一种阻尼消音结构的制造方法，由该方法获取的阻尼消音结构及使用该结构的衬垫的制作方法

专利名称：一种阻尼消音结构的制造方法，由该方法获取的阻尼消音结构及使用该结构的衬垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种结合多个层的阻尼消音结构的实现方式，能够制成 一种尤其适用于飞行器发动机机舱表面的消音处理衬垫，来降低安置在 上述发动机机舱内的涡轮喷气发动机发出的噪音。
背景技术：
飞行器的推进装置包括一个发动机机舱，其中以基本同心方式安装 一个动力装置，以驱动装配在其主轴上的进气装置。发动机机舱有一个内腔壁，其形成了前端的进气道，进入气流的第 一部分被称作主气流，其穿过动力装置来参与燃烧，第二部分气流被称 作次气流，其被进气装置引导进入到由发动机机舱的内腔壁和动力装置 的外腔壁所确定的环形管道中。推进装置发出的噪音一方面包括喷气噪音，即多种气流混合在管道 外形成的声音和燃烧废气的声音，另一方面还包括内部产生的噪音，该 内部噪音由进气装置、压缩机、涡轮机以及燃烧时产生并在管道内部传 播。为了限制机场周边噪音污染的危害，国际标准对噪音源的限制越来 越严格。已经开发出某些技术来降低内部噪音，主要是在管道的管壁上放置 消音衬垫来吸收部分声能，尤其可以使用亥姆霍兹共鸣器的原理来进行 消音。众所周知，这种消音衬垫也被称作消音板，从外向内包括一个多 孔阻尼消音层、 一个蜂窝结构和一个反射层。所述层为 一层或多层同种性质或非同种性质的材料制成。 多孔阻尼消音结构是一种有耗散作用的多孔结构，它把通过该结构 的声波声能部分地转换成热能。该消音结构具有一些可以使声波通过的称为开口区的区域，还有一些不容许声波通过但旨在确保上述层的机械 阻尼的称为关闭区或实心区的其他区域。该阻尼消音层的主要特点是开 口面积比主要根据发动机以及构成上述层的组分而变化。通常，阻尼消音结构有至少一个多孔层和至少一个加强结构。多孔层应能做线性消音处理，并且将噪音波陷波(pi6ger)到由蜂窝 结构形成的亥姆霍兹单元内。根据一种实施方式，多孔层是一种金属线织物，尤其是业内人士熟 识的不锈格状物。这类织物的好处在于它有很强的机械阻尼，优于合成材料的强度， 即使它的厚度很薄，在约十分之一至十分之二毫米之间。非常需要这种大的机械阻尼，因为该织物覆盖的表面直接与空气动 力气流接触，有可能受到硬物的沖击，例如砂粒，小石头，或者受到冰 块或可能吸入的鸟类的撞击，撞击时的速度可能产生破坏作用。该金属线织物的另 一 个优点是雷电的良好导电体。上述加强结构由复合材料板或金属板制成，其中布满截面或大或小 的孔洞。根据一种实施方式，加强结构由带长圓形、圆形穿孔的板材制 成。作为变例，板材上可以有直径约为0.05至1.2毫米的微型穿孔。最好采用金属的加强结构和金属緩冲织物，因为它们能够获得必需 的且较强的机械阻尼，尤其是消音阻尼结构处在极其至关重要的区域时， 比如，发动机机抢进气道的前缘部位。另外，这些金属构件有良好的热扩散性，改善了发动机机舱进气道 部位必须的防冰处理效果。采用粘接(collage)方式来组合多孔层和加强结构能够获得一个平 滑的表面和较好的空气动力性能，与过去的其他固定方式相比，例如铆 固、螺栓或类似的方法，粘接方法不会大量增加机载质量。另外粘接可 以把不同的材料，不同厚度的构件组合在一起，从而获得一个较好的应 力分配。根据一种实施方式，人们采用了热稳定的热塑性树脂，例如聚醚酰 亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA) 和聚对苯二曱酸乙二酯(PET)同族系列中的一种，它能够长时间承受300。C至400。C之间的温度而状态完好无损。
