具有增强的声吸收和减小的阻力特性的声衬

文档序号:1139572 发布日期:2020-10-09 浏览:45次 >En<

阅读说明:本技术 具有增强的声吸收和减小的阻力特性的声衬 (Acoustic liner with enhanced acoustic absorption and reduced drag characteristics ) 是由 S.穆鲁加潘 M.M.马丁内斯 E.吉尔特塞马 R.K.马吉吉 R.D.塞达 林玟玲 R 于 2020-03-27 设计创作,主要内容包括:本发明涉及具有增强的声吸收和减小的阻力特性的声衬。一种声衬可包括具有谐振单元的阵列的声芯,以及横跨谐振单元的阵列而设置的声屏障。谐振单元包括多个单元壁和由多个单元壁限定的谐振空间。声芯可包括折叠的声芯。另外或在备选方案中,谐振单元中的至少一些可包括斜多面体蜂窝结构和/或多个声音衰减突起。声屏障可包括网状膜和支承网格。(The present invention relates to an acoustic liner having enhanced acoustic absorption and reduced drag characteristics. An acoustic liner may include an acoustic core having an array of resonant cells, and an acoustic barrier disposed across the array of resonant cells. The resonance unit includes a plurality of unit walls and a resonance space defined by the plurality of unit walls. The acoustic core may comprise a folded acoustic core. Additionally or in the alternative, at least some of the resonant cells may include a slanted polyhedral honeycomb structure and/or a plurality of sound attenuating protrusions. The sound barrier may comprise a mesh membrane and a support mesh.)

具有增强的声吸收和减小的阻力特性的声衬

技术领域

本公开涉及具有增强的声吸收和减小的阻力特性的声芯,以及制作这样的声芯和声衬的方法。

背景技术

声衬可用于使声波减弱或衰减。例如,声衬通常用于使来自诸如涡轮风扇发动机的涡轮机的噪声减弱或衰减。典型的声衬包括定位在穿孔的声屏障与基本上无穿孔的背板之间的声芯。穿孔的声屏障允许声波进入声芯。声芯包括旨在使声波减弱或衰减的多个谐振单元。然而,现有的穿孔的声屏障可在不同程度上影响声吸收,声吸收可在整个频谱内不同。实际上,一些声芯可具有穿孔的声屏障,这些声屏障总体上或者相对于至少某些吸收频率而表现出不令人满意的声吸收性质。另外,现有的穿孔的声屏障可在不同程度上引起不合期望的阻力。此外,现有的穿孔的声屏障影响声吸收和阻力的程度和性质还可取决于横跨穿孔的声屏障的表面的切向流的速度以及取决于声芯的构造而变化,使得一些现有的穿孔的声屏障在某些速度下和/或对于某些声芯构造可不那么合适。

因此,存在对于改进的声衬的需要,改进的声衬包括用于声衬的改进的声屏障,该声衬表现出增强的声吸收和/或减小的阻力。另外,存在对于形成声衬的改进方法的需要,该声衬具有这样的改进的声吸收和/或减小的阻力特性。

发明内容

方面和优点将在以下描述中得到部分阐述,或可根据描述而为显然的,或可通过实践目前公开的主题而了解。

在一个方面,本公开包含声衬。示例性声衬可包括具有谐振单元的阵列的声芯,以及横跨谐振单元的阵列而设置的声屏障。谐振单元包括多个单元壁和由多个单元壁限定的谐振空间。声芯可包括折叠的声芯。另外或在备选方案中,谐振单元中的至少一些可包括斜多面体蜂窝结构和/或多个声音衰减突起。声屏障可包括网状膜和支承网格。支承网格可包括延伸通过支承网格的多个孔口。

网状膜可包括穿过膜基体的多个网状物。网状膜可具有从0.1毫米到2.0毫米的厚度。多个网状物可具有从1.0微米到2.0毫米的横截面宽度。网状膜可为刚性的或柔性的。谐振单元包括谐振空间,并且支承网格的孔口可提供为谐振空间的表面面积的从20%到100%的开放面积。

在一些实施例中,支承网格和/或网状膜可包括弯曲表面,并且弯曲表面可包括空气动力学轮廓和/或柯恩达(Coanda)表面。在其它实施例中,网状膜可另外或备选地包括膜内谐振单元和/或膜内弯曲表面。

声芯的至少部分和/或声屏障的至少部分可使用增材制造技术来一体地形成。通过示例的方式,网状膜和/或支承网格可由聚合物材料、金属合金和/或复合材料形成。网状膜包括第一网状膜材料和第二网状膜材料,第一网状膜材料不同于第二网状膜材料。

在另一方面,本公开包含包括声衬的涡轮机。示例性涡轮机可包括涡轮、风扇转子、限定环绕涡轮和/或风扇转子的管道壁的外壳或机舱,以及沿着管道壁环形地设置的一个或多个声衬。一个或多个声衬中的至少一个可包括具有谐振单元的阵列的声芯,以及横跨谐振单元的阵列而设置的声屏障。谐振单元包括多个单元壁和由多个单元壁限定的谐振空间。声芯可包括折叠的声芯。另外或在备选方案中,谐振单元中的至少一些可包括斜多面体蜂窝结构和/或多个声音衰减突起。声屏障可包括网状膜和支承网格。支承网格可包括延伸通过支承网格的多个孔口。

在又一方面,本公开包含形成声衬的方法。示例性方法可包括将声屏障附接到声芯。声屏障可包括网状膜和支承网格,并且声芯可包括具有多个单元壁和由多个单元壁限定的谐振空间的谐振单元的阵列。声芯可包括折叠的声芯。另外或在备选方案中,谐振单元中的至少一些可包括斜多面体蜂窝结构和/或多个声音衰减突起。

在一些实施例中,示例性方法可包括至少部分地使用增材制造技术来形成网状膜和/或支承网格。另外或在备选方案中,示例性方法可包括至少部分地使用增材制造技术来形成声芯。此外,示例性方法可另外或备选地包括在声屏障的至少部分上形成声音衰减突起和/或在谐振单元的至少部分上形成声音衰减突起。在另外的其它实施例中,示例性方法可另外或备选地包括至少部分地使用折叠芯技术来形成声芯。

技术方案1. 一种声衬,包括:

声芯,其包括谐振单元的阵列,所述谐振单元包括多个单元壁和由所述多个单元壁限定的谐振空间,其中,所述声芯包括折叠的声芯且/或所述谐振单元中的至少一些包括:

斜多面体蜂窝结构;和/或

多个声音衰减突起;以及

声屏障,其横跨谐振单元的所述阵列而设置,所述声屏障包括网状膜和支承网格。

技术方案2. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述声衬包括:

已使用增材制造技术来一体地形成的所述声芯的至少部分和所述声屏障的至少部分。

技术方案3. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述网状膜包括:

多个网状物,其穿过膜基体。

技术方案4. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述网状膜具有从0.1毫米到2.0毫米的厚度。

技术方案5. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述多个网状物具有从1.0微米到2.0毫米的横截面宽度。

技术方案6. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述网状膜是刚性的或柔性的。

技术方案7. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述网状膜和/或所述支承网格包括:

聚合物材料、金属合金和/或复合材料。

技术方案8. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述支承网格包括延伸通过所述支承网格的多个孔口。

技术方案9. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述谐振单元包括谐振空间,并且其中,所述支承网格的所述孔口提供为所述谐振空间的表面面积的从20%到100%的开放面积。

技术方案10. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述支承网格和/或所述网状膜包括弯曲表面,所述弯曲表面包括空气动力学轮廓和/或柯恩达表面。

技术方案11. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述网状膜包括第一网状膜材料和第二网状膜材料,所述第一网状膜材料不同于所述第二网状膜材料。

技术方案12. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述网状膜包括膜内谐振单元。

技术方案13. 根据任意前述技术方案所述的声衬,其特征在于,所述网状膜包括膜内弯曲表面。

技术方案14. 一种涡轮机,包括:

涡轮;

风扇转子;

外壳或机舱,其环绕所述涡轮和/或所述风扇转子,所述外壳或机舱限定管道壁;以及

一个或多个声衬,其沿着所述管道壁环形地设置,所述一个或多个声衬中的至少一个包括:

声芯,其包括谐振单元的阵列,其中,所述声芯包括折叠的声芯且/或所述谐振单元中的至少一些包括:

斜多面体蜂窝结构;和/或

多个声音衰减突起;以及

声屏障,其横跨谐振单元的所述阵列而设置,所述声屏障包括网状膜和支承网格。

技术方案15. 一种形成声衬的方法,所述方法包括:

将声屏障附接到声芯,所述声屏障包括网状膜和支承网格,并且所述声芯包括谐振单元的阵列,所述谐振单元包括多个单元壁和由所述多个单元壁限定的谐振空间,其中,所述声芯包括折叠的声芯且/或所述谐振单元中的至少一些包括:

斜多面体蜂窝结构;和/或

多个声音衰减突起。

技术方案16. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,所述方法包括:

至少部分地使用增材制造技术来形成所述网状膜和/或所述支承网格。

技术方案17. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,所述方法包括:

在所述声屏障的至少部分上形成声音衰减突起。

技术方案18. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,所述方法包括:

至少部分地使用增材制造技术来形成所述声芯。

技术方案19. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,所述方法包括:

在所述谐振单元的至少部分上形成声音衰减突起。

技术方案20. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,所述方法包括:

至少部分地使用折叠芯技术来形成所述声芯。

参考以下描述和所附权利要求书,这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其部分的附图图示了示例性实施例,并与描述一起用来阐释目前公开的主题的某些原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的完整且可行的公开(包括其最佳模式),在附图中:

图1示意性地描绘了具有声衬的涡轮机的透视局部剖视图;

图2A至图2D示意性地描绘了示例性声衬的部分的等距局部剖视图;

图3A至图3H示意性地描绘了示例性声衬的局部横截面视图,其进一步图示了示例性声屏障的特征;

图4A至图4F示意性地描绘了示例性网状膜的局部横截面视图;

图5示意性地描绘了针对支承网格的孔口的示例性构造和/或针对网状膜的网状物的示例性构造;

图6示意性地描绘了示例性声衬的部分的等距透视图,其中声屏障被移除以显示示例性声芯;

图7A至图7C分别描绘了具有平行多面体蜂窝结构的声芯的俯视透视图、侧视图和仰视透视图;

图8A至图8C分别描绘了具有斜多面体蜂窝结构的声芯的俯视透视图、侧视图和仰视透视图;

图9示意性地描绘了可被包括在声芯中的若干额外的示例性斜多面体单元;

图10A和图10B分别描绘了投射到二维空间上的来自图8A至图8C中所描绘的示例性声芯的收敛多面体单元和发散多面体单元;

图10C示意性地描绘了示例性芯材料带,多个芯材料带可选择性地粘附和折叠或扩展以形成声芯;

图10D示意性地描绘了使用折叠芯技术来形成的声芯的透视图,该折叠芯技术使用如图10C中所示出的那样构造的芯材料带;

图11A示意性地描绘了另一示例性芯材料带,多个芯材料带可选择性地粘附和折叠或扩展以形成声芯;

图11B至图11D分别描绘了使用折叠芯技术来形成的声芯的俯视透视图、侧视图和仰视透视图,该折叠芯技术使用如图11A中所示出的那样构造的芯材料带;

图12A和图12B示意性地描绘了具有声音衰减突起的示例性声芯;

图13A和图13B示意性地描绘了示例性工具路径,其可用于增材制造具有声音衰减突起的声芯;

图14示意性地描绘了示例性外部轮廓和邻近于外部轮廓的内部轮廓,外部轮廓具有旨在形成声音衰减突起的重叠的工具路径道(pass);

图15示意性地描绘了声芯的透视图,该声芯具有平行多面体蜂窝结构和斜多面体蜂窝结构的组合;以及

图16A至图16C示出了描绘形成声衬的示例性方法的流程图。

本说明书和附图中的参考字符的重复使用旨在表示本公开的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细地参考目前公开的主题的示例性实施例,其一个或多个示例在附图中图示。各个示例通过阐释的方式来提供,并且不应当被解释为限制本公开。实际上,对于本领域技术人员而言将为明显的是,在不脱离本公开的范围或精神的情况下,可在本公开中作出多种修改和变型。例如,作为一个实施例的部分而图示或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生另外的其它实施例。因此,本公开旨在涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。

本文中描述了用于使声波减弱或衰减的声衬。声衬可用于例如使由涡轮机(诸如通常用于飞行器(包括商用、军用和民用飞行器)中的涡轮风扇发动机)的多种方面或构件产生或发出的噪声减弱或衰减。声衬可用于使来自许多种涡轮机的噪声减弱和衰减,这些涡轮机包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、冲压喷气发动机、火箭喷气发动机、脉冲喷气发动机、涡轮、燃气涡轮、蒸汽涡轮、船用发动机等。更广泛地说,声衬可用于使来自可在本领域技术人员的设想内的任何来源的声波减弱或衰减。

目前公开的声衬包括具有多个单元壁和由多个单元壁限定的谐振空间207的谐振单元的阵列,以及横跨谐振单元的阵列而设置的声屏障。声屏障包括网状膜和支承网格。目前公开的声屏障可构造成在整个频谱上提供相对恒定的声阻抗,从而意味着声屏障的声阻抗大体上不受声压级的幅度和切向流马赫数的影响。

目前公开的声衬与如下的常规的声衬形成对比:该常规的声衬具有穿孔的声屏障,诸如具有许多小穿孔或孔的声屏障,已知小穿孔或孔表现出可受到声压级和切向流马赫数两者的很大影响的声阻抗。目前公开的声衬还与如下的常规的声衬形成对比:该常规的声衬具有粘附到谐振单元的阵列的丝网声屏障,而没有支承的穿孔的声屏障,这可提供相对线性的声阻抗,但大体上需要不合期望地小的谐振单元,并且丝网可能易于变得被碎片损坏或移位,并且用于粘附丝网的粘合剂倾向于变得被用于将丝网粘附到谐振单元的粘合材料部分地阻塞。常规的穿孔的声屏障可放置在丝网的顶部上以提供支承;然而,这样的常规的穿孔声屏障可不合期望地引入取决于声压级和切向流马赫数的可变声阻抗性质。

目前公开的声衬的示例性实施例可至少部分地使用增材制造技术来生产。增材制造技术的使用允许有新颖的谐振单元构造、几何形状和/或特征,以及避免常规声衬的前面提到的缺点的新颖的声屏障。在示例性实施例中,可使用增材制造技术来将声屏障与谐振单元的阵列一体地形成,从而消除对于粘合剂的需要,同时还将声屏障永久地固定到谐振单元的阵列。例如,可使用增材制造技术来提供增材制造的声芯或增材制造的声芯节段,其包括增材制造的谐振单元的阵列和/或增材制造的声屏障。增材制造的声屏障可包括增材制造的网状膜和/或增材制造的支承网格。在一些实施例中,增材制造的谐振单元的阵列和增材制造的声屏障可使用相同的增材制造技术和/或作为相同的增材构建过程的部分来形成。

理解到,用语“上游”和“下游”指代相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如,“上游”指代流体所流自的方向,并且“下游”指代流体所流至的方向。还理解到,诸如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等的用语是方便的词语,并且将不被解释为限制性的用语。如本文中所使用的,用语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用,以将一个构件与另一构件区分开,且不旨在表示单独构件的位置或重要性。用语“一”和“一种”不指示对量的限制,而是指示存在所引用的项中的至少一个。

在此并且在整个说明书和权利要求书中,范围限制组合且互换,并且,除非上下文或语言另外指示,否则这样的范围被标识,并且包括其中所包含的全部子范围。例如,本文中所公开的全部范围都包括端点,并且,端点可彼此独立地组合。

如本文中在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言适用于修饰可容许变化的任何定量表示,而不会造成与其相关的基本功能的改变。因此,由诸如“大约”、“近似地”以及“基本上”的一个或多个用语修饰的值将不限于所规定的精确值。在至少一些情况下,近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度或用于构造或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。

