具有小彎曲半徑的金屬夾層結構的制作方法
【專利摘要】一種用于渦輪發動機的機艙的聲衰減壁板(162)可以包括倒圓部分(172、174)。倒圓部分(172、174)可以包括具有凹面配置的空氣流表面，并且倒圓部分(172、174)可以被暴露于穿過機艙的空氣流。倒圓部分(172、174)可以包括聲衰減區段。
【專利說明】具有小彎曲半徑的金屬夾層結構
【技術領域】
[0001]本公開大體涉及夾層結構，并且更具體地，涉及形成在小彎曲半徑處的金屬蜂窩夾層結構。
【背景技術】
[0002]許多商業客機使用旁路燃氣渦輪發動機提供推動力。在一個旁路渦輪發動機中，周圍空氣進入發動機入口并被加壓并通過位于入口附近的風扇向后加速。來自風扇的加壓空氣的相對小的部分被傳送入核心發動機，在核心發動機中空氣與燃料混合并被點燃從而引起燃料空氣混合物的燃燒和膨脹。燃料空氣混合物的膨脹可旋轉地驅動風扇。從排氣噴嘴中排出的燃燒氣體增加了燃氣渦輪發動機的推進推力。來自風扇的壓縮空氣的相對大的部分穿過環繞核心發動機的風扇風道。從風扇風道出來的空氣可以提供很大一部分的燃氣渦輪發動機的推進推力。
[0003]在諸如那些具有推力反向器的某些旁路渦輪發動機中，風扇風道由一對內壁被分支或被分為兩個半圓形的風扇風道。內壁中的每一個可以包括大體環繞核心發動機的半圓形桶部分。內壁也可以包括從桶部分的周向末端徑向地延伸的上壁部分和下壁部分。上壁和下壁部分可以被耦接至風扇風道外壁(例如，風扇反向器整流罩)的完全相反側(例如，上側和下側)。分支的風扇風道布置提供了至發動機內部用于檢查和維修的改善的可達性。
[0004]可以通過改善通過風扇風道的空氣流的空氣動力增強燃氣渦輪發動機的運轉效率和性能。例如，通過最小化或消除在風扇風道的潮濕的空氣流表面中的突出部可以改善燃氣渦輪發動機的燃料效率。此外，通過最小化發動機部件的重量(諸如風扇風道內壁和外壁的重量)可以改善燃氣渦輪發動機的特定性能。而且，通過聲學上處理暴露于空氣流的風扇風道的潮濕的表面面積可以減小燃氣渦輪發動機的噪聲輸出。
[0005]鑒于以上，本領域需要一種改善燃氣渦輪發動機的風扇風道的空氣動力和用于降低風扇風道部件的重量的系統和方法，以便可以改善發動機的性能。此外，本領域需要一種用于增加風扇風道潮濕的表面面積大小的系統和方法，其在聲學上能夠看作用于增加影響燃氣渦輪發動機的噪聲減小的能力的一種手段。
【發明內容】
[0006]通過本公開提供一種渦輪發動機的機艙的聲衰減內壁板具體解決了上面提到的與燃氣渦輪發動機的特定性能和噪聲輸出關聯的需求。內壁板可以包括具有帶有凹面配置的空氣流表面的倒圓部分。倒圓部分可以被暴露于穿過機艙的空氣流。倒圓部分可以包括用于減弱與空氣流關聯的噪聲的聲衰減區段。
[0007]同樣公開的是內壁板，該內壁板包含半圓形桶部分、上和下分叉壁部分以及上和下倒圓部分。桶部分可以具有周向相反的末端。上分叉壁部分和下分叉壁部分可以從桶部分的周向相反的末端被大體徑向地向外取向。上和下倒圓部分可以將各自的上和下分叉壁部分連接至桶部分的周向相反的末端，以便內壁板形成金屬的、一片式的、整體的結構。
[0008]在進一步的實施例中，所公開的是具有可以被連接至渦輪發動機或與渦輪發動機關聯的機艙的飛機。該機艙可以具有沿著穿過機艙的空氣流的風道空氣流路徑放置的內壁板。該內壁板可以具有包括具有凹面配置的空氣流表面的倒圓部分。該倒圓部分可以包含用于減弱與空氣流關聯的噪聲的聲衰減區段。
[0009]同樣公開的是減弱渦輪發動機的噪聲的方法。該方法可以包括沿放置在機艙內的內壁板的倒圓部分的凹面空氣流表面傳送空氣流。倒圓部分可以包含蜂窩夾層結構。蜂窩夾層結構可以包括具有多個巢室(cell)的蜂窩芯材。該方法可以包括使用在蜂窩夾層結構的空氣流面板中形成的多個孔將巢室流體地耦接至風扇風道空氣流，并且吸收來自進入巢室的空氣流的聲能。
[0010]根據本公開的一方面，其提供了聲衰減壁板，該聲衰減壁板包含機艙的內壁板的倒圓部分；倒圓部分包括具有凹面配置的空氣流表面且暴露于空氣流；以及倒圓部分包含聲衰減區段。
[0011]有利地，倒圓部分包含具有一對面板的蜂窩夾層結構，并且蜂窩芯材被插入面板之間；并且蜂窩芯材包括垂直于面板取向的多個巢室。優選地，蜂窩夾層結構是金屬蜂窩夾層結構。優選地，蜂窩芯材具有芯材厚度；并且空氣流表面由具有內半徑的空氣流面板提供；并且內半徑以不小于大約2:1的內半徑/芯材厚度比率形成。優選地，內半徑不小于大約2.0英寸。
[0012]有利地，倒圓部分包含具有多個肋的整體式肋狀結構和與肋整體成形的空氣流面板；以及包含空氣流表面的空氣流面板。
[0013]根據本公開的另一方面，提供了內壁板，其包含具有周向相反的末端的半圓形桶部分；從桶部分的周向相反的末端徑向向外地延伸的上分叉壁部分和下分叉壁部分；將各自的上和下分叉壁部分連接至桶部分的周向相反的末端的上倒圓部分和下倒圓部分；并且內壁板被形成為金屬的、一片式的、整體的結構。
[0014]有利地，內壁板形成燃氣禍輪發動機的機艙的一部分。
[0015]有利地，上和下倒圓部分中每個均包括具有凹面配置的空氣流表面且暴露于穿過機艙的空氣流。
[0016]有利地，上和下倒圓部分中的至少一者包含聲衰減區段。
[0017]有利地，上和下倒圓部分中的至少一者包含蜂窩夾層結構。
[0018]有利地，上和下倒圓部分中的至少一者包含具有多個肋的整體式肋狀結構和與肋整體成形的空氣流面板。
[0019]根據本公開的又一方面，其提供了包含連接至渦輪發動機的機艙的飛機，該機艙具有沿著空氣流的風道空氣流路徑放置的內壁板；該內壁板具有被暴露于空氣流的、包括具有凹面配置的空氣流表面的倒圓部分；以及該倒圓部分包含聲衰減區段。