以本申请人名义申请的专利FR-2.826.168描述了阻尼消音层的实施 方式。
组合各构件之前，加强结构要被穿孔或形成微型穿孔，然后进行清 洁和准备工作，以便粘胶能正确地附着在上述加强结构上。
随后，在备好的加强结构和多孔层之间覆上一层厚度恒定，在低温 时不粘接的胶膜。胶膜最好根据加强结构的开口区分割开，以防把上述 开口区粘住，或者密封开口区处作为多孔层使用的织物网眼。
根据需要，可选择性地制作或折叠(pli6s)这些构件。
随后，加热不同的构件从而活化粘胶并压实这些构件。冷却后，就 得到了 一个由加强结构和多孔层形成的阻尼组件。当整个加强结构表面 上涂抹一层薄薄的厚度恒定的粘剂时，这种组件更加坚固。
尽管在实施消音緩沖结构时尽可能考虑细致，结果不尽人意，理由 如下
由于两个待组合的构件不再是平坦的，粘剂的厚度可以从几厘米到 一毫米的范围内变化，导致加强结构和多孔层之间连接的非均匀性，增 加了严重分层的风险。
此外，多余的粘胶倾向于流入多孔层的开孔区或微型穿孔区，这样 会堵住用作多孔层的织物网眼，大大降低了消音处理的功效。
最后，由于待组合的构件有复杂的外形，要使上述胶膜和上述加强 机构开口区之间配合得当，胶膜的切割，以及它对应于加强结构的定位
在操作中更加困难。

发明内容
因此，本发明旨在消除现有技术的缺陷，提出一种阻尼消音结构的 实施方法，以改善上述结构中各构件的粘合性，并且不改变上述结构的 消音緩冲特性。
为此，本发明涉及一种阻尼消音结构的实施方法，该阻尼消音结构 能够应用到蜂窝结构上，从而获得一种消音衬垫。上述阻尼消音结构有 至少一个多孔层和至少一个加强结构，它们被粘接组合，其特征在于在上述至少 一 个加强结构上涂覆无定形的粘胶；对涂覆无定形粘胶后的 加强结构进行穿孔或形成微型穿孔；紧贴着涂覆有无定形粘胶的加强结 构的表面放上至少一个上述的多孔层。
粘胶的无定形性质允许温度的连续上升和连续冷却而不改变上述粘 胶的特性，这样能够使组合工作逐一进行，限制了堵塞加强结构的开口 区上多孔层网眼的风险，确保了粘胶的恒定厚度和最佳粘接。


下面将结合附图仅通过举例的方式对本发明的其他特性和优点进行 描述，其中，
-图1是飞行器推进装置的透视-图2是依照本发明第一可选方式的发动机机舱进气道的纵向剖面
-图3是依照本发明另一变例的发动机机舱进气道的纵向剖面图； -图4A是依照本发明第一变例的消音衬垫的剖面图； -图4B是依照本发明第二变例的消音衬垫的剖面图； -图4C是依照本发明第三变例的消音衬垫的剖面图； -图5A是根据在加强结构上设置孔洞的第一布局的阻尼消音层的 正视-图5B是根据在加强结构上设置孔洞的另一布局的阻尼消音层的正 S见图；以及
具体实施例方式
现在描述的本发明适用于飞行器推进装置的进气道。然而，本发明 可应用于飞行器上已经进行过消音处理的各个不同部位，例如机翼的前 缘部位或者任何必须承受高温的部位，比如发动机的附近或发动机叶片 附近的部位
