1.本发明涉及隔音结构的领域。本发明尤其涉及一种具有蜂窝结构的隔音覆盖层。形成本发明主题的覆盖层可以尤其应用于航空领域，例如应用于飞行器推进单元的短舱。


背景技术：

2.具有由小室或袋体(即，并置的空心单个体积)构成的蜂窝结构的覆盖层或面板用于许多技术领域，特别是航空领域。这些覆盖层或面板可以提供高水平的硬度但具有低质量。包括在一个面上具有开放小室或至少是与面板的外部连通的小室的蜂窝结构的覆盖层因为其隔音性能而被使用。这种面板有时被称为声学面板。
3.具有蜂窝结构的面板或覆盖层可以由各种材料形成，例如塑料、复合材料或金属。小室可以展现出变化的几何形状。蜂窝结构的一种众所周知的形状具有呈带有六边形基部的直棱柱形式的小室。具有六边形小室的这个类型的结构通常被称为“蜂巢”结构，尽管此表达也被不准确地用于指代具有其他形状的小室的蜂窝面板。
4.因此，常规声学面板或覆盖层一般包括插入在形成第一面的可透过声波的穿孔片材或者包括金属网的片材与一般是实心的、封闭小室并且形成覆盖层的第二面的封闭片材之间的蜂巢芯体。
5.声学面板的小室用作能够吸收给定的频率范围内的声波的小共振器。为了使共振器有效，其吸收频率范围需要包括面板所承受的频率。现在，存在于声学面板中的腔室的相对较小尺寸对应于高频率。因此很难获得对于承受低频的某些应用有效的蜂窝面板。
6.更一般来说，现有技术中已知的声学面板一般仅在中频有效。例如，商用班机的推进单元包括涡轮机发动机和短舱，该短舱可以具有声学覆盖层以减弱在发动机运转期间产生的噪音。然而，由飞行器的发动机产生的声学频率相对较低并且遍及相当宽广的范围。例如，需要被减弱的低频是低于2000hz的频率，这取决于所考量的发动机。采用大直径的推进单元有更进一步降低这些推进单元所产生的声波的频率的趋势，特别是低于1000hz。现在，为了吸收低频而需要具有大体积的小室，这导致面板非常厚、与航空应用完全不兼容。
7.文件us 2015292413公开了一种声学面板，为了应用于飞行器发动机而改进该声学面板的小室的几何形状。特定地，文件us 2015292413中描述的声学覆盖层的小室以弯曲s形状延伸，以便延长这些小室。增加小室的长度允许与直的小室厚度相同的面板吸收更低的频率。
8.然而，这种声学面板(与常规直小室面板相比较)所处理的频率朝向低频有限地偏移，具有不良机械强度，并且难以生产。
9.因此，本发明寻求提出一种能够处理低频、具有良好结构质量并且能够按工业规模生产的声学覆盖层。


技术实现要素：

10.因此，本发明涉及一种具有蜂窝结构的隔音覆盖层，该蜂窝结构在该覆盖层的厚
度中、在可透过声波的开放的第一面与由封闭片材形成的封闭的第二面之间形成。该蜂窝结构是通过沿横向方向接合数个结构而构成的，所述结构中的每个结构是通过沿横向方向接合第一几何形状的纵向的第一条带与第二几何形状的纵向的第二条带而形成的。该第一条带和该第二条带被配置成使得每个结构沿该纵向方向相继且重复地具有：
[0011]-第一腔室，在该第一面与该第二面之间延伸并且在该第一面处开放，并且该第一腔室的截面在该第一面与该第二面之间逐渐变窄，直至所述第一腔室封闭，
[0012]-分别属于该第一条带和该第二条带的两个壁在该覆盖层的厚度的一部分上彼此接触而成的第一接合部，使得在该第一腔室与第二腔室之间形成通道，
[0013]-所述第二腔室，第二腔室的截面在该第一面与该第二面之间逐渐增加，第二腔室在该覆盖层的第一面处封闭并且在该第二面处由该封闭片材封闭，
[0014]-分别属于该第一条带和该第二条带的两个壁在隔音覆盖层的全部或部分厚度上彼此接触而成的第二接合部。