现在将更详细地描述本公开的示例性实施例。如图1中所示出的,一个或多个声衬100可提供用于使声波(诸如与涡轮风扇发动机102相关联的声波)减弱或衰减的系统。如所示出的,涡轮风扇发动机102包括环绕涡轮106和/或风扇转子108的外壳或机舱104,风扇转子108包括由涡轮106提供动力的多个沿周向隔开的风扇叶片110。示例性外壳或机舱104包括入口112和具有管道壁114的管道,管道壁114大体上沿着纵向轴向中心线118将空气流116向下游引导通过风扇转子108。在一些实施例中,一个或多个声衬提供用于使声波减弱或衰减的系统。示例性系统可包括沿着管道壁114环形地设置的一个或多个声衬100。一个或多个声衬100可具有沿着管道壁114位于风扇叶片110的上游的位置。一个或多个声衬也可定位在风扇叶片110的下游。例如,声衬可定位在机舱104的内筒120部分处或其后方。另外或备选地,一个或多个声衬100可定位在机舱104的风扇壳体部分122和/或平移罩(transcowl)部分124处或其后方。在一些实施例中,涡轮风扇发动机102可包括环绕涡轮106的多个外壳。在一些实施例中,多个外壳可相对于彼此环形地构造和布置。各个这样的外壳可包括内管道壁114和外管道壁114。一个或多个声衬100可围绕多个外壳中的任何一个或多个的内管道壁114和/或外管道壁114定位。另外,一个或多个声衬100可定位在风扇壳体部分122的非旋转部分或涡轮风扇发动机102的其它构件附近。这些位置包括涡轮风扇发动机102内的管道或壳体,在这些位置处,声衬可在多种频率范围(包括整个频谱范围)下有效地抑制(例如,减弱或衰减)噪声。例如,一个或多个声衬100可定位在核心整流罩部分126处。本领域技术人员将认识到声衬100可定位成使由涡轮风扇发动机102的多种方面产生或发出的噪声减弱或衰减的更进一步的区域,所有这些区域都处于本公开的范围内。

在操作中,涡轮风扇发动机102产生大量的噪声。为了说明涡轮风扇发动机102的噪声的典型来源,将认识到,风扇转子108在风扇壳体部分122内旋转,从而主要在叶片通过频率(BPF)及其倍数下产生离散音调噪声。在飞行器的起飞期间,风扇叶片110达到跨音速和超音速旋转速度,从而产生从风扇管道向外传播到周围环境中的噪声。在示例性实施例中,一个或多个声衬100构造和布置成抑制在BPF和BPF的谐频下谐振的噪声。一个或多个声衬100或其多种部分可构造成使声波减弱或衰减,并且从而降低特定频率下或整个频率范围内的声音。声衬100的一些方面可构造成在声波逸出声衬100之前多次反射入射声波。这些多次反射可降低声波的幅度。另外,声衬100的一些方面可构造成使声波变得异相。当声波变得异相时,声波的多种部分倾向于彼此抵消,从而减小声波中的能量中的至少一些。

图2A至图2D示出了示例性声衬100的部分的等距局部剖视图。图2A至图2D中所示出的声衬100可构造成用于与图1中所示出的涡轮风扇发动机102一起使用,或者用于使来自在本领域技术人员的设想内的任何其它来源的噪声衰减。在一些实施例中,声衬100可设置在空气流116附近(也在图1中示出)。声衬100可通过凸缘或与管道壁114和/或风扇壳体部分122附接的其它装置而固定在涡轮风扇发动机102内。声衬100包括定位在声屏障202与基本上无穿孔的背板204之间的声芯200。声屏障202和背板204形成相对于彼此而具有大体上平行的取向的平面。声芯200由设置在声屏障202与背板204之间的中空蜂窝结构或谐振单元206构成。谐振单元206包括限定中空谐振空间207、207的多个单元壁。声屏障202包括网状膜208和支承网格210。在示例性实施例中,网状膜208可设置在声芯200的近侧,并且支承网格210设置在声芯200的远侧。然而,在一些实施例中,支承网格210的至少部分可设置在声芯的近侧,其中网状膜208的至少部分相对于支承网格210的这样的至少部分而设置在声芯200的远侧。另外或在备选方案中,支承网格210的至少部分可设置成与网状膜208的至少部分齐平。例如,支承网格210的顶部表面可位于与网状膜210的顶部表面基本上相平的平面中。另外或在备选方案中,支承网格210的至少部分可相对于法线214而穿过或中断网状膜208。

网状膜208可包括穿过膜基体401的多个网状物400(图4A至图4F)。示例性网状膜208可包括具有任何期望形状的网状物,包括椭圆形和/或多面体形网状物。网状物可直接穿过网状膜208,且/或网状物可在网状膜208的各处限定互连网状物的复杂网络。网状物可具有清楚限定的形状和/或尺寸,或者形状和/或尺寸的分布,诸如随机分布。在一些实施例中,网状膜208可具有网片或纤维成分,并且可包括如本文中所描述的声音衰减突起。

网状膜208可为刚性的或柔性的,并且可包括可彼此不同的一个或多个层。在一些实施例中,网状膜208可包括预加载张力,诸如通过横跨谐振单元206的阵列而拉伸网状膜208和/或通过使网状膜208经受引入这样的预加载张力的热或化学固化过程。这样的预加载张力可增加声衬100的声吸收性质。例如,谐振单元206内的切向流(诸如来自空气流116的切向流)和/或流体可与预加载的网状膜208相互作用,并且预加载的张力可允许网状膜208吸收更大量的声能,并且从而提供增强的声阻抗。另外或在备选方案中,可通过在网状膜208中提供一定程度的柔性来增强能量吸收,使得谐振单元206内的切向流(诸如来自空气流116的切向流)和/或流体激活网状膜208的柔性,并且从而提供增强的声阻抗。网状膜208可由聚合物材料(例如,热塑性和/或弹性体材料)、金属合金和/或复合材料形成,并且可呈具有施加到其的网状物或在形成时具有网状特性的丝网、网或者织造或非织造纤维材料(例如,合成纤维)的形式。

网状膜208可具有从大约0.1毫米(mm)到大约2.0 mm(诸如从大约0.1 mm到大约1.0 mm,诸如从大约0.1 mm到大约1.0 mm,诸如从大约0.5 mm到大约1.5 mm,诸如从大约1.0 mm到大约2.0 mm,或者诸如从大约1.5 mm到大约2.0 mm)的厚度。网状膜208可具有至少大约0.1 mm(诸如至少大约0.5 mm,诸如至少大约1.0 mm,或者诸如至少大约1.5 mm)的厚度。网状膜208可具有小于大约2.0 mm(诸如小于大约1.5 mm,诸如小于大约1.0 mm,或者诸如小于大约0.5 mm)的厚度。

网状膜208中的网状物可具有从大约1.0微米(µm)到大约2.0毫米(mm)(诸如从大约1 µm到大约1000 µm,诸如从大约50 µm到大约1000 µm,诸如从大约100 µm到大约500 µm,诸如从大约250 µm到大约750 µm,诸如从大约750 µm到大约1.5 mm,诸如从大约1.0 mm到大约2.0 mm,或者诸如从大约1.5 mm到大约2.0 mm)的横截面宽度。网状膜208中的网状物可具有至少大约1.0 µm(诸如至少大约50 µm,诸如至少大约100 µm,诸如至少大约250 µm,诸如至少大约500 µm,诸如至少大约750 µm,诸如至少大约1.0 mm,或者诸如至少大约1.5 mm)的横截面宽度。网状膜208中的网状物可具有小于大约2.0 mm(诸如小于大约1.5mm,诸如小于大约1.0 mm,诸如小于大约0.5 mm,诸如小于大约1.0 mm,诸如小于大约750 µm,诸如小于大约500 µm,诸如小于大约250 µm,诸如小于大约100 µm,诸如小于大约50 µm)的横截面宽度。

支承网格210为网状膜208提供支承,并且也可由聚合物材料(例如,热塑性材料或弹性体聚合物)、金属合金和/或复合材料形成。支承网格210包括延伸通过支承网格210的多个孔口212,以便允许声波与网状膜208相互作用并进入声芯200的谐振单元206。孔口212可以以重复图案和随机图案中的至少一种来定位和布置。在示例性实施例中,孔口212可以以对应于构成声芯200的谐振单元206的阵列的定位和间距的方式定位和隔开。孔口212和谐振单元206可具有一对一或多对一的关系。例如,在一些实施例中,声衬100可包括邻近于相应谐振单元206而定位的一个孔口212,以便允许流体与网状膜208相互作用并进入这样的谐振单元206。其它实施例可包括邻近于相应谐振单元206而定位的多个孔口212。