在后面的说明中，无论是霜还是冰，是指各种性质、各种结构及厚 度的水和霜。图1示出一个飞行器的推进装置IO，其通过支撑杆12连接在机翼下。 然而，这个推进装置还可以连接到飞行器的其他区域。
该推进装置包括一个发动机机舱14,其中有大致以同心方式装配的 动力装置，以驱动安装在主轴16上的进气装置。发动机机舱的纵轴由参 考数字18标识。
发动机机舱14有一个内腔壁20，其限定了前端为进气道22的管道。 进入气流的第一部分被称作主气流，它穿过动力装置来参与燃烧；第二 部分气流被称作次气流，其被进气装置引导进入一条由发动机机舱的内 腔壁20和动力装置的外腔壁形成的环形管道中。
进气道22的顶部24大致形成一个环状体，该环状体沿着一个与纵 轴18基本垂直的平面延伸，如图2所示，或者不垂直于纵轴延伸，但其 顶部处于12点钟略微向前的位置上，如图3所示。当然，也可以考虑其 他形式的进气道。
在后面的说明中，所谓的空气动力面，就是指与空气动力气流接触 的飞行器的蒙皮面。
为了限制噪音污染的危害，已经在空气动力面上采用了消音村垫26 来吸收部分声能，尤其可以利用亥姆霍兹共鸣器的原理在空气动力面进 行消音。众所周知，这个消音衬垫同样被称作消音板，其从内向外包括 一个反射层28,至少一个蜂窝结构30和一个阻尼消音结构32,如图4A 至4C所示。
作为变例，消音衬垫26可以有多个被称作隔膜(septum)的阻尼消 音结构的蜂窝结构。
根据一些变例，消音衬垫可以在第二管道的表面上延伸直至前端， 并且覆盖住前缘，或者发动机机抢的进气道唇口以及外表面的一部分， 如图2和图3所示。
根据一种实施方式，反射层28可以是金属板形式或者是至少一层在 树脂基质中浸泡过的编织纤维或非编织纤维所构成的 一 种薄膜形式。
蜂窝结构30可以是金属或复合材料制成的蜂窝状，比如， 一种被称 作NidaNomex的商用蜂窝结构。作为变例，蜂窝结构可以由其它方式获 取，比如，通过组合相互交叉的条带，使得在它们的每个端部形成开口
8单元。
反射层28和蜂窝结构30不再详细介绍，因为业内人士均了如指掌。
阻尼消音层32有至少一个具有耗散作用的多孔结构，其将通过该结 构的声波的部分声能转换成了热能。
根据一种实施方式，阻尼消音结构32有至少一个多孔层34和至少 一个加强结构36,该加强结构赋予阻尼消音结构所需的机械性能。
根据图4A所示的第一变例，阻尼消音结构32可以有一个夹在蜂窝 结构和加强结构36之间的多孔层34。
根据图4B所示的第二变例，阻尼消音结构32可以有一个夹在两个 加强结构36之间的多孔层34。
根据图4C所示的另一个变例，阻尼消音结构32可以有一个夹在蜂 窝结构30和多孔层34之间的加强结构36。
多孔层34可以是金属织物形式，比如，金属丝网。根据一种实施方 式，消音緩沖织物是金属的，尤其可采用业内人士熟知的不锈格状物。
加强结构36可以是金属薄板形式，上有开孔38或微型穿孔以确保 声波通过上述加强结构。根据一些情况，加强结构可以由铝合金或钛合 金材料制成。钛合金更为可取，因为它们的强度/质量之比大，膨胀系数 小并且有抗高温性能。这样，使用钛合金的加强机构和能抵抗约为380°C 左右温度的粘胶，阻尼消音结构就能够抗高温。
加强结构36上有各种不同形状或尺寸的开孔38或微型穿孔，比如 图5A所示的集合在一起的圆形孔或图5B所示的长圆形孔。开孔38的 形状和尺寸被确定来降低气流流动的干扰，确保所需的机械阻尼，尤其 是对抗分层，以及让声波通过以便使消音村垫发挥很好的作用。