[0020]有利地，倒圓部分包含具有一對面板的金屬蜂窩夾層結構，并且蜂窩芯材被插入面板之間；并且蜂窩芯材包括垂直于面板取向的多個巢室。優選地，面板中的一個包含形成暴露于空氣流的空氣流表面的空氣流面板；以及至少一部分空氣流面板，其具有將巢室流體地耦接至空氣流的多個孔。有利地，蜂窩芯材具有芯材厚度；空氣流表面由具有內半徑的空氣流面板提供；以及內半徑以不小于大約2:1的內半徑/芯材厚度比率形成。優選地，內半徑不小于大約2.0英寸。優選地，機艙包括由內壁板和外壁限定的分支風扇風道，內壁板在外壁的大體徑向相對側之間延伸；內壁板包含半圓形桶部分，其具有從桶部分的周向相反的末端徑向向外地延伸的上分叉壁部分和下分叉壁部分；上和下分叉壁部分的每一個通過各自的上和下倒圓部分被連接至桶部分；并且內壁板被形成為一片式的、整體的結構。
[0021]根據本公開的又一個方面，其提供了一種減弱渦輪發動機的噪聲的方法，其包含沿機艙內的內壁板的倒圓部分的凹面空氣流表面傳送空氣流，倒圓部分包含包括具有多個巢室的蜂窩芯材的蜂窩夾層結構；通過形成在蜂窩夾層結構的空氣流面板中的多個孔將巢室流體地連接至空氣流；并且吸收流體地耦接至巢室的空氣流中的聲能。
[0022]有利地，該方法還包含通過孔傳送一部分空氣流，以便空氣流進入巢室；并且響應于空氣流進入巢室吸收聲能。
[0023]有利地，蜂窩夾層結構是金屬蜂窩夾層結構。
[0024]有利地，空氣流面板具有內半徑，蜂窩芯材具有芯材厚度，該方法還包含提供帶有內半徑的空氣流面板，該內半徑具有不小于大約2:1的內半徑/芯材厚度比率。
[0025]有利地，該方法還包含提供帶有內半徑的空氣流面板，該內半徑不小于大約2.0英寸。
[0026]上面已經討論的特征、功能和優點能夠在本公開的各種各樣的實施例中被獨立實現或者可以在其他實施例中被組合，參考下面的【具體實施方式】和附圖能夠了解實施例的進一步的細節。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]參考附圖將更加理解本公開的這些和其他特征，其中貫穿全文的相同的編號指示相同部件，并且其中:
[0028]圖1是飛機的透視圖；
[0029]圖2是沿圖1的線2截取的燃氣渦輪發動機的側視圖，并且其中燃氣渦輪發動機可以包括具有如本文所公開的一個或更多個聲衰減內壁板的機艙；
[0030]圖3是沿圖2的線3截取的燃氣渦輪發動機的截面圖，并且圖示說明了移動通過燃氣渦輪發動機的分支風扇風道的空氣流，并進一步圖示說明了沿內壁板的空氣流表面傳送的空氣流；
[0031]圖4是沿圖2的線4截取的在燃氣渦輪發動機處的后視圖，并且圖示說明了機艙的每個內壁板與外壁的連接以限定燃氣渦輪發動機的分支風扇風道；
[0032]圖5是沿圖4的線5截取的內壁板中的一個的空氣流表面的透視圖，并且圖示說明了將各自的上和下分叉壁部分連接至半圓形桶部分的上和下倒圓部分，從而形成作為一片式的、整體的結構的內壁板；
[0033]圖6是圖5的內壁板的非空氣流側的透視圖；
[0034]圖7是沿圖5的線7截取的內壁板的截面圖，并且圖示說明了作為蜂窩夾層結構形成的一片式的、整體的結構的內壁板；
[0035]圖8是形成為蜂窩夾層結構的上倒圓部分的截面圖；
[0036]圖9是沿圖8的線9截取的上倒圓部分的截面圖，并且圖示說明了具有一對面板和在面板之間插入的蜂窩芯材的蜂窩夾層結構；
[0037]圖10是沿圖9的線10截取的上倒圓部分的俯視圖，并且圖示說明了用于將蜂窩巢室流體地連接至穿過分支風扇風道的空氣流的面板中的一個的多孔配置；
[0038]圖11是上倒圓部分的可替代實施例的截面圖，其中蜂窩夾層結構包括穿孔的隔板；
[0039]圖12是沿圖11的線12截取的上倒圓部分的可替代實施例的截面圖，并且圖示說明了可以被穿孔以允許將蜂窩夾層結構的空氣流芯材部分與非空氣流芯材部分流體地耦接的隔板；
[0040]圖13是內壁板的實施例的透視圖，其中上和下倒圓部分包含整體式肋狀結構；
[0041]圖14是沿圖13的線14截取的內壁板的截面的透視圖，并且圖示說明了將桶部分連接至下分叉壁部分的下倒圓部分的整體式肋狀結構；
[0042]圖15是連接到下分叉壁部分的面板的整體式肋狀結構的邊緣部分的放大視圖；
[0043]圖16是圖示說明一種或更多種操作的流程圖，所述一種或更多種操作可以被包括在使用本文公開的內壁板用于減弱渦輪發動機的噪聲的方法中。
【具體實施方式】
[0044]現在參考附圖，其中圖示用于圖示說明本公開的各種實施例的目的，圖1中示出了可以包括一個或更多個燃氣渦輪發動機108的飛機100的透視圖，燃氣渦輪發動機108可以結合如本文所公開的聲衰減壁板160。飛機100可以包括機身102，其可以從飛機100的前端處的機頭延伸至飛機100的后端處的機尾104。機尾104可以包括用于飛機100的方向控制的一個或更多個尾部表面。飛機100可以進一步包括一對機翼106和可以通過支柱110或掛架被安裝至機翼106的一對燃氣渦輪發動機108。