[0015]
覆盖层的蜂窝结构由本身由两个条带形成的接合结构构成的事实意味着可以以简单方式生产此结构。此外，在该第一面上开放的该第一腔室形成四分之一波长共振器，该四分之一波长共振器通过截面受限的通道连接到第二腔室。
[0016]
因此，由第一腔室、通道和第二腔室形成的每个组件形成可以比作亥姆霍兹共振器的共振器，该共振器的颈部由该通道形成。在该声学覆盖层中形成的此类共振器能够处理明显比现有技术中已知的具有直或弯曲小室的声学覆盖层低的声学频率。
[0017]
在每个结构中，该第一条带和该第二条带可以沿着纵向平面对称。
[0018]
在该第一腔室与该第二腔室之间的该通道可以有利地在该覆盖层的第二面附近形成。
[0019]
可以以交错配置执行这些结构的接合，一个结构的每个第一腔室沿该横向方向与相邻结构的两个第二腔室邻接，并且一个结构的每个第二腔室沿该横向方向与相邻结构的两个第一腔室邻接。
[0020]
在两个横向相邻结构的每个第一腔室之间可以纵向地形成在该第一面处开放的中间腔室。
[0021]
每个第一腔室可以在该第一面处具有六边形开放截面，并且每个中间腔室可以在该第一面处具有平行四边形截面。
[0022]
可以在该第二面附近、在两个纵向相继的中间腔室之间形成排水道。
[0023]
可以在此覆盖层中：
[0024]-对于每个第一腔室，在该覆盖层的第二面附近，在该第二腔室与纵向最靠近于所述第二腔室的这些第一腔室中的每个第一腔室之间形成通道，因此将经由所述第二腔室而将所述第一腔室连通；
[0025]-对于每个第二腔室，在该覆盖层的第一面附近，形成管道，该管道的截面等于或小于将所述第二腔室连接到至少一个相邻第一腔室的该通道的截面。
[0026]
本发明还涉及一种飞行器推进单元，其包括短舱和发动机，其中该短舱的内部表面和/或该发动机的壳体的外部表面具有如上文所描述的隔音覆盖层。
[0027]
本发明最后涉及一种用于制造此隔音覆盖层的方法，该方法包括如下步骤：
[0028]-将第一条带成形，每个第一条带沿纵向方向具有由半个第一腔室、第一平面p1中
的第一壁、半个第二腔室、该第一平面中的第二壁、以及在该半个第一腔室与该半个第二腔室之间并在该第一壁处的半个通道所形成的图案的重复，
[0029]-将第二条带成形，每个第二条带沿该纵向方向具有由半个第一腔室、第二平面中的第一壁、半个第二腔室、该第二平面中的第二壁、以及在第二条带的该半个第一腔室与第二条带的该半个第二腔室之间并在第二条带的该第一壁处的半个通道所形成的图案的重复；
[0030]-通过沿横向方向接合第一条带与第二纵向条带而形成结构；
[0031]-沿该横向方向接合数个结构。
附图说明
[0032]
本发明的其他详情和优点将在下面描述中变得更加清楚。
[0033]
在作为非限定性实例给出的附图中：
[0034]-图1在三维示意图中描绘了根据现有技术的声学覆盖层；
[0035]-图2在三维示意图中描绘了构成图1的覆盖层的元件；
[0036]-图3在三维示意图中描绘了在组装之后图2的元件；
[0037]-图4在三维示意图中描绘了构成根据本发明的一个示例性实施例的声学覆盖层的元件；
[0038]-图5在三维示意图中描绘了在组装之后图4的元件，这些元件形成构成根据本发明的一个示例性实施例的声学覆盖层的结构；
[0039]-图6在三维示意图中描绘了根据图5的两个结构；
[0040]-图7在三维示意图中描绘了在组装之后图6的结构，这些结构形成声学覆盖层的一部分；
[0041]-图8在示意图中描绘了根据本发明的一个示例性实施例的声学覆盖层的第一面；
[0042]-图9在三维示意图中描绘了构成根据本发明的一个示例性实施例的具有优化排水的声学覆盖层的元件；