在任何情况下，阻尼消音结构32有让声波通过的所述开口区，和不 容许声波通过但旨在确保上述阻尼消音层的机械阻尼的所述关闭区或实 心区。这个阻尼消音层的特性在于它的开口面积比主要随发动机和构成 上述阻尼消音层的组分而变化。
在与多孔层组合之前，加强结构要进行一次或多次的表面处理，其 中至少为以下内容之一
-清除污迹、污染、油泥和润滑油，尤其是轧制、拔制(6tirage)过程中的污物；
-清除被吸附的层；
-清除或多或少的松脆层(自然氧化物，氢氧化物)直至发现非常 干净的棵金属；
-增强可湿性；
-增强表面粗糙度，以增加其机械附着力；
-在表面上生成一个氧化物反应层，或任何其它的坚固层，用以增 加粘胶的粘附力。
根据一种实施方式，去油之后的加强结构要进行喷砂处理。最好采 用非常细的金属碎屑，以便获取一种微晶结构。
根据本发明，使用无定形粘胶来组合加强结构和多孔层。 所谓的粘胶，就是一种能够使至少两种构件结合在一起的化学产品。 粘胶的无定形性质能够使粘胶在升温和冷却时不改变它的化学结 构，因此也就不改变它的结构特性。这个特性可以使粘接分步进行，以 确保粘接的质量。在温度变化期间，会出现物理老化现象或结构松弛现 象，这是一种专门属于无定形粘胶性能的可逆转现象，与化学老化现象 不同，化学老化会导致各层之间交联的进程不可逆转或者导致连接的断 裂。
这样，由于粘胶在连续升温和连续冷却的过程中不会变质，就可能 逐步地进行组合操作，以便随时测量粘接的质量。另外，由于粘胶的无 定形性质，对于那些过去认为难以粘接的区域，例如进气道的前缘部位， 可以逐一进行粘接。
根据本发明的另一个特性，粘胶是热胶性的。胶膜40最好厚度恒定 且低温时无粘附力，只在高温时才反应，上迷胶膜被应用到待粘接的一 个表面上。
根据本发明， 一旦无定形粘胶的粘接结束，就在加强结构36上实施 穿孔或微型穿孔工序。这样，在整个加强结构的表面上得到的粘胶厚度 最薄且恒定，保证了组合的良好质量。
此外，这种方案可以避免粘胶向开口区方向蠕变以堵塞这些区域的 网眼，不使阻尼消音结构的消音性能变坏。根据一种实施方式，在加强结构36上覆上胶膜40,如图6A所示。 优选地，加强结构和胶膜放置在供压实的模具42上。
然后，将整套物件安置在高炉或大型压力釜内，它能从100°C到 300。C提高温度，用以在从1巴至15巴的压力下活化粘胶。无定形粘胶 4 0在冷却过程中硬化但不损失它的机械特性和粘着特性。
这样，加强结构36完全湿润(mouill6e)，与现有技术不同之处是 获得的是最佳的恒定的粘胶厚度，提高了组合的质量。
然后，如图6B所示进行穿孔或微型穿孔。在这个阶段，对加强结构 和胶膜同时穿孔，使得胶膜的开口和加强结构的开口完全吻合，这样大 大简便了实施工作。
可以采用各种不同的工艺进行穿孔或微型穿孔的加工。举例说明， 可以采用激光束或电子束。当使用无定形粘胶时，加工过程中可能产生 的加热不会改变粘胶的性能。由于开口区周围的粘胶没有变质，在这些 急需的区域内获得了很强的粘着性能。
如图6C所示，通过一个模具或其他物件将多孔层34平铺在胶膜40 上。然后，将整个物件安置在高炉或大型压力釜内，从100°C到300°C 提高温度，以便在从1巴至15巴的压力下活化粘胶。可选地，可以逐一 放置多孔层，粘胶随着每块多孔层的放置情况被活化。这种方案可以获 得质量令人满意的粘接，即使是在外形复杂的区域内，例如进气道的前 缘部位， 一般这些区域是最至关重要的。
