更低的频率，需要更深的声学单元格或谐振腔。

解决吸收低频率喷气噪声的一个方法是简单地构建具有更深单元格的短舱。然而，这导致短舱的大小和重量的增加，这与提供尽可能薄且重量尽可能轻的短舱设计目的相反。此外，特别是对于短舱的大小和重量为主要工程设计考虑的更大的飞机发动机，吸收低频噪声所需的短舱重量和大小上的增加，可能是不能接受的。

另一种方法涉及将相邻单元格在声学上连接在一起，用以增加组合后单元格的有效声学深度。该方法确实提供较低频率吸收；然而，在任意给定的结构中，由于多个单元格组合而形成单个声学单元格，所以有效的声学单元格的数量减小。在美国专利申请No.13/466,232中详细地描述了为增加低频率声吸收而进行的单元格的声学互连。

目前，需要设计发动机短舱和其它声学结构，其中，在不增加短舱声学结构的厚度或重量的情况下，该声学结构能够抑制更宽范围的噪声频率。

发明内容

根据本发明，发现短舱或其它类型的声学结构的带宽或声学范围能够通过将声波导定位在声学单元格内而增加，声波导将单元格划分成两个声学室。这两个室使得单元格的谐振腔长度有效地增加。结果，短舱或其它声学结构可以被制成为能够吸收较低的噪声频率而不增加短舱中单元格的厚度或数量。

本发明总体上涉及一种声学结构，特别是涉及用于飞机发动机的短舱。根据本发明的声学结构包括蜂巢，该蜂巢具有定位成离噪声源最近的第一边缘和定位成远离噪声源的第二边缘。蜂巢包括多个声学单元格，其中每一个声学单元格具有多个壁，所述多个壁在蜂巢的第一边缘与第二边缘之间延伸。隔音器位于每个声学单元格的第二边缘处以形成声学谐振腔，声学谐振腔的深度等于在蜂巢的第一边缘与隔音器之间的距离。