[0043]-图10在三维示意图中描绘了构成根据本发明的一个示例性实施例的具有优化排水的声学覆盖层的结构；
[0044]-图11在三维示意图中描绘了构成根据本发明的一个示例性实施例的具有优化排水的声学覆盖层的两个组装元件；
[0045]-图12示意性地描绘了飞行器推进单元的截面视图，该飞行器推进单元的短舱配备有隔音覆盖层。
具体实施方式
[0046]
图1示意性地描绘了现有技术中已知的隔音覆盖层。该隔音覆盖层包括沿两个相互正交的方向彼此并置的小室(或腔室)a1、a2、a3等，以便形成蜂窝结构。小室并置的第一方向d1被称作纵向，并且小室并置的第二方向d2(与第一方向d1正交)被称作横向。面板的厚度延伸的第三方向d3被定义为与第一方向d1且与第二方向d2正交。第三方向d3可以常规地被称为竖直方向d3(这不会以任何方式影响隔音覆盖层的定向)。
[0047]
在覆盖层的第一面1上，小室a1
…
a3是开放的。穿孔片材2覆盖这些小室，从而形成
允许小室a1
…
a3与外部环境连通的阻性表面，使得第一面1被称作开放的。
[0048]
在第二面3上，小室a1
…
a4由封闭片材(例如，实心片材)封闭，从而封堵小室的底部。
[0049]
在现有技术中，正如在本发明中，封闭片材一般是实心片材。然而，该封闭片材可以是有孔的片材。具体来说，实心片材用于被称为sdof(单自由度)应用的简单声学处理并且形成反射声波的后蒙皮。有孔的封闭片材用于所谓的ddof(双自由度)声学处理，为此生产了两个蜂巢层级的堆叠，这些层级通过由封闭片材形成的中间多孔蒙皮来分隔开。
[0050]
尽管不排除这样的实施例，但堆叠两个蜂窝结构(如本发明中形成，并且其示例在下文参考图4至图11来描述)一般具有有限的益处，因为这样的结构堆叠一般会导致声学覆盖层太厚，然而与能够处理类似的声学频率的已知结构相比较，在本发明中开发的结构允许限制结构的厚度。
[0051]
在图1中，为了更好地示出蜂窝结构，将隔音覆盖层描绘为在其第一面1上仅被穿孔片材2部分地覆盖。在此描述的蜂窝结构小室被称为六边形的，因为它们的体积是带有六边形基部的直棱柱在隔音覆盖层的第一面1与第二面3之间延伸的体积。
[0052]
六边形小室以具有纵向偏移的交错配置来布置，从而允许没有死体积的嵌套。
[0053]
图2描绘了能够使用本发明所基于的现有技术中已知的技术构成图1的覆盖层的蜂窝结构的两个条带。
[0054]
特定地，第一条带4具有由相继的规则弯曲形成的波纹。每个波纹形成六边形小室的一半。第二条带5与第一条带4完全相同。第一条带4与第二条带5以如下方式接合，即使得形成展现出六边形小室a1、a2的纵向连续性的结构；在该第一条带与该第二条带之间，壁6例如通过接合或焊接来彼此接触和连接。通过横向地(沿第二方向d2)将另一完全相同的结构等接合且固定到图3的结构，获得图1的覆盖层的蜂窝结构。
[0055]
图4描绘了构成根据本发明的一个示例性实施例的声学覆盖层的元件，即条带。更具体来说，图4分别描绘了第一条带4和第二条带5的小纵向(沿纵向方向d1)部分，该第一条带和该第二条带旨在横向地(沿横向方向d2)接合和固定到彼此，以便形成纵向结构，该纵向结构的一部分在图5中被描绘。
[0056]
第一条带4和第二条带5基本上在沿纵向方向d1和竖直方向d3延伸的平面中延伸。第一条带4沿着第一平面p1延伸；第二条带5沿着第二平面p2延伸。
[0057]
第一条带4和第二条带5中的每个条带分别沿单个横向方向具有变形。这些变形因此分别相对于第一平面p1(在第一条带4的情况下)和第二平面p2(在第二条带5的情况下)形成凹痕。