粘胶的无定形性质允许温度连续上升和连续冷却而不改变上述粘胶 的特性，这样能够使组合工作逐一地进行，限制了堵塞加强结构的开口 区上多孔层网眼的风险，确保了粘胶的恒定厚度和最佳粘接。
ii
权利要求
1.一种阻尼消音结构的制造方法，该阻尼消音结构能够应用到蜂窝结构上，从而获得一种消音衬垫，所述阻尼消音结构(32)有至少一个多孔层(34)和至少一个加强结构(36)，它们被粘接组合，其特征在于-在所述至少一个加强结构(36)上涂覆无定形粘胶；-对涂覆无定形粘胶后的加强结构(36)进行穿孔或微型穿孔；-紧贴着涂覆有无定形粘胶的加强结构(36)的表面放上至少一个所述的多孔层。
2. 根据权利要求1所述的阻尼消音结构的制造方法，其特征在于可 以逐一地放置所述多孔层(34)，所述粘胶随着每个多孔层的放置情况 被活化。
3. 根据权利要求1或2所述的阻尼消音结构的制造方法，其特征在于 使用的是热稳定粘胶。
4. 根据权利要求1或2所述的阻尼消音结构的制造方法，其特征在于 使用的是低温时不粘着的无定形胶膜。
5. 根据前述任一项权利要求所述的阻尼消音结构的制造方法，其特征 在于包括步骤-放置加强结构(36)和胶膜(40)于模具(42)内，把整个物件 置于100。C至300。C的升温环境中，以便在1巴至15巴压力下活化粘 胶；-冷却后，对加强结构和粘胶层进行穿孔或微型穿孔；和 -放置多孔层(34)，把整个物件置于100。C至300。C的升温环境 中，以便在1巴至15巴压力下活化粘胶。
6. —种阻尼消音结构，其能够应用到蜂窝结构上，从而获得一个消 音衬垫，所述阻尼消音结构(32)有至少一个多孔层(34)和至少一个 加强结构(36)，它们按照权利要求1至4中任一项所述的制造方法由 无定形粘胶粘接组合而成。
7. —种消音衬垫，其从内向外包括一个反射层(28)，至少一个蜂窝 结构(30)和一个阻尼消音结构(32),所述阻尼消音结构(32)有至少一个多孔层(34)和至少一个加强结构(36),它们按照权利要求1 至4中任一项所述的制造方法由无定形粘胶粘接组合而成。
8.—种发动机机舱，其包括一种消音衬垫，该消音衬垫从内到外包括 一个反射层(28)，至少一个蜂窝结构(30)和一个阻尼消音结构(32)， 所述阻尼消音结构(32)有至少一个多孔层(34)和至少一个加强结构 (36)，它们按照权利要求1至4中任一项所述的制造方法由无定形粘 胶粘接组合而成。
全文摘要
本发明涉及一种阻尼消音结构的制造方法，该阻尼消音结构能够应用到蜂窝结构上，从而获得一种消音衬垫。所述阻尼消音结构有至少一个多孔层(34)和至少一个加强结构(36)，它们被粘接组合。本发明的特征在于所述方法包括步骤在所述至少一个加强结构(36)上涂覆无定形粘胶；对加强结构(36)进行穿孔或微型穿孔；以及紧贴着涂覆有无定形粘胶的加强结构(36)的表面放上至少一个所述的多孔层。
文档编号G10K11/168GK101652809SQ200880011435
公开日2010年2月17日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年4月4日
发明者克里斯托夫·梅尼耶, 让·克里斯托夫·博西斯, 让·马克·普瓦诺纳克, 雅克·拉兰纳 申请人:法国空中巴士公司