[0045]盡管本公開的內壁板162在固定機翼客機(諸如，圖1所圖示說明的管式機翼(tube-and-wing)飛機100)的背景中描述，內壁板162的實施例可以被無限制地應用于任意配置的任意飛機。就這一點而言，內壁板162可以被應用于任意民用、商用或軍用飛機。此外，本文公開的內壁板162的實施例可以被應用于替代的飛機配置，并且不限于圖1所圖示說明的管式機翼飛機100配置。例如，所公開的實施例可以被應用于混合翼體飛機或混合機翼飛機。所公開的實施例不限于在固定機翼飛機中實施，并且可以被應用于旋翼飛機。此外，所公開的實施例不限于飛機。就這一點而言，所公開的內壁板162的實施例可以無限制地在任意類型的任意交通工具中被實施，這些交通工具包括船舶、基于陸地的交通工具、飛行器和/或太空飛行器或其任何組合。所公開的內壁板162的實施例也可以在任意非交通工具應用中被實施。
[0046]參考圖2，其示出的是燃氣渦輪發動機108的側視圖。如上所述，燃氣渦輪發動機108可以包括通過支柱110可以被耦接至飛機100的機翼106的機艙112。燃氣渦輪發動機108可以包括由位于燃氣渦輪發動機108的前端處的入口整流罩122限定的入口 120。燃氣渦輪發動機108還可以包括用于容納風扇126 (圖3)的風扇整流罩124。風扇126可以對進入入口 120的空氣加壓，并且可以通過機艙112的分支風扇風道138 (圖4)使空氣流144向后加速。
[0047]在圖2中，燃氣渦輪發動機108還可以包括具有包括被配置為用于推力反向的前后移動的(一個或多個)平移套筒204的風扇反向器整流罩202的推力反向器組件200。平移套筒204中的每一個可以具有套筒前端206和套筒后端208。套筒前端206可以鄰接風扇整流罩124。套筒后端208和后整流罩186可以共同形成用于分支風扇風道138的風扇噴嘴148。風扇反向器整流罩202可以由在機艙112的頂部上的鉸鏈梁116和在機艙112的底部上的鎖梁118來支撐，以允許風扇反向器整流罩202圍繞鉸鏈梁116向上地樞轉，用于進入發動機的內部進行檢查或維修。燃氣渦輪發動機108可以包括在燃氣渦輪發動機108的后端處的主要排氣噴嘴134。主要排氣噴嘴134可以由后整流罩186和主要排氣塞136限定。
[0048]參考圖3，其示出的是圖2所圖示說明的燃氣渦輪發動機108的水平橫截面視圖。在圖3中，風扇126可以被容納在風扇整流罩124內。風扇126可以被安裝至從核心發動機128向前延伸的軸(未示出)。核心發動機128可以被容納在發動機核心整流罩130內。風扇126可以圍繞發動機縱向軸線114可旋轉，用于將空氣吸入入口 120并加壓且/或通過風扇風道向后加速空氣。一部分空氣可以穿過核心流動路徑132并且可以進入核心發動機128，在核心發動機128中，空氣可以與燃料混合并被點燃，從而引起其燃燒。燃燒氣體可以通過主要排氣噴嘴134被排出。
[0049]在圖3中，被風扇126加壓的空氣流144可以通過位于燃氣渦輪發動機108的相反側上的分支風扇風道138向后流動。分支風扇風道138中的每一個可以由半圓形外壁140(例如，風扇反向整流罩202)和內壁板162限定。內壁板162中的每一個可以沿著空氣流144的風道空氣流路徑146被放置(例如，大體平行于空氣流144的風道空氣流路徑146而被取向)。后整流罩186可以被安裝至內壁板后端184(圖5)。內壁板162可以具有沿著燃氣渦輪發動機108的縱向軸線114的方向的軸向輪廓178 (圖5)。內壁板162的軸向輪廓178可以在內壁板162中包含變化半徑的復合曲率(compound curvature)。內壁板162可以具有可以被暴露于沿風道空氣流路徑146移動的空氣流144的空氣流表面188。
[0050]參考圖4，其示出的是在燃氣渦輪發動機108的部分處的后視圖并且圖示說明了在上和下側之間或半圓形外壁板140的表面之間延伸的內壁板162。在一個實施例中，內壁板162中的每一個可以在外壁140的周向相反側142之間(例如，在上側和下側之間)延伸。內壁板162可以大體形成為另一個的鏡像并且可以包括具有基本豎直取向的、大體平面的上分叉壁部分166和基本豎直取向的、大體平面的下分叉壁部分168的半圓形桶部分170。然而，上和下分叉壁部分166、168可以提供在非平面配置中并且可以相對于內壁板162的桶部分170以任意角度被取向。上和下分叉壁部分166、168可以從桶部分170的周向相反端徑向向外地(例如，徑向向上地和徑向向下地)延伸。
[0051]在圖4中，每個內壁板162可以有利地包括用于將上和下分叉壁部分166、168連接至桶部分170的上倒圓部分172和下倒圓部分174。上倒圓部分172和下倒圓部分174提供了用于將桶部分170以空氣動力學光滑且連續的方式過渡至上和下分叉壁部分166、168的手段。就這一點而言，上倒圓部分172和下倒圓部分174提供了用于形成為一片式的、整體的結構164的內壁板162的手段，而不需要在桶部分170與上和下分叉壁部分166、168的接合處的機械接頭(未示出)。
[0052]參考圖5，其示出的是內壁板162形成為整體的結構164。上和下倒圓部分172、174可以從內壁板前端182向內壁板后端184延伸。上和下倒圓部分172、174中的每一個包括具有凹面配置190的空氣流表面188，所述上和下倒圓部分172、174中的每一個暴露于空氣流144。上和下倒圓部分172、174可以形成在包括沿機艙112的軸向方向(例如，平行于縱向軸線114)的軸向輪廓178的雙輪廓180中，并且內半徑176的輪廓沿機艙112的徑向方向。