网状膜208和/或支承网格210可作为增材制造技术或任何其它合适过程的部分而彼此分开地或同时形成。网状膜208和/或支承网格210可另外或备选地作为增材制造技术的部分而与声芯200分开地或同时形成。另外或在备选方案中,网状膜208可使用粘合过程来与支承网格210和/或声芯200组合,且/或支承网格210可使用粘合过程来与网状膜和/或声芯200组合。备选地,网状膜208可使用粘合过程来固定到声屏障202。例如,可使用热焊接、声波焊接或电焊接过程。作为另一示例,可使用扩散结合。备选地,可使用诸如热固性或压敏粘合剂的粘合剂配方或粘合带来将网状膜208固定到支承网格210。这样的粘合过程也可用于将支承网格和/或网状膜208固定到声芯200。

示例性声屏障202可包括具有孔口212的支承网格210,孔口212足够大,以便提供线性声阻抗性质,同时使对声压级和切向流马赫数的不合期望的依赖性最小化或将其消除。例如,声屏障202可包括具有孔口212的支承网格210,孔口212提供为谐振空间207的表面面积的至少20%直至或接近100%的开放面积,为谐振单元206的谐振空间207的表面面积的诸如从大约20%到大约100%、诸如从大约20%到大约90%、诸如从大约20%到大约80%、诸如从大约20%到大约60%或者诸如从大约20%到大约40%的开放面积。

支承网格210可包括具有任何期望形状的孔口212,包括椭圆形和/或多面体形孔口212。例如,图2A和图2B示出了具有支承网格210的示例性声衬100,该支承网格210包括具有椭圆形形状的孔口212,并且图2C和图2D示出了具有支承网格210的示例性声衬100,该支承网格210包括具有多面体形状的孔口212。在一些实施例中,支承网格210中的孔口212可对应于谐振单元206的顶面216的形状。例如,如图2D中所示出的,具有带有六角顶面216的谐振单元206的阵列的声衬100可与具有带有对应的六边形形状的孔口212的支承网格210的声屏障202组合来利用。

声芯200的厚度或高度可由沿着轴线R 214(也在图1中示出)在声屏障202的内表面与背板204的内表面之间截取的距离来限定。顶面216限定声芯200的第一线性或弯曲表面,并且底面218限定声芯的第二线性或弯曲表面。顶面216位于声屏障202的内表面附近并朝向其定向,并且底面218位于背板204的内表面附近并朝向其定向。轴线R 214表示相对于对应于顶面216和/或底面218的法表面的法线。如上下文所需要的,轴线R可为径向轴线或其它轴线。在该示例性实施例中,用语“内”和“外”指代相应的层相对于图1中所示出的纵向轴向中心线118的取向。

声屏障202、背板204和声芯200可一起形成弓形的圆柱形声衬100(例如,参见图1),其部分在图2A中示出。因此,噪声源(例如,风扇转子108的风扇叶片110)定位在弓形的圆柱形声衬100内。声衬的声屏障202典型地朝向噪声源定向,其中背板204典型地相对于声屏障202而距噪声源更远。在备选实施例中,声屏障202、背板204和声芯200可一起形成具有基本上平坦的平面轮廓的声衬100。例如,但不限于,诸如房间或发动机壳体的封闭空间可容纳噪声源,诸如有噪声的机械,并且这样的封闭空间的一个或多个壁或其它方面可利用基本上平坦的声衬100来加衬。

在另外的其它实施例中,声屏障202、背板204和声芯200可一起形成复杂弯曲的声衬100。例如,但不限于,机舱或容纳噪声源的房间或空间的一个或多个复杂弯曲的壁或其它方面可至少部分地利用复杂弯曲的声衬100(诸如图1中所示出的)来加衬。该弯曲可构造成对应于安装位置(诸如涡轮风扇发动机102的机舱104内的位置114、120、122、124、126)的轮廓。

现在转到图3A至图3H,示出了示例性声衬100的局部横截面视图,以便进一步图示示例性声屏障202的特征。图3A至图3H中所示出的声衬100包括具有孔口212的声屏障202,孔口212足够大,以提供线性声阻抗性质,同时使对声压级和切向流马赫数的不合期望的依赖性最小化或将其消除。例如,孔口212可提供为谐振空间207的表面面积的至少20%直至或接近100%的开放面积。如图3A至图3D中所示出的,示例性声衬100可包括声屏障202,声屏障202具有设置在声芯200的近侧的网状膜208和设置在声芯200的远侧的支承网格210。另外或在备选方案中,如图3E至图3H中所示出的,示例性声衬100可包括声屏障202,其中支承网格210的至少部分与网状膜208的至少部分齐平而设置。例如,如所示出的,支承网格210的顶部表面可位于与网状膜208的顶部表面基本上相平的平面中。并且,如所示出的,支承网格210的至少部分可穿过或中断网状膜208。

图3A至图3H中所示出的声衬100可反映声屏障202的实施例,其中声屏障202包括取决于所描绘的横截面的取向而具有一对一或多对一的关系的孔口212和谐振单元206。图3C中所示出的声衬100反映带有具有多对一关系的孔口212和谐振单元206的屏障202。

在一些实施例中,如图3D中所示出的,声屏障202的支承网格210可包括具有弯曲表面300的方面。这样的弯曲表面300可具有减小来自切向流(诸如来自空气流116的切向流)的阻力的空气动力学轮廓,并且可包括凸形和/或凹形方面。另外或在备选方案中,这样的弯曲表面300可包括“柯恩达表面”,其可将切向流(诸如来自空气流116的切向流)引导至紧邻下游的谐振单元中。“柯恩达表面”指代如下的弯曲表面:在这样的弯曲表面的紧邻处产生减压区。该压降沿着表面的轮廓夹带和加速流体,这有时被称为“柯恩达效应”。柯恩达效应是如下的现象:流自身附接到附近的表面,并且甚至在表面远离流的初始方向而弯曲时也保持附接。作为柯恩达效应的特征,加速流体倾向于紧密地在表面上流动,就像“附着”或“紧贴”表面一样。如此,柯恩达表面可增加与网状膜208相互作用并进入谐振单元206的流体的量,从而增加与谐振单元206的流体相互作用,这可导致声吸收的增加。

在另外的其它实施例中,如图3G和图3H中所示出的,声屏障202的网状膜208可包括具有弯曲表面的方面。网状膜208可包括凸形弯曲表面302(图3G)和/或凹形弯曲表面304(图3H)。这样的凸形弯曲表面302和/或凹形弯曲表面304可具有减小来自切向流(诸如来自空气流116的切向流)的阻力的空气动力学轮廓。另外或在备选方案中,这样的凸形弯曲表面302和/或凹形弯曲表面304可包括柯恩达表面,其可将切向流(诸如来自空气流116的切向流)引导至谐振单元206中。凸形弯曲表面302可增加网状膜208与切向流(诸如来自空气流116的切向流)之间的相互作用,例如,通过将网状膜208的凸形部分突出到切向流(诸如来自空气流116的切向流)中。另外,网状膜208的凸形弯曲表面302可将切向流(诸如来自空气流116的切向流)吸入邻近的谐振单元206,例如,通过诸如在邻近的谐振单元206的下游侧处提供柯恩达表面。这样的柯恩达表面可将切向流(诸如来自空气流116的切向流)沿着下游单元壁引导至谐振单元206中,这可在谐振单元206中引入声音衰减涡流。

虽然参考图3D而描述了具有带有弯曲表面300的支承网格210的声衬100,但将认识到,带有弯曲表面300的支承网格210可结合到根据本公开的任何声衬100中。例如,参考图1、图2A至图2D和图3A至图3H而描述的任何声衬100的支承网格210可包括具有弯曲表面300的方面,所有这些都处于本公开的范围内。另外,虽然分别参考图3G和图3H而描述了具有带有凸形弯曲表面302或凹形弯曲表面304的网状膜208的声衬100,但将认识到,带有凸形弯曲表面302和/或凹形弯曲表面304的网状膜208可结合到根据本公开的任何声衬100中。例如,参考图1、图2A至图2D和图3A至图3H而描述的任何声衬100的网状膜208可包括具有凸形弯曲表面302和/或凹形弯曲表面304的方面,所有这些都处于本公开的范围内。声衬100可包括邻近于网状膜208的部分的谐振单元206,该部分包括凸形弯曲表面302和/或凹形弯曲表面304。网状膜208的这样的部分可包括凸形弯曲表面302、凹形弯曲表面304或凸形弯曲表面302和凹形弯曲表面304两者。在一些实施例中,声衬可具有带有包括弯曲表面300的支承部件的声屏障202,以及包括凸形弯曲表面302和/或凹形弯曲表面304的网状膜208。