[0058]
在第一条带4和第二条带5的最简单的构造中，第一条带和第二条带由金属制成并且使用成型技术来成形。可想到的成型技术包括例如压制和液压成型。
[0059]
特定地，第一条带4沿纵向方向d1相继地包括半个第一腔室61、第一平面p1中的第一壁71、半个第二腔室81、第一平面p1中的第二壁91。
[0060]
在半个第一腔室与半个第二腔室81之间、在第一壁71处形成半个通道101。
[0061]
沿纵向方向重复上述图案。
[0062]
在此处所描述的示例中，第一条带4和第二条带5具有类似形状，互为镜像，使得该第一条带和该第二条带在如下文所描述而接合到一起时相对于它们的接合平面彼此对称。
因此，第二条带5沿纵向方向d1相继地包括半个第一腔室62、第二平面p2中的第一壁72、半个第二腔室82、第二平面p2中的第二壁92。
[0063]
在半个第一腔室62与半个第二腔室82之间、在第一壁72处形成半个通道102。
[0064]
第一条带4与第二条带5被接合在一起并组装，即，使第一平面p1与第二平面p2接触。这些条带例如通过其接触区域特别是在其相应的第一平面71、72之间以及在其相应的第二平面91、92之间的接合或焊接来固定在一起。使第一条带4的半个第一腔室61面对第二条带5的第一半个腔室62，因此形成第一腔室8。使第一条带4的半个第二腔室81面对第二条带5的第二半个腔室82，因此形成第二腔室8。使第一条带4的半个通道101面对第二条带5的第二半个通道102，因此在第一腔室6与第二腔室8之间形成通道10。
[0065]
将第一条带4与第二条带5组装在一起因而形成基本上沿纵向方向d1延伸并且在图5中描绘的三维结构11。
[0066]
由于第一条带4和第二条带5的相应成形，结构11具有以下特征。
[0067]
第一腔室6在与纵向方向d1且与横向方向d2平行的面上是开放的，此面与将如下文参考图6至图8所阐释而构成的覆盖层的第一面1对应。第一腔室6的开口具有六边形截面。第一腔室6的截面朝向第一腔室6的底部63逐渐变窄。在此处所描述的示例中，截面变窄直至其变为零并且在第一条带4与第二条带5的交界处采取直线的形式，从而在由第一腔室6的开口形成的六边形的中线上形成第一腔室6的底部63。底部63可以位于第二面3处，如在此处所描述的示例中，或位于第一面1与第二面3之间。因此，在此处所描述的示例中，在底部63处(即，在隔音覆盖层的第二面3处)，一旦形成该底部(不考虑小厚度封闭片材，在此例子中，该封闭片材即封闭第二面3的实心片材)，第一条带4便与第二条带5接触。
[0068]
一旦在第一面1处且在第二面3处构成覆盖层，便将封闭有利地在结构11的整个高度(沿第三方向d3的尺寸)内延伸的第二腔室8。具体来说，第二腔室8具有与第一腔室6的形状完全相同的形状，但相反地在第三方向d3上定向。因此，在第一面处或在第一面附近，第一条带4与第二条带5接触，因此在覆盖层的第一面1处封闭第二腔室8。特别地，第一条带4与第二条带5之间的接触可以沿着由第二腔室8的截面在第二面3处形成的六边形的中线采取直线的形式。因此，在第二面3(在此处，结构11的第二腔室8以六边形截面开放)处，一旦已构成了覆盖层，第二腔室8便由形成第二面3的封闭片材封闭。
[0069]
此处所描述的配置最大化第一腔室6的高度同时最大化第二腔室8的体积(因而能够处理比更小体积的腔室更低的频率)，而声学表面面积无损失。该配置沿着壁的高度未展现出将导致解决方案难以制造的梯度中断。
[0070]