[0053]參考圖6，其示出的是內壁板162的非空氣流側。內壁板162的非空氣流側包含未直接暴露于穿過分支風扇風道138的空氣流144的內壁板162的側面。內壁板162可以包括用于連接與燃氣渦輪發動機108關聯的其他系統的一個或更多個特征件。例如，內壁板162可以包括用于與推力反向器致動系統(未示出)連接的一個或更多個特征件。就這一點而言，內壁板162可以包括一個或更多個拉桿安裝孔212，拉桿安裝孔212可以局部地形成在內壁板162中作為推力反向器致動系統的一部分。此外，內壁板162可以包括一個或更多個凹口或開口 210，其可以形成在內壁板前端182中，用于穿過與渦輪發動機108關聯的一個或更多個系統。
[0054]參考圖5-圖6，在一個實施例中，內壁板162可以有利地形成金屬的、一片式的、整體的結構164。在一個實施例中，內壁板162可以與包含金屬蜂窩夾層結構220的內壁板162的一個或更多個部件一起形成。例如，上和/或下倒圓部分172、174可以單獨形成為金屬蜂窩夾層結構220。另一些部分(諸如桶部分170和/或內壁板162的上和/或下分叉壁部分166、168)也可以由金屬蜂窩夾層結構單獨形成，并諸如通過焊接或釬焊將上和下倒圓部分172、174連接在一起，以形成一片式的、整體的結構164。可替代地，可以預想到上和/或下倒圓部分172、174、桶部分170、和/或上和下分叉壁部分166、168可以最初被形成為連續的、一片式的、整體的結構。例如，內壁板162可以最初被形成為連續的、一片式的、整體的、金屬蜂窩夾層結構220。
[0055]在以下更詳細描述的實施例中，上和/或下倒圓部分172、174可以任選地被單獨形成為整體式肋狀結構240 (如圖13-圖15中所示)作為形成金屬蜂窩夾層結構220的上和/或下倒圓部分172、174的替代。然而，在上和/或下倒圓部分172、174被形成為整體式肋狀結構240而不是形成蜂窩夾層結構220的實施例中，上和/或下倒圓部分172、174的剩余的部分中的一個或更多個(諸如桶部分170或上和/或下分叉壁部分166、168)可以由金屬蜂窩夾層結構220單獨形成，并且然后諸如通過沿焊縫248 (圖13)釬焊和/或焊接一起被連接至上和/或下倒圓部分172、174的整體式肋狀結構240以形成最終的、一片式的、整體的結構164(如圖13所示且以下所描述的)。
[0056]仍然參考圖5-圖6，使內壁板162形成為整體的結構164相對于多片內壁板(未示出)可以提供若干顯著優點，多片內壁板需要附加的配件(未示出)和機械緊固件(未示出)以將桶部分170連接至上和下分叉壁部分166、168。例如，使內壁板162形成為整體的結構164可以提供燃氣渦輪發動機108的重量減輕。此外，使內壁板162形成為整體的結構164可以減少部件數量，這可以改善內壁板162的制造生產能力。而且，使內壁板162形成為整體的結構164可以導致內壁板162相對于多片內壁板(未示出)的運轉壽命或疲勞壽命的增加。更進一步地，使內壁板162形成為整體的結構164可以避免發動機和推力反向器組件200之間的間隙問題。就這一點而言，使內壁板162形成為整體的結構164可以提供各種系統和結構的附加封裝空間，所述各種系統和結構可以在內壁板162和核心發動機128之間的相對小的空間內被傳送(routed)。
[0057]此外，上和下倒圓部分172、174可以有利地在相對小的內半徑176處被形成，內半徑176通過最大化分支風扇風道138相對于較小的橫截面積的橫截面積可以提供用于分支風扇風道138的改善的空氣動力，該較小的橫截面積將與具有在相對大的半徑處(未示出)形成的倒圓部分的分支風扇風道關聯。而且，內壁板162的上和下倒圓部分172、174可以提供從上和下分叉壁部分166、168至半圓形桶部分170的空氣動力學光滑過渡，這可以改善穿過分支風扇風道138的空氣流144的空氣動力學流動特性。分支風扇風道138的改善的空氣動力學可以導致燃氣渦輪發動機108的運轉效率的增加。
[0058]仍然參考圖5-圖6，如上所述，內壁板162中的每一個的上倒圓部分172和/或下倒圓部分172、174可以形成為金屬蜂窩夾層結構220。金屬蜂窩夾層結構220可以包括具有多個管狀巢室226 (圖10)的金屬芯材222和在芯材222的相反側上的一對金屬面板232,236ο上倒圓部分172和/或下倒圓部分172、174可以被形成以便暴露于空氣流144的面板(例如，圖7的空氣流面板232)可以具有相對小的內半徑176(圖8)。此外，上倒圓部分172和/或下倒圓部分172、174可以具有多孔配置252。空氣流面板232的多孔配置252可以促進巢室226至空氣流144的流體耦接，以便上倒圓部分172和/或下倒圓部分172、174可以操作為內壁板162的聲衰減區段。
[0059]有利地，上和下倒圓部分172、174可以為內壁板162提供相對于缺少多孔配置的倒圓部分(未示出)的聲衰減能力增加的聲衰減能力。上和下倒圓部分172、174可以提供內壁板162的整個噪聲衰減能力的顯著增加，其中桶部分170和/或上和/或下分叉壁部分166、168也可以被提供有具有多孔配置252的面板232、236。就這一點而言，上和下倒圓部分172、174可以提供比由桶部分170或由內壁板162的上和下分叉壁部分166、168提供的單位潮濕表面面積聲衰減量大的單位潮濕表面面積聲衰減量。