仍然参考图3A至图3H,在示例性实施例中,声芯200、网状膜208和/或支承网格210可使用增材制造技术来形成,这可允许有具有新颖构造、几何形状和/或特征的声屏障202,其避免了常规声衬的某些缺点。这样的增材制造技术可单独地或者与其它制造技术一起来利用,以提供具有如所示出的构造的声衬100。

在示例性实施例中,声衬100可完全使用增材制造技术来形成。例如,声芯200、网状膜208和声屏障202的顺序层可使用合适的增材制造技术来增材制造。这样的增材制造技术可允许有诸如下者的构造:与网状膜208的至少部分齐平而设置的支承网格210(例如,如图3E至图3H中所示出的),以及包括弯曲表面300、302、304的声屏障202,诸如具有弯曲表面300的支承网格210和/或具有诸如凹形弯曲表面302和/或凸形弯曲表面304的弯曲表面的网状膜208。另外,增材制造技术可提供具有足够结构的网状膜208,使得可利用目前公开的支承网格210而不是常规的穿孔顶板。

在一些实施例中,网状膜208可诸如由网状膜材料的卷或片施加到声芯200的顶面216,并且然后可将支承网格210增材打印在网状膜208上。支承网格210可穿透网状膜材料,并与声芯200的单元壁以及网状膜材料一体地结合,从而提供包括彼此一体地形成的声芯200和声屏障202的声衬100。这样的一体地形成的声衬100可包括与支承网格210和声芯200一体地形成的网状膜208,以及与声芯200一体地形成的支承网格210。

在示例性实施例中,声芯200、网状膜208和支承网格210可增材制造成以便成为同一个构件,而没有将元件彼此分开的接缝等。然而,网状膜208可通过存在于其中的网状物来识别,并且支承网格210可通过设置在声芯200的单元壁上方和/或网状膜208的部分之间的非网状材料来识别。

现在转到图4A至图4F,将更详细地描述示例性网状膜208的构造。图4A至图4F示出了示例性网状膜208的构造的横截面视图。如图4A中所示出的,网状膜208可包括穿过膜基体401的多个网状物400。如图4B中所示出的,示例性网状膜208可包括不同材料的组合和/或网状膜材料构造的组合。例如,网状膜208可包括第一网状膜材料402和第二网状膜材料404。第一网状膜材料402可为基本上不可渗透的,并且第二网状膜材料404可包括多个网状物400。备选地,第一网状膜材料402和第二网状膜材料404两者都可包括多个网状物400。在一些实施例中,第一网状膜材料402中的网状物400可不同于第二网状膜材料404中的网状物400。例如,第一网状膜材料402可包括声音衰减突起1200(图12A和图12B),并且第二网状膜材料404可包括多个网状物400。这样的声音衰减突起1200可位于网状膜208的任何部分(诸如面向声芯200的谐振空间207的表面)处。

如图4C至图4F中所示出的,网状膜208可包括膜内谐振单元406。这样的膜内谐振单元406可位于第一网状膜层408与第二网状膜层410之间。中间网状膜层412可限定膜内谐振单元406的侧壁。膜内谐振单元可限定膜内谐振空间407。声音衰减突起1200可位于网状膜208的任何部分(诸如面向膜内谐振单元406的表面和/或面向声芯200的谐振空间207的表面)处。

如图4D中所示出的,在一些实施例中,网状膜208可包括膜内弯曲表面414。膜内弯曲表面414可向外定向,以便与切向流(诸如来自空气流116的切向流)相互作用。膜内弯曲表面414可例如通过突出到切向流中而增加网状膜208与切向流(诸如来自空气流116的切向流)之间的相互作用。另外或在备选方案中,膜内弯曲表面414可面向内而定向,以便与声芯200的谐振空间207中的流体相互作用且/或以便与网状膜208的膜内谐振空间407中的流体相互作用。这样的相互作用可在谐振单元206和/或膜内谐振单元406内引入声音衰减涡流。

在一些实施例中,膜内弯曲表面414可具有减小来自切向流(诸如来自空气流116的切向流)的阻力的空气动力学轮廓。虽然示出了凸形的方面,但将认识到,膜内弯曲表面414可包括凸形和/或凹形的方面。在一些实施例中,膜内弯曲表面414可包括柯恩达表面,其可将切向流(诸如来自空气流116的切向流)引导通过网状膜材料404中的网状物400,并引导至由膜内谐振单元406限定的膜内谐振空间407中,且/或引导至由谐振单元206限定的谐振空间207中。

如图4E和图4F中所示出的,在一些实施例中,网状膜208可包括限定多个膜内谐振单元406的第一网状膜材料402,其可为基本上不可渗透的。在一些实施例中,如图4E中所示出的,可包括多个网状物400的第二网状膜材料404可限定进入和/或离开膜内谐振单元406的通路。备选地或另外,如图4F中所示出的,第一网状膜材料402可包括多个膜内孔口416,其限定进入和/或离开膜内谐振单元406的通路。这样的膜内孔口416可另外或备选地限定进入和/或离开声芯200的谐振单元206的通路。

图4A至图4F中所示出的示例性网状膜208可使用包括下者的任何期望的技术来形成:增材制造技术、粘合过程、热焊接、声波焊接或电焊接过程或扩散结合以及它们的组合。在一些实施例中,第一网状膜材料402和第二网状膜材料404可使用增材制造技术来形成。备选地,第一网状膜材料402可使用增材制造技术来形成,并且这样的第一网状膜材料402可与在单独过程中形成的第二网状膜材料404组合。例如,第一网状膜材料402可被增材打印到第二网状膜材料404上。备选地或另外,第二网状膜材料404可在这样的增材打印期间和/或之后固定到第一网状膜材料402上。

现在转到图5,示出了针对支承网格210的孔口212的示例性构造和/或针对网状膜208的网状物400的构造,其中的任何一个或多个都可结合到声屏障202中。图5中所示出的孔口212和/或网状物400的构造中的任何一个或多个都可结合到网状膜208和/或支承网格210中。如图5中所示出的,表面500包括多个孔口212或网状物400,其限定延伸通过表面500的多个通路502。通路502可表示延伸通过支承网格210的孔口212。另外或在备选方案中,通路502可表示通过网状膜208而限定的网状物400。用于网状膜208的通路502可在构造和/或取向上不同于用于支承网格210的通路502。

表面500和/或通路500可使用增材制造技术和/或减材制造技术或它们的组合来形成。例如,表面500可使用增材制造技术来形成,从而留有延伸通过表面500的通路502。另外或在备选方案中,可使用减材过程来形成延伸通过表面500的通路502。

如图5中所示出的,示例性通路可包括多面体和/或椭圆形横截面形状。例如,表面500 (a)、(b)、(c) (e)、(f)、(h)、(i)、(j)、(l)和(n)包括多面体通路502,并且表面500(d)、(g)、(k)、(m)、(o)和(p)包括椭圆形通路502。更特别地,表面500 (a)、(e)、(f)、(h)、(j)和(n)包括矩形通路502;表面500 (b)包括泪滴形通路502;表面500 (c)、(i)和(l)包括六边形通路502;表面(d)和(i)包括细长通路502;并且表面(g)、(m)、(o)和(p)包括圆形通路502。将认识到,多面体和/或椭圆形通路502的组合也处于本公开的范围内。

通路502可围绕表面502而以任何期望的取向(包括有序或随机或半随机的取向)布置。通路502可定向成包括等距阵列(例如,如关于表面500 (a)和(c)而示出的,其具有在垂直方向上彼此等距的邻近通路502)或交错阵列(例如,如关于表面500 (l)和(m)而示出的,其具有在垂直方向上彼此不等距离的邻近通路502)的阵列。