在结构11中并且在所形成的蜂窝结构中，最终，每个第一腔室6形成四分之一波长共振器。包括通道10和腔室8的组件形成亥姆霍兹共振器，该亥姆霍兹共振器的颈部由通道10形成。四分之一波长共振器和亥姆霍兹共振器因此在通道10的入口处串联联接。
[0071]
图6描绘了旨在横向地接合和组装以形成隔音覆盖层的蜂窝结构的一部分的两个结构11。图6的两个结构11彼此完全相同并且所描绘的纵向部分同样地完全相同。然而，两个结构11中的一个结构已沿纵向方向相对于彼此颠倒(即，围绕竖直方向d3转了180
°
)。
[0072]
一般来说，两个横向邻接的结构11以交错配置来安装，此意味着一个结构11的每个第一腔室6沿横向方向d2与相邻结构的两个第二腔室8邻接，并且一个结构11的每个第二腔室8沿横向方向d2与相邻结构的两个第一腔室6邻接。
[0073]
通过交替地组装结构11(已相对于其相邻者旋转了180
°
)或通过在每个第二结构11纵向偏移的情况下进行组装来获得此交错配置。然而，采用纵向偏移的解决方案展现出如下技术难度：组装之后的结构将具有纵向偏移的端部，从而需要对覆盖层的纵向边缘进行特定处理(将它们切掉或填充此偏移等)。
[0074]
在图7中描绘了横向地接合和组装图6的两个结构11的结果。
[0075]
由于第一腔室6和第二腔室8的截面的相应限制，第一腔室6和第二腔室8横向地彼此嵌套，使得沿横向方向d2限定第一腔室和第二腔室的壁彼此接触。
[0076]
值得注意的是，两个结构11的接合也形成中间腔室12。中间腔室12在位于两个横向邻接的结构11的第一腔室与第二腔室之间的纵向间隙中。中间腔室12在第一面1处具有基本上平行四边形的截面。中间腔室12在接合在一起以形成结构11的第一条带和第二条带的壁71、72、91、92之间横向延伸。中间腔室12是由安装在隔音覆盖层的第二面3处的封闭片材在第二面3处封闭的。
[0077]
中间腔室12的截面随着隔音覆盖层的厚度(沿第三方向d3)改变，因为此截面：
[0078]-在第一面1附近，由接合在一起的第一条带4和第二条带5的壁71、72、91、92横向地限定，并且由邻接结构11的两个第一腔室6的壁纵向地限定，
[0079]-在第二面3附近，由接合在一起的第一条带4和第二条带5的壁71、72、91、92横向地限定，并且由邻接结构11的两个第二腔室8的壁纵向地限定，
[0080]-并且在覆盖层的厚度中，由接合在一起的第一条带4和第二条带5的壁71、72、91、92横向地限定，并且部分由邻接结构11的两个第一腔室6的壁且部分由邻接结构11的两个第二腔室8的壁纵向地限定。
[0081]
通过将具有互补几何形状的结构接合在一起从而允许这些结构嵌套在一起并且在这些结构之间形成所需腔室来形成隔音覆盖层的蜂窝结构也避免了接合蜂窝结构中的多个壁的需要，因此优化了覆盖层的质量。
[0082]
在图8中描绘了在所描绘的示例性实施例中的腔室的开口分布在第一面1处。第一腔室6和中间腔室12因此以均匀并且完全嵌套在一起的方式开放到第一面1上。
[0083]
值得注意的是，在第二面3处，在不存在封闭片材的情况下，将看到在第二面3处由具有六边形开口的第二腔室8以及开口截面是平行四边形的中间腔室12形成的类似图案。
[0084]
中间腔室12形成能够处理与由形成亥姆霍兹和四分之一波长共振器的耦合的第一腔室和第二腔室处理的声学频率范围不同(理论上更高)的声学频率范围的共振器。
[0085]
因此，声学覆盖层具有提供三个类型和尺寸的腔室的蜂窝结构，该腔室能够处理与仅具有一种几何形状的小室的覆盖层相比较非常宽的频率范围。
[0086]