[0060]參考圖7，其示出的是包含一片式的、整體的結構164的內壁板162的實施例的截面圖。在所示的實施例中，內壁板162可以包含具有由金屬材料形成的芯材222和面板232、236的金屬蜂窩夾層結構220。上和下倒圓部分172、174可以由能夠承受在燃氣渦輪發動機108的運轉壽命期間的高溫變化的金屬材料形成。例如，包括上和下倒圓部分172、174的內壁板162的面板232、236的空氣流表面188可以經歷范圍從大約-40° F(或更低)至高達大約800-1000° F或更高的溫度。此外，包括上和下倒圓部分172、174的內壁板162可以由能夠承受在金屬蜂窩夾層結構220的面板232、236兩側的高達大約400-500° F或更高的溫度梯度的(一種或多種)材料形成。就這一點而言，包括上和/或下倒圓部分172、174的內壁板162可以具有鈦芯材222和鈦面板232、236。然而，包括上和/或下倒圓部分172、174的內壁板162可以由鈦合金或其他金屬材料或其合金形成。例如，面板232、236和/或蜂窩芯材222可以包含鋼、鎳合金(諸如鉻鎳鐵合金)以及其他合金。
[0061]參考圖8，其示出的是由蜂窩夾層結構220形成的上倒圓部分172的實施例的截面圖。上倒圓部分172被有利地配置為提供從桶部分170至上分叉壁部分166以空氣動力學光滑且連續的方式的光滑過渡。如以上所指示的，上倒圓部分172可以形成為獨立的部件，并且之后可以被連接至上分叉壁部分166和桶部分170，諸如通過釬焊、焊接，或者通過其他的用于無縫互相連接上分叉壁部分166至桶部分170的手段。下倒圓部分可以以類似于上倒圓部分172的方式被形成且被組裝至桶部分170。
[0062]在圖8中，上倒圓部分172有利地以如由空氣流面板232限定的相對小的內半徑176形成。芯材222可以以芯材厚度224被形成，芯材厚度224大體恒定，而在上倒圓部分172的周向末端之間的芯材高度上沒有顯著變化。在一個實施例中，上倒圓部分172和/或下倒圓部分174的金屬蜂窩夾層結構220可以以不小于大約2:1的內半徑/芯材厚度比率被形成。例如，對于大約1.0英寸的芯材厚度，空氣流面板232可以以不小于大約2.0英寸的內半徑176被形成。在一個實施例中，上倒圓部分172和/或下倒圓部分174可以以大約2:1和4:1之間的內半徑/芯材厚度比率被形成。然而，上倒圓部分172和/或下倒圓部分174可以不受限制地以任意內半徑/芯材厚度比率被形成。在燃氣渦輪發動機108的背景中，上倒圓部分172和/或下倒圓部分174可以具有不小于大約0.25英寸的芯材厚度224的蜂窩芯材222。例如，上倒圓部分172和/或下倒圓部分174的芯材厚度224可以處于從大約0.25英寸至1.50英寸的范圍。然而，蜂窩芯材222可以不受限制地以任意厚度被提供。
[0063]參考圖9，其示出的是上倒圓部分172的蜂窩夾層結構220，并且圖示說明了包含大體垂直于面板232、236取向的多個管狀巢室226的蜂窩芯材222。蜂窩夾層結構220的面板232、236可以以至少大約0.015英寸的面板厚度234、238被提供。例如，每個面板232、236可以以處于大約0.030至0.050英寸范圍內的面板厚度234、238被提供。然而，可以不受限制地以任意面板厚度234、238提供面板232、236中的每一個，該任意面板厚度234、238包括小于0.015英寸或大于0.050英寸的面板厚度234、238。而且，在核心發動機128的相反側上的面板232、236可以被提供不同的面板厚度234、238，而并不必要求它們具有相同的面板厚度234、238。空氣流面板厚度234可以根據空氣流面板232的內半徑176選擇。例如，上倒圓部分172的相對小的內半徑176或空氣流面板232的多孔配置可以指示相對較厚的面板厚度234。
[0064]在圖9中，空氣流面板232可以被提供有包括多個孔254的多孔配置252。空氣流面板232的多孔配置252可以促進空氣流144和巢室226的內部之間的流體連通，用于如以下更詳細描述的聲衰減目的。在一個實施例中，芯材222可以任選地提供在芯材222和非空氣流面板236之間的界面處的有槽的配置(未示出)中。芯材222的有槽的配置可以促進從巢室226中排出流體以避免以其他方式可能發生的來自巢室226中的積液(諸如由于降雨導致的水或諸如噴射燃料或液壓流體的其他流體)的腐蝕。
[0065]參考圖10，所示出的是上倒圓部分172的平面圖，其圖示說明了蜂窩芯材222的巢室226和空氣流面板232的多孔配置252。盡管蜂窩芯材222的巢室226以六邊形被示出，但是芯材222可以提供有具有多種不同的截面形狀(包括但不限于，諸如正方形或矩形的正交形狀、或者其他諸如三角形的形狀)的任意一個的巢室226。巢室226的形狀可以基于可以被期望的聲衰減特性被選定。此外，巢室226的形狀可以鑒于內半徑176的尺寸和沿上倒圓部分172和/或下倒圓部分174的軸向長度的曲率變化被選定。例如，芯材222可以被選定有巢室幾何結構，該巢室幾何結構有助于以沿徑向方向的相對小的內半徑176且沿上和/或下倒圓部分172、174的軸向方向的相對大的或可忽略的曲率半徑形成芯材222。
[0066]在相同的方面，在芯材222中的巢室226的巢室寬度228可以根據聲學考量、可制造性和其他的因素被選定。在一個實施例中，上倒圓部分172和/或下倒圓部分174可以被提供有在從大約0.25至1.0英寸范圍內的巢室寬度228的芯材222。然而，芯材222可以被提供有小于0.25或大于1.0英寸的巢室寬度228。在一個實施例中，巢室寬度228可以處于從大約0.25到0.5英寸的范圍。例如，芯材222可以被提供有大約0.38英寸的巢室寬度228。每個巢室226可以被可以具有相對小的厚度的巢室壁封閉。例如，芯材222可以由具有箔厚度230在大約0.001和0.010英寸或更大之間的箔形成。