现在转到图6,将描述示例性声芯200。如所提到的,声芯200包括谐振单元206的阵列。谐振单元206可具有任何多面体结构或结构的组合,包括平行多面体蜂窝结构和/或斜多面体蜂窝结构。在示例性实施例中,声芯200、声屏障202和背板204可一起形成复杂弯曲的声衬100,其例如可适形于机舱104或其它容纳噪声源的房间或空间的复杂弯曲的壁或其它方面。例如,图6示出了示例性弯曲声衬100,其中省略了声屏障202以进一步图示声芯200。如所提到的,声衬100的弯曲可适形于安装位置(诸如涡轮风扇发动机102的机舱104内的位置114、120、122、124、126)的轮廓。

声芯200可包括具有任何多面体构造(包括平行多面体蜂窝结构和/或斜多面体蜂窝结构)的谐振单元206。平行多面体蜂窝结构通常具有反映直棱柱或基本上直的棱柱的几何特征。直棱柱指代由n边多边形顶面216、底面218和n个矩形侧面组成的多面体,底面218是顶面216的无旋转地平移的副本,n个矩形侧面被顶面216和底面218平分。给定直棱柱或基本上直的棱柱的这些特征,平行多面体蜂窝结构具有基本上平行于由轴线R表示的法线214的侧面。例如,图7A至图7C示出了具有平行多面体蜂窝结构的声芯200。

如图7A至图7C中所示出的,声芯200具有多个多面体谐振单元702,其表现出六角棱柱或“蜂巢”结构的几何特征。多面体谐振单元702具有被顶面706和底面708平分的多个多边形侧面704。顶面706和底面708基本上彼此平行,并且具有彼此基本上相同的表面面积。侧面704基本上平行于法线214,并且具有为零或近似为零的收敛角θ(塞塔)220。然而,平行多面体蜂窝结构不限于那些具有相同尺寸的矩形侧面的结构,平行多面体蜂窝结构也不限于那些在邻近矩形侧面之间具有相同内角的结构。相反,平行蜂窝结构包括那些具有不同尺寸的矩形侧面以及邻近矩形侧面之间的对应地不同的内角的结构。然而,这样的平行蜂窝结构具有带有基本上相同的表面面积的顶面706和底面708。并且,将认识到,由于制造技术中的微小不精确性等导致蜂窝结构上的不完全对称性,故平行蜂窝结构可不表现出完全对称性。

与平行蜂窝结构对比,斜多面体蜂窝结构具有带有至少一个侧面的多面体单元,至少一个侧面以大于零度的收敛角θ(塞塔)220相对于由轴线R表示的法线214而收敛或发散。可提供许多种收敛角和/或发散角。例如,在多种实施例中,收敛角θ(塞塔)220可落在从大于零到45度(诸如从1到10度,诸如从1到20度,诸如从1到30度,或者诸如从1到45度)的范围内。在一些实施例中,收敛角θ(塞塔)220可落在从2到30度(诸如从2到10度,诸如从5到15度,诸如从10到20度,或者诸如从15到30度)的范围内。收敛角θ(塞塔)220可大于零度,诸如大于1度,诸如大于2度,诸如大于5度,诸如大于10度,诸如大于15度,诸如大于20度,诸如大于25度,诸如大于30度,诸如大于35度,或者诸如大于40度。收敛角θ(塞塔)220可小于45度,诸如小于40度,诸如小于35度,诸如小于30度,诸如小于25度,诸如小于20度,诸如小于15度,诸如小于10度,诸如小于5度,或者诸如小于1度。

图6中所示出的示例性声芯给出了斜多面体蜂窝结构的一个示例。图8A至图8C示出了另一示例性斜多面体蜂窝结构800。斜多面体蜂窝结构800包括由顶面806和底面808平分的多个收敛多面体单元802和多个发散多面体单元804。如所示出的,顶面806和底面808彼此基本上平行。收敛多面体单元802或发散多面体单元804中的各个具有多个多边形侧面810。这些多边形侧面包括至少第一侧面812,其相对于由轴线R表示的法线214而以大于零度的收敛角θ(塞塔)220收敛。另外或在备选方案中,多边形侧面包括相对于至少第二侧面814而收敛的至少第一侧面812。在一些实施例中,第一侧面812可另外或备选地相对于法线214和/或相对于至少第三侧面816而发散。

收敛多面体单元802和/或发散多面体单元804在至少一个这样的收敛或发散侧面方面和/或在如在平分单元的两个基本上平行的平面(即顶面806和底面808)之间的不同横截面面积方面具有不对称性。取决于特定单元的构造,顶面806和底面808的基本上平行的平面可将斜多面体单元平分为平面、线或点。为了方便起见,这样的平面、线或点有时可更一般地被称为面。例如,顶面806将收敛多面体单元802和发散多面体单元804两者都平分为平面,并且底面808将收敛单元802平分为线,并且将发散单元804平分为平面。

除了图5和图8A至图8C中所示出的示例性斜多面体蜂窝结构之外,声芯还可包括许多其它斜多面体蜂窝结构。例如,图9示出了许多示例性斜多面体,其可结合到根据本公开的斜多面体蜂窝结构中。

如图9中所示出的,斜多面体蜂窝结构可包括任何一个或多个斜多面体的全部或部分。示例性斜多面体蜂窝结构可包括平截头体、菱形体、反棱柱、扭曲棱柱、台塔(cupola)(包括星形台塔)、楔体、棱锥以及这些的组合或部分。通过示例的方式,平截头体可包括三角平截头体、四角平截头体、五角平截头体、六角平截头体、七角平截头体、八角平截头体、九角平截头体、十角平截头体、十一角平截头体、十二角平截头体、任何其它平截头多面体以及这些的组合。平截头多面体包括与另一多面体组合的平截头体,包括与另一多面体组合的前面提到的平截头体形状中的任何形状。例如,菱形体可由任何菱形形成,从而提供菱形多面体。作为另外的示例,菱形体可与平截头体组合以形成菱形平截头体。

反棱柱包括由多边形顶面216、多边形底面218和具有交替取向的邻近的三角形侧面的序列组成的多面体,这些邻近的三角形侧面由顶面216和底面218平分。通过示例的方式,反棱柱可包括三角反棱柱、四角反棱柱、六角反棱柱、反棱柱多面体以及这些的组合。反棱柱多面体包括与另一多面体组合的反棱柱。在一些实施例中,反棱柱可包括n边顶面216和n边底面218。备选地,反棱柱可包括n边顶面216和具有多于或少于n个边的底面218。

扭曲棱柱包括由多边形顶面216、多边形底面218和包括在对角线上平分的至少一些侧面的多个侧面组成的多面体,其中顶面216和底面218相对于彼此而扭曲,从而使至少一些邻近的侧面相对于彼此而凹陷。通过示例的方式,扭曲棱柱可包括Schönhardt多面体、四面扭曲棱柱、六角扭曲棱柱、扭曲棱柱多面体以及这些的组合。扭曲棱柱具有在邻近的对角线上或随后的对角线上平分的一个或多个侧面。例如,图9示出了具有在邻近的对角线上平分的侧面的六角扭曲棱柱,以及具有在第二对角线上平分的侧面的六角扭曲棱柱。扭曲棱柱多面体包括与另一多面体组合的扭曲棱柱。

台塔包括由多边形顶面216、多边形底面218和多个侧面组成的多面体,多个侧面包括三角形侧面和四边形侧面的交替序列。在一些实施例中,台塔的顶面216的边缘数是台塔的底面218的两倍,或反过来。通过示例的方式,台塔包括:三角台塔,其具有四边形顶面216和六边形底面218,或者六边形顶面216和四边形底面218;以及五角台塔,其具有五边形顶面216和十边形底面218,或反过来。台塔还包括星形台塔,其为利用邻近的凹形三角形侧面来代替四边形侧面的台塔。星形台塔包括五角星形类台塔体(cuploid)和七角星形类台塔体。五角星形类台塔体具有五边形底面218和五角星形顶面216,或反过来。七角星形类台塔体具有七边形顶面216和七角星形底面218,或反过来。作为另外的示例,台塔包括具有许多侧面的类台塔构造,包括随着侧面数量的增加而接近截头圆锥体的构造。例如,台塔包括具有八十个侧面的八十边形。台塔还包括类台塔多面体,其包括与另一多面体组合的台塔或类台塔体。

