[发明专利]包括折叠有序超多孔材料的声处理涂层

说明书

一种包括超材料(201)的声学处理涂层，其特征在于，所述超材料包括固体结构(210)，所述固体结构(210)包括形成折叠空腔的至少一个自由空间(211，212，213)和放置在固体结构的所述自由空间中的至少一种多孔材料。

技术领域

本发明涉及用于吸收噪声的声学处理的一般领域，并且更特别地，涉及包括用于吸收噪声的多孔材料的声学处理。

背景技术

多孔材料被用来在发动机中，并且尤其在航空器风扇中吸收宽范围的声频上的噪声。这些多孔材料的噪声吸收的低频限制与它们的厚度有关。当需要吸收低频率时，这变得相当受限。此外，显著的噪声吸收仅在多孔材料的粘性-惯性过渡频率之上是可能的，其然后将在惯性状态下起作用。该过渡频率取决于多孔材料的微结构。

新的发动机架构具有以低速旋转的风扇，这降低了待衰减的频谱的声频。实际上，风扇的转速的减小意味着风扇的叶片通过频率(BPF)的减小，这是由BPF _n＝nBΩ/60定义的，其中n是频率BPF的谐波，B是风扇的叶片的数量，并且Ω是风扇的转速。

当多孔材料的厚度大约等于声学波长的四分之一时，通常获得最小完美吸收频率。这具有需要基于多孔材料的声学处理的直接结果，所述多孔材料体积太大，并且因此与新一代航空器发动机的薄吊舱中的可用空间不相容。

因此，希望具有能够吸收低频率，同时保持紧凑和相对薄的声学处理涂层。

发明内容

本发明涉及一种包括超材料的声学处理涂层，其特征在于，该超材料包括固体结构，该固体结构包括形成折叠空腔的至少一个自由空间，以及被放置在固体结构的所述自由空间中的至少一种多孔材料。

通过使用固体结构，其中至少一种多孔材料放置在自由空间中，该自由空间形成折叠空腔，例如由螺旋体形状限定该折叠空腔，可以增加涂层内的多孔材料的长度。因此，穿过本发明的涂层的声波在多孔材料内部行进了比涂层的实际厚度更长的有效距离。这有效地衰减了声频。因此，例如当由螺旋体形状限定自由空间时，螺旋体的旋转圈数越高，有效距离越大，并且在低频率下获得完美吸收就越可能。此外，由于超材料的体积是固定的，所以螺旋体的旋转圈数越高，被声波交叉的多孔材料的面积越低。这表现为越来越细的吸收峰。

根据本发明的特定特征，折叠空腔由螺旋体限定。

根据本发明的另一特定特征，通过增材制造生产超材料。

使用增材制造以形成超材料，特别是固体结构的超材料的优点在于，能够将固体结构的几何形状(自由空间的数量、折叠空腔的数量等)精确地适配于期望衰减的频率。

根据本发明的特定特征，由以下各项生产固体结构：

-聚合物材料，例如热塑性材料PEEK(聚醚醚酮)、或热塑性聚酰亚胺PEI(聚醚酰亚胺)，其提供良好挤出的优点，并且具有改善的性能(机械强度、耐火性、耐热性等)；或

-PEEK和PEI的混合物，该混合物可以通过(例如，由碳化硅制成的)碳纤维或陶瓷纤维增强，以便增加结构的机械性能；或

-热塑性材料，诸如尼龙、ABS或聚合物PLA，其可以用或可以不用纤维(例如，碳纤维、玻璃纤维或凯夫拉(Kevlar)纤维)或甚至用粉末增强，以增加结构的强度；或

-由聚合物基体和交联剂组成的热固性材料，其可能包括玻璃珠或甚至硅石珠，以便改进磨损和侵蚀特性；或更广泛地由以下各项制成：

-钛合金金属材料，如Ti6A4IAV；或

-基于镍铬合金(Inc718)、镍铬铁钼合金(Hastelloy X)或甚至基于镍合金(Rene77)的金属材料；或

-用于增加耐热和耐腐蚀的陶瓷基金属材料；或由以下组成：

-铝合金金属材料。