[0067]在圖10中，空氣流面板232可以具有多孔配置252以促進巢室226和穿過分支風扇風道138的空氣流144之間的流體連通。與空氣流面板232相對定位的非空氣流面板236可以是無孔的或實心(solid)的。在空氣流面板232中的孔254可以具有組合的橫截面面積，該面積處于空氣流面板232除了孔254的總表面面積的從大約3%至20%范圍內。在一個實施例中，孔254可以具有組合的橫截面面積，該面積處于從大約4 %至16 %范圍內。孔254的組合的橫截面面積的選擇可以基于聲學考量。在一個實施例中，孔254可以具有處于大約8%的范圍內的組合的橫截面面積。
[0068]在圖10中，盡管孔254被示出為大體圓形，但是空氣流面板232的多孔配置252還可以使用任意配置的孔254實現而不限于圓形孔254。例如，孔可以被形成為槽或以各種其他形狀的任一形狀形成。在一個實施例中，孔254可以具有處于從大約0.010英寸至0.100英寸范圍內的孔直徑256。例如，孔254可以具有處于從大約0.070英寸至0.080英寸范圍內的孔直徑256。在進一步的實施例中，孔254可以具有大約0.040英寸的孔直徑256。孔直徑256的選擇可以基于聲學考量。盡管孔254被示出為具有基本均勻的間隔，然而孔254可以以任意間隔(包括非均勻的間隔或可以是局部變化的或定做的間隔)被提供以在每個分支風扇風道138內的給定位置處提供期望的聲衰減能力。如上所指出的，孔254可以不受限制地以任意尺寸、形狀和間隔被提供。就這一點而言，孔254和巢室226可以被定尺寸并被配置為減弱穿過分支風扇風道138的空氣流144的聲能，作為在期望的頻率下減小渦輪發動機108的噪聲水平的手段。而且，空氣流面板232可以包含金屬絲網(未示出)。此外，空氣流面板232可以具有分層的結構，諸如其上方或者下方帶有金屬絲網的多孔板(未示出)，或者布置在各種不同的分層配置(未示出)中的任一層中的一堆多孔板和金屬絲網或其他材料(例如，燒結氈)。
[0069]參考圖11，其示出的是上倒圓部分172的可替代實施例的截面圖，其中蜂窩夾層結構220可以包括用于聲衰減目的的隔板258。隔板258也可以被包含在下倒圓部分174中或在內壁板162的任意其他區域中。隔板258可以將芯材222分成兩個單獨的芯材部分，所述兩個單獨的芯材部分包括鄰近空氣流面板232放置的空氣流芯材部分264和鄰近非空氣流面板236放置的非空氣流芯材部分266。
[0070]參考圖12，隔板258可以位于在蜂窩芯材222的組合的芯材厚度268的大約15%至50%之間的隔板深度262處。例如，隔板258可以被放置在組合的芯材厚度268的大約20%至30%之間(例如25%)的隔板深度262處。隔板258可以包含相對薄的膜，諸如箔或金屬絲網。隔板258可以具有處于大約0.010和0.030英寸之間范圍內的隔板厚度260。例如，隔板258可以被提供有大約0.018英寸的隔板厚度260。
[0071]在一個實施例中，隔板258可以被穿孔以便在巢室226中的每一個中的隔板258的一部分具有多個相對小的孔眼以允許空氣流芯材部分264和非空氣流芯材部分266之間的流體連通。在一個實施例中，孔眼中的每一個可以由激光打孔并且可以具有處于從大約0.005至0.015英寸范圍內的孔眼寬度(例如，直徑)。在一個實施例中，孔眼可以具有在大約0.008和0.010英寸之間的孔眼寬度。孔眼可以基本均勻地分布并且可以以一定的寬度和數量被提供，以便孔眼具有處于隔板258(除去孔眼)的橫截面積的大約1%至3%范圍(例如，大約2%)內的組合的橫截面面積。然而，隔板還可以以非穿孔配置被提供。
[0072]參考圖13，其示出的是內壁板的可替代實施例的透視圖，其中上倒圓部分172和/或下倒圓部分174可以被形成為整體式肋狀結構240。整體式肋狀結構240可以被配置以形成從桶部分170的周向末端至上分叉壁部分166和/或下分叉壁部分168的光滑過渡。每個整體式肋狀結構240可以包括可以與空氣流面板整體成形為整體式肋狀結構240的一部分的多個肋242。例如，每個整體式肋狀結構240可以包含可以由金屬材料被機加工或形成的一片式的、框架構件。就這一點而言，整體式肋狀結構240可以由諸如金屬棒料或板料的金屬料被機加工。然而，整體式肋狀結構240可以使用將空氣流面板與多個肋242整體成形的任意其他合適的制造工藝被形成。
[0073]在圖13所示的實施例中，每個整體式肋狀結構240的肋242可以大體平行于另一個并且可以大體垂直于內壁板162的軸向方向被取向。然而，肋242可以以相對于另一個的任意角度被形成而不限于垂直于內壁板162的軸向方向被取向。整體式肋狀結構240可以沒有在整體成形的空氣流面板232的相對側上的面板。整體式肋狀結構240的空氣流面板232可以被暴露于穿過分支風扇風道138的空氣流144并且可以形成具有帶有相對小的內半徑176的凹面配置190 (其類似于圖5中所圖示說明的凹面配置190)的空氣流表面188。
[0074]參考圖14，其示出的是內壁板162的截面圖，其圖示說明整體式肋狀結構240與桶部分170和下分叉壁部分168的連接。在所示的實施例中，整體式肋狀結構240包括多個肋242，多個肋242被示出為大體垂直于在整體式肋狀結構240的上和下側上的相對的邊緣部分244延伸。邊緣部分244可以與肋242和整體式肋狀結構240的空氣流面板232整體成形。在一個實施例中，整體式肋狀結構240可以被配置成使得整體式肋狀結構240的肋242和空氣流面板232可以傳遞桶部分170和上和/或下分叉壁部分166、168之間的載荷。有利地，通過整體成形整體式肋狀結構240的空氣流面板232、肋242和邊緣部分244，內壁板162的部件數量可以被減少從而可以簡化制造和裝配。