楔体包括具有多边形顶面216和收敛成线的多个多边形侧面的多面体。通过示例的方式,楔体可包括四面楔体、钝角楔体、锐角楔体和楔形多面体以及这些的组合。四面楔体具有两个三角形侧面和两个四边形侧面。侧面在一侧上被四边形平面平分,并且在另一侧上收敛成线。钝角楔体收敛成比相对的四边形平面更宽的线。锐角楔体收敛成比相对的四边形平面更窄的线。楔形多面体包括与另一多面体组合的楔体。

棱锥包括具有被收敛成点的多个三角形侧面平分的多边形底部的多面体。通过示例的方式,棱锥包括由被收敛成点的四个三角形侧面平分的四边形面组成的四角棱锥。棱锥还包括星形棱锥,其由星形多边形底部和收敛成点的多个三角形侧面组成。作为示例,星形棱锥包括五角星形棱锥。

这些斜多面体构造(包括其组合或部分)中的任何一种或多种都可被包括在多种示例性斜蜂窝结构中。在一个方面,图8A至图8C中所示出的收敛多面体单元802反映了与楔体的方面组合的反棱柱的方面。例如,收敛多面体单元802包括多边形(六边形)顶面806,并且类似于反棱柱,多个三角形侧面被底面808平分。类似于楔体,底面808具有线的形式。在另一方面,收敛多面体单元802反映了“翻转反棱柱”(即,已围绕其竖直轴线扭曲180度的反棱柱)的方面。收敛多面体单元802已在其中点703处翻转或扭曲。发散多面体单元804反映了与平截头体和/或台塔的方面组合的反棱柱的方面。例如,发散多面体单元804包括多边形(六边形)顶面806,顶面806被多个侧面平分,类似于反棱柱,多个侧面具有多个邻近的三角形侧面,而且具有类似于台塔的三角形侧面和四边形侧面的交替序列。

声芯200可由聚合物材料(例如,热塑性材料或弹性体聚合物)、合成纤维、金属合金或复合材料形成,并且可作为增材制造技术或任何其它合适过程的部分而与网状膜208和/或支承网格210分开地或同时形成。另外,背板204可由任何一种或多种这样的材料形成,作为增材制造技术或任何其它合适过程的部分而与声芯200、网状膜208和/或支承网格210分开地或同时形成。备选地,声芯200可使用粘合过程来固定在声屏障202与背板204之间。例如,可使用热焊接、声波焊接或电焊接过程。作为另一示例,可使用扩散结合。备选地,可使用诸如热固性或压敏粘合剂的粘合剂配方或粘合带来将声芯200固定就位。另外,声芯可由本领域中已知的任何其它合适的技术和/或材料形成,所有这些都处于本公开的范围内。

示例性聚合物材料可包括热塑性材料和/或热固性材料。示例性热固性材料包括例如环氧树脂、树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚硅氧烷双马来酰亚胺、氰酸酯、酚醛树脂、苯并噁嗪、邻苯二甲腈。示例性热塑性材料包括例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酯、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯砜(PPSF)、聚碳酸酯(PC)、聚乳酸(PLA)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、热塑性聚氨酯(TPU)、脂肪族聚酰胺(尼龙)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚酮酮(PEKK)或聚醚醚酮(PEEK)以及它们的组合。

示例性合成纤维包括挤压聚合物长丝,诸如聚醚酰亚胺(PEI)、聚碳酸酯、丙烯腈、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、芳族聚酰胺纤维、间位芳族聚酰胺纤维、对位芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、人造丝、聚酯或尼龙以及这些的组合。

示例性金属合金包括铝合金、钢合金、钛合金或镍合金(例如,超级合金,诸如奥氏体镍铬基的超级合金)以及这些的组合。

示例性复合材料包括陶瓷基体复合(CMC)材料和/或聚合物基体复合(PMC)材料。CMC材料包括陶瓷基体材料和增强纤维或布。示例性陶瓷基体材料包括碳化硅(SiC)和/或碳(C)。示例性CMC材料包括碳纤维增强碳(C/C)、碳纤维增强碳化硅(C/SiC)或碳化硅增强碳化硅(SiC/SiC)。PMC材料包括聚合物基体材料和增强纤维或布。示例性PMC材料包括纤维增强塑料和高级的复合材料。示例性聚合物基体材料包括热固性材料,诸如环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、氰酸酯、酚醛树脂、苯并噁嗪、邻苯二甲腈。在一些实施例中,聚酰亚胺可为特别合适的。示例性聚酰亚胺包括苯乙炔基封端的酰亚胺(PETI)低聚物、联苯二酐基2,2’-二甲基联苯胺、超高温HFPE。在一些实施例中,示例性聚酰亚胺可包括封端剂(end cap),诸如4-苯基乙炔基邻苯二甲酸酐(PEPA)和/或不对称氧双邻苯二甲酸酐(a-ODPA)封端剂。

可在CMC或PMC材料中利用的示例性增强纤维或布包括碳纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、石墨纤维和芳族聚酰胺纤维。示例性增强纤维包括单丝、纱线、短晶须或纤维和/或颗粒。在一些实施例中,陶瓷纤维可由诸如碳化硅(SiC)、碳纤维(C)、蓝宝石、硅酸铝和/或Si、Al、Zr、Y的氧化物以及它们的组合的材料形成。增强纤维可另外包括无机填料,诸如硅石、石英、叶蜡石、硅灰石、云母、滑石、蓝晶石和/或蒙脱石以及它们的组合。

可利用任何合适的增材制造技术来制造目前公开的声衬100的多种方面。示例性增材制造技术包括但不限于:定向能量沉积(DED)系统,诸如化学气相沉积(CVD)系统、激光金属沉积(LMD)系统、定向金属沉积(DMD)系统、激光工程化净成形(LENS)系统、电子束增材熔融(EBAM)系统或快速等离子体沉积(RPD)系统;粉末床熔合(PBF)系统,诸如直接金属激光熔融(DMLM)系统、电子束熔融(EBM)系统、定向金属激光烧结(DMLS)系统、选择性激光熔融(SLM)系统或选择性激光烧结(SLS)系统;层压物体制造(LOM)系统,诸如超声波制造(UAM)系统;材料挤压(ME)系统,诸如熔合沉积成型(FDM)系统或熔丝制造(FFF)系统;材料喷射(MJ)系统,诸如平滑曲率打印(SCP)系统、多喷射成型(MJM)系统;以及3D打印,诸如通过喷墨和激光喷射而进行3D打印,包括粘合剂喷射(BJ)系统;光聚合物喷射(PJ)系统、立体光刻(SLA)系统和混合过程(HP)。

可用于制造目前公开的声衬100的多种方面的其它合适的技术包括但不限于成形(例如,轧制、冲压、接合等)、挤压(例如片材挤压)、减材制造(例如,机加工、钻孔、激光切割等)、锻造或铸造以及它们的组合,或任何其它制造技术。

现在转到图10A至图10D和图11A至图11D,在一些实施例中,声芯200可使用折叠芯技术来制造,折叠芯技术可利用芯材料带1000。折叠芯技术可包括将多个芯材料带1000在多个粘附区域1002处彼此粘附,粘附区域1002沿着相应的芯材料带1000以选定的长度间隔定位。折叠芯技术可另外包括使芯材料带1000在分别位于多个粘附区域1002之间的多个扩展区域1004处相对于彼此而扩展。

在一个实施例中,图8A至图8C中所示出的声芯200可使用折叠芯技术来形成,从而提供折叠声芯1006。通过图示的方式,图10A示出了投影到二维空间上的来自图8A至图8C中所示出的声芯200的收敛多面体单元802,并且图10B示出了投影到二维空间上的来自图8A至图8C中所示出的声芯的发散多面体单元804。多个芯材料带1000可如图10A和/或图10B中所示出的那样构造。例如,如图10A和/或图10B中所示出的那样构造的多个芯材料带1000可以以交替的模式连结在一起(如图10C中所示出的)。如图10C中所示出的那样构造的多个芯材料带1000可用于形成如图10D中所示出的折叠声芯1006。如图10C中所示出的,芯材料带1000包括多条折叠线1008,折叠线1008构造成形成具有被顶面806和底面808平分的多个收敛多面体单元802和多个发散多面体单元804的斜多面体蜂窝结构800。