通过横向地接合结构11(它们本身是通过横向地接合经成形条带4、5来获得的)来获得的蜂窝结构因此生产和利用起来相对简单。还可以对此蜂窝结构施加弯曲，特别是横向弯曲。通过以下方式获得隔音覆盖层：将封闭片材、通常为实心片材添加到蜂窝结构的表面中的一个表面，因此形成封闭面，并且将阻性片材(例如，具备多个穿孔的金属或碳片材或者包括可透过声波的金属网的片材)应用到因此保持开放的另一面。
[0087]
在图9至图11中展示了本发明的最后一方面。在隔音面板或覆盖层中，重要的是提供允许其排水(即，移除可能进入覆盖层的蜂窝结构或可能因该蜂窝结构中的凝结而形成的水)的装置。排水在于将腔室放置为经由小截面通道彼此连通，这些通道允许存在于结构
中的水在重力下循环直至其到达一个或多个移除点。
[0088]
图9展示了具备可适用于本发明的排水装置的一个示例的第二条带5。图10展示了由图9的第二条带5和接合到该第二条带的对称第一条带4形成的结构11。
[0089]
就第一腔室6和第二腔室8而言，有必要允许在封闭的第二面3处排水。为此，除在第一腔室6与相邻的第二腔室8之间形成的通道10之外，(由形成于第二条带5中的半个通道101和对应地形成于第一条带4中的半个通道)形成通往另一相邻第二腔室8的具有类似或较小截面的通道10。因此，在结构11中，水能够在第二面3处沿着该结构的整个长度在第一腔室与第二腔室之间流动，直至从覆盖层、通常在该覆盖层的低点处移除水。
[0090]
就同样地在第一面处封闭的第二腔室8而言，在每个第二腔室8与其相邻第一腔室6之间在第一面1处形成与通道10类似但具有较小截面的管道13。
[0091]
这允许在第一面1处在结构11的第二腔室8与第一腔室6之间进行连通，并且经由第一腔室的开放面并且在适用的情况下经由第一面1的阻性片材或通过覆盖层的低点处的移除来移除水。
[0092]
就在第二表面处封闭的中间腔室而言，这些中间腔室通过在第二面3处形成的排水道14彼此连通。为了形成排水道14，通过横向界定每个第二腔室8的壁形成纵向凹口83。
[0093]
图11描绘了两个横向邻接的结构11的第二面板5和第一面板4。如在图11中所展示，在组装两个邻接结构11时，在横向界定第二腔室8的壁与邻接结构的对应第一腔室6的壁之间仍存在形成排水道14的空间。
[0094]
本发明优选应用于形成飞行器推进单元短舱的隔声面板。在图12中以截面示意性地描绘了飞行器推进单元。该飞行器推进单元包括发动机15，该发动机包括配备有风扇16的涡轮机并且安装在短舱17中。覆盖层18可以在短舱中并且更一般来说在推进单元中安装在尤其是暴露于声波的各个点处。根据本发明的一个实施例的隔音覆盖层18可以以被安装成至少部分地形成飞行器推进单元的短舱的前部的内部面。覆盖层18可以安装在短舱的内部面的中央区域中、在风扇16后方。覆盖层18还可以安装在短舱的后部的内部面上。覆盖层18还可以安装在发动机15的壳体上。
[0095]
与目前最先进技术中已知的相同厚度的覆盖层相比较，因此开发的本发明提供了适合用于处理低频的声学覆盖层。此外，由于存在具有不同形状的三个尺寸的腔室，即彼此连通以形成亥姆霍兹共振器以处理低频的第一腔室和第二腔室以及用于处理较高频率的中间腔室，由覆盖层处理的频率的范围不仅与常规声学面板相比较发生偏移，而且被加宽。
[0096]
使用具有互补几何形状的结构形成覆盖层、尤其是其蜂窝结构避免了将多个壁接合在一起的需要，因此优化了覆盖层的质量。可以通过常规工业成型过程来获得此覆盖层。这容易实现。存在于蜂窝结构中的水的排出可容易地在其中进行组织。本发明与弯曲隔音覆盖层的形成兼容。该覆盖层因此优选应用于飞行器推进单元短舱，这些短舱的表面展现出一个或两个曲率半径。