[0075]參考圖15，其不出的是整體式肋狀結構240的下邊緣部分244和下分叉壁部分168之間的接合部。整體式肋狀結構240的邊緣部分244可以被配置以促進整體式肋狀結構240與桶部分170和/或上和下分叉壁部分166、168的連接。例如，邊緣部分244中的每一個可以以具有用于桶部分170和/或分叉壁部分166、168的面板配合的一對唇246的C型橫截面形成。唇246可以被定尺寸并且被配置為補充桶部分170和/或分叉壁部分166、168的面板232、236。就這一點而言，邊緣部分244中的每一個的唇246可以具有其間的間隙，該間隙基本類似于鄰接桶部分170和/或分叉壁部分的空氣流面板和非空氣流面板之間的間隙。此外，整體式肋狀結構240的邊緣部分244的唇246中的每一個可以具有類似于相當于促進每個唇沿焊縫248釬焊或焊接至鄰接面板的厚度的厚度。
[0076]參考圖16，其示出的是使用本文所公開的包含上和下倒圓部分172、174的內壁板162來減弱渦輪發動機108的噪聲的方法的流程圖。如上所指出的，上和下倒圓部分172、174的蜂窩夾層結構220的多孔配置252有利地向內壁板162提供了相對于沒有多孔配置的內壁板(未示出)的聲衰減能力的增加的聲衰減能力。
[0077]圖16的方法300的步驟302可以包括沿機艙112內的內壁板162的上倒圓部分172和/或下倒圓部分174的空氣流表面188傳送空氣流144。上和/或下倒圓部分172、174可以被形成為具有如圖5-圖12所示的金屬蜂窩芯材222和金屬面板232、236的金屬蜂窩夾層結構220。可替代地，上和/或下倒圓部分172、174可以被形成為如圖13-圖15所示的整體式肋狀結構240。對于由金屬蜂窩夾層結構220形成的上和/或下倒圓部分172、174的實施例，如上所述，上和/或下倒圓部分172、174的空氣流面板232可以以具有不小于大約2:1的內半徑/芯材厚度比率的內半徑176形成。例如，對于大約1.0英寸的芯材厚度224，上倒圓部分172可以被形成，以便空氣流面板232具有大約2.0英寸或更小的相對小的內半徑176。
[0078]圖16的方法300的步驟304可以包括使用在上和/或下倒圓部分172、174的蜂窩夾層結構220的空氣流面板232中形成的多個孔254將巢室226流體地耦接至空氣流144。如上所指出的，孔254可以被定尺寸并且被配置為相對于空氣流面板232的潮濕的表面面積提供孔254的期望的組合的橫截面面積。例如，上和/或下倒圓部分172、174的空氣流面板232可以包括多個孔254，所述多個孔254具有處于空氣流面板232 (除去孔254)的潮濕的表面面積的從大約3%至20% (例如，4%至16% )范圍內的組合的橫截面面積。
[0079]圖16的方法300的步驟306可以包括通過孔254傳送一部分空氣流144，以便空氣流144進入蜂窩芯材222的巢室226。如上所指出的，孔254以及上和下倒圓部分172、174可以增強內壁板162的聲衰減能力。就這一點而言，上和下倒圓部分172、174可以提供大于內壁板162的剩余部分的單位表面面積聲衰減量的單位表面面積聲衰減量。
[0080]圖16的方法300的步驟308可以包括響應于空氣流144進入巢室226吸收空氣流144的聲能。例如，進入巢室226的空氣流144中的聲能可以被轉換成熱，熱可以導致渦輪發動機108的噪聲輸出的降低。空氣流面板232中的孔254的尺寸、形狀和配置以及芯材222的巢室226的尺寸和形狀可以被定制以減弱由空氣流144通過分支風扇風道138產生的噪聲的期望的頻帶。
[0081]本公開的附加的修改和改進對于本領域的普通技術人員會是顯而易見的。因而，本文所描述和圖示說明的部件的特定組合旨在僅代表本公開的某些實施例，并不是為了限制在本公開的精神和范圍內的可替代實施例或設備。
【權利要求】
1.一種聲衰減壁板(160)，其包含: 機艙(112)的內壁板(162)的倒圓部分(172或174)； 所述倒圓部分(172或174)包括具有凹面配置(190)的空氣流表面(188)，且暴露于空氣流(144);以及 所述倒圓部分(172或174)包含聲衰減區段。
2.根據權利要求1所述的聲衰減壁板(160)，其中: 所述倒圓部分(172或174)包含具有一對面板(232、236)和插入所述面板(232、236)之間的蜂窩芯材(222)的蜂窩夾層結構；以及 所述蜂窩芯材(222)包括垂直于所述面板(232、236)取向的多個巢室(226)。
3.根據任意前述權利要求所述的聲衰減壁板(160)，其中: 蜂窩夾層結構是金屬蜂窩夾層結構(220)。
4.根據任意前述權利要求所述的聲衰減壁板(160)，其中: 蜂窩芯材(222)具有芯材厚度(224);以及 所述空氣流表面(188)由具有內半徑(176)的空氣流面板(232)提供；以及 所述內半徑(176)以不小于大約2:1的內半徑/芯材厚度比率被形成。
5.根據任意前述權利要求所述的聲衰減壁板(160)，其中: 內半徑(176)不小于大約2.0英寸。
6.根據任意前述權利要求所述的聲衰減壁板(160)，其中: 所述倒圓部分(172或174)包含具有多個肋(242)和與所述肋(242)整體成形的空氣流面板(232)的整體式肋狀結構(240);以及 所述空氣流面板(232)包含所述空氣流表面(188)。
7.—種內壁板(162)，其包含: 具有周向相反的末端的半圓形桶部分(170)； 從所述桶部分(170)的所述周向相反的末端徑向向外地延伸的上分叉壁部分(166)和下分叉壁部分(168)； 將各自的所述上和下分叉壁部分(166、168)連接至所述桶部分(170)的所述周向相反的末端的上倒圓部分(172)和下倒圓部分(174);以及 所述內壁板(162)被形成為金屬的、一片式的、整體的結構(164)。
8.根據權利要求7所述的內壁板(162)，其中: 所述內壁板(162)形成燃氣渦輪發動機(108)的機艙(112)的一部分。
9.根據權利要求7至8中任一項所述的內壁板(162)，其中: 所述上和下倒圓部分(172、174)每個均包括具有凹面配置(190)的空氣流表面(188)且暴露于通過機艙(112)的空氣流(144)。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的內壁板(162)，其中: 所述上和下倒圓部分(172、174)中的至少一者包含聲衰減區段。
11.根據權利要求7至10中任一項所述的內壁板(162)，其中: 所述上和下倒圓部分(172、174)中的至少一者包含蜂窩夾層結構。
12.根據權利要求7至11中任一項所述的內壁板(162)，其中: 上和下倒圓部分(172、174)中的至少一者包含具有多個肋(242)的整體式肋狀結構(240)和與所述肋(242)整體成形的空氣流面板(232)。
13.—種飛機，其包含: 連接至渦輪發動機(108)的機艙(112)，所述機艙(112)具有沿空氣流(144)的風道空氣流路徑(146)放置的內壁板(162)； 所述內壁板(162)具有包括具有凹面配置(190)的空氣流表面(188)且被暴露于空氣流(144)的倒圓部分(172或174);以及 所述倒圓部分(172或174)包含聲衰減區段。
14.根據權利要求13所述的飛機，其中: 所述倒圓部分(172或174)包含具有一對面板(232、236)和插入所述面板(232、236)之間的蜂窩芯材(222)的金屬蜂窩夾層結構(220);以及 所述蜂窩芯材(222)包括垂直于所述面板(232、236)取向的多個巢室(226)。
15.根據權利要求13至14中任一項所述的飛機，其中: 面板包含形成暴露于所述空氣流(144)的空氣流表面(188)的空氣流面板(232);以及 所述空氣流面板(232)的至少一部分具有將所述巢室(226)流體地耦接至所述空氣流(144)的多個孔(254) ο
16.根據權利要求13至15中任一項所述的飛機，其中: 蜂窩芯材(222)具有芯材厚度(224)； 所述空氣流表面(188)由具有內半徑(176)的空氣流面板(232)提供；以及 所述內半徑(176)以不小于大約2:1的內半徑/芯材厚度比率形成。
17.根據權利要求13至16中任一項所述的飛機，其中: 內半徑(176)不小于大約2.0英寸。
18.根據權利要求13至17中任一項所述的飛機，其中: 所述機艙(112)包括由所述內壁板(162)和外壁(140)限定的分支風扇風道(138)，所述內壁板(162)在所述外壁(140)的大體徑向相對側(142)之間延伸； 所述內壁板(162)包含半圓形桶部分(170)，該半圓形桶部分(170)具有從所述桶部分(170)的周向相反的末端徑向向外地延伸的上分叉壁部分(166)和下分叉壁部分(168)；所述上和下分叉壁部分(166、168)中的每一個通過各自的上和下倒圓部分(172、174)被連接至所述桶部分(170);以及 所述內壁板(162)被形成為一片式的、整體的結構(164)。
19.一種減弱渦輪發動機(108)的噪聲的方法，所述方法包含以下步驟: 沿機艙(112)內的內壁板(162)的倒圓部分(172或174)的凹面空氣流表面(188)傳送空氣流(144)，所述倒圓部分(172或174)包含包括具有多個巢室(226)的蜂窩芯材(222)的蜂窩夾層結構； 通過形成在所述蜂窩夾層結構的空氣流面板(232)中的多個孔(254)將所述巢室(226)流體地耦接至所述空氣流(144);以及 吸收流體地耦接至所述巢室(226)的所述空氣流(144)中的聲能。
20.根據權利要求19所述的方法，還包含以下步驟: 通過所述孔(254)傳送一部分所述空氣流(144)，以便所述空氣流(144)進入所述巢室(226);以及 響應于所述空氣流(144)進入所述巢室(226)吸收聲能。
21.根據權利要求19至20中任一項所述的方法，其中: 所述蜂窩夾層結構是金屬蜂窩夾層結構(220)。
22.根據權利要求19至21中任一項所述的方法，其中所述空氣流面板(232)具有內半徑(176)，所述蜂窩芯材(222)具有芯材厚度(224)，所述方法還包含以下步驟: 提供帶有內半徑(176)的所述空氣流面板(232)，所述內半徑(176)具有不小于大約2:1的內半徑/芯材厚度比率。
23.根據權利要求19至22中任一項所述的方法，還包含以下步驟: 提供帶有內半徑(176)的所述空氣流面板(232)，所述內半徑(176)不小于大約2.0英寸。
【文檔編號】F02C7/045GK104520192SQ201380038963
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年8月26日 優先權日:2012年9月14日
【發明者】B·畢訥德提, R·S·法雷爾, L·R·里昂, J·H·蘭, G·A·布克 申請人:波音公司