图11A至图11D示出了另一示例性折叠声芯1006。图11A示出了具有多条折叠线1008的芯材料带1000的侧视图。如图11A中所示出的那样构造的多个芯材料带1000可用于形成如图11B至图11D中所示出的折叠声芯1006。图11B至图11D中所示出的得到的折叠声芯1006包括斜多面体蜂窝结构1001,其具有被顶面1106和底面1108平分的多个收敛多面体单元1102和多个发散多面体单元1104。

可从诸如卷的供应源切割芯材料带1000(诸如图10C和图11A中所示出的芯材料带1000)。在折叠之前具有大体上圆形的构造的芯材料带1000(诸如图10C中所示出的芯材料带1000)可围绕卷沿边缘方向缠绕。在折叠之前具有大体上线性的构造的芯材料带1000(诸如图11A中所示出的芯材料带1000)可围绕卷沿长度方向缠绕。若干芯材料带1000可在沿着相应的芯材料带1000以选定的长度间隔定位的多个粘附区域1002处选择性地彼此粘附。芯材料的卷可被切割以提供芯材料带1000,芯材料带1000可在分别位于多个粘附区域1002之间的多个扩展区域1004处被折叠和/或彼此远离而扩展。当折叠和/或扩展时,芯材料带1000可形成具有任何期望轮廓(包括基本上平坦的平面轮廓、弯曲的平面轮廓或复杂弯曲的平面轮廓)的声芯200。可通过以下方式来提供期望的轮廓:选择性地构造芯材料带1000,例如,以便对应于安装位置(诸如涡轮风扇发动机102的机舱104内的位置114、120、122、124、126)的轮廓。作为另外的示例,处于其未折叠状态的芯材料带1000可表现出大体上圆形的构造(图10C)、大体上线性的构造(图11A)、曲线构造、椭圆形构造、螺旋形构造、或波浪或振荡构造,以及这些的组合。

将认识到,在一些实施例中,当从更大的芯材料供应源切割芯材料带1000时,避免废弃或未使用的材料可为有利的。在一些实施例中,具有圆形、螺旋形或曲线构造的芯材料带1000可造成废弃或未使用的材料。然而,在一些实施例中,可从诸如卷的更大的芯材料供应源切割芯材料带1000,以提供减少废弃材料的斜多面体蜂窝结构。例如,在一些实施例中,可从波浪或振荡的芯材料带1000切割斜多面体单元,波浪或振荡的芯材料带1000构造成使得随后切割的带1000的相应边缘彼此对齐。另外,在一些实施例中,可从线性芯材料带1000切割斜多面体单元。

现在转到图12A和图12B,在一些实施例中,示例性声芯200可包括具有声音衰减突起1200的谐振单元206。声音衰减突起1200可与声芯200的单元壁一体地形成。增材制造技术中的任何一种或其组合可用于增材制造具有声音衰减突起1200的声芯200。声音衰减突起1200的一体形成可有意地附带于使用增材制造技术的声芯200的形成。所谓“有意地附带”指的是,当使用增材制造技术时,多个声音衰减突起1200典型地将不会与声芯200一体地形成,但对如本文中所描述的增材制造技术的有意修改使多个声音衰减突起1200附带地形成为声芯200的预期一体特征。

声音衰减突起1200或其形成的有意附带性质可在声芯200的至少部分上(诸如在构成声芯200的谐振单元206的单元壁的至少部分上)提供声音衰减突起1200的随机或半随机取向和/或尺寸。该随机或半随机的取向和/或尺寸可不一定能够通过其它手段(诸如直接增材制造各个单独的突起1200)来实现。例如,在一些实施例中,声音衰减突起1200的至少部分可具有一个或多个尺寸(诸如,高度、宽度和/或长度),这些尺寸小于由用于生产声芯200的增材制造技术提供的对应的最小尺寸分辨率。

如图12A和图12B中所示出的,示例性谐振单元206可包括从单元壁的标称表面1202突出到谐振空间207中的多个声音衰减突起1200。如所示出的,谐振单元206在整个单元壁上具有声音衰减突起1200。然而,为了实现声音衰减的益处,声音衰减突起1200不一定需要在整个单元壁上提供,也不需要在每个单元壁上提供,也不需要在阵列的每个谐振单元206上提供。实际上,在一些实施例中,可通过仅在单元壁的特定区域上、仅在单元壁的部分上以及仅在阵列的部分上提供声音衰减突起1200来实现改进的声音衰减。同样地,单元壁的对应的剩余部分、单元壁的部分或谐振单元206阵列的部分可根本没有声音衰减突起。因此,根据本公开,谐振单元206中的至少一些可具有多个声音衰减突起1200。

声音衰减突起1200采用单元壁的增材制造材料的形式,该材料以围绕单元壁的至少部分的随机或半随机取向一体地突出到谐振空间207中。示例性声音衰减突起1200可包括具有多种形状和构造的突起特征的组合中的任何一种或多种,这些形状和构造包括结节、环、钩、凸起、瘤、斑块、团块、隆瘤、突出部、***、鼓起、膨大、长出物、结瘤、泡状物、尖突等。这些声音衰减突起1200作为形成谐振单元206的特定方式的产物而以随机或半随机的方式出现。然而,可通过调整形成谐振单元206的方式来选择性地控制或修改声音衰减突起1200的特定构造、布置或取向。

不论其形状如何,声音衰减突起1200都可以以任何期望的尺寸来提供。声音衰减突起1200在高度(h) 1204、宽度(w) 1206和长度(l) 1208方面从单元壁的标称表面1202突出。在一些实施例中,多个声音衰减突起1200可具有从大约5到10000微米的平均高度、宽度和/或长度。声音衰减突起1200的尺寸可基于谐振单元206的期望声音衰减性质来选择。

多个声音衰减突起1200可具有如从声音衰减突起1200从其突出的单元壁的标称表面1202测量的从大约5到10000微米的平均高度(h) 1204。例如,声音衰减突起1200的平均高度1204可从大约10 µm到5000 µm,诸如从大约10 µm到1000 µm,诸如从大约10 µm到500 µm,诸如从大约10 µm到500 µm,诸如从大约25 µm到300 µm,诸如从大约50 µm到200 µm,或者诸如从大约75 µm到150 µm。多个声音衰减突起1200可具有10000 µm或更小(诸如5000 µm或更小,诸如1000 µm或更小,诸如500 µm或更小,诸如500 µm或更小,诸如300 µm或更小,诸如200 µm或更小,诸如100 µm或更小,诸如75 µm或更小,诸如50 µm或更小,诸如25 µm或更小,或者诸如10 µm或更小)的平均高度1204。多个声音衰减突起1200可具有10 µm或更大(诸如25 µm或更大,诸如50 µm或更大,诸如75 µm或更大,诸如100 µm或更大,诸如150 µm或更大,诸如200 µm或更大,诸如300 µm或更大,诸如500 µm或更大,诸如500 µm或更大,诸如1000 µm或更大,或者诸如5000 µm或更大)的平均高度1204。

多个声音衰减突起1200可具有如在声音衰减突起1200从其突出的单元壁的表面上横向地测量的从5到500微米的平均宽度(w) 1206。例如,声音衰减突起1200的平均宽度1206可从10 µm到5000 µm,诸如从10 µm到1000 µm,诸如从10 µm到500 µm,诸如从10 µm到500 µm,诸如从25 µm到300 µm,诸如从50 µm到200 µm,诸如从75 µm到150 µm。多个声音衰减突起1200可具有10000 µm或更小(诸如5000 µm或更小,诸如1000 µm或更小,诸如500 µm或更小,诸如500 µm或更小,诸如300 µm或更小,诸如200 µm或更小,诸如100 µm或更小,诸如75 µm或更小,诸如50 µm或更小,诸如25 µm或更小,或者诸如10 µm或更小)的平均宽度1206。多个声音衰减突起1200也可具有10 µm或更大(诸如25 µm或更大,诸如50 µm或更大,诸如75 µm或更大,诸如100 µm或更大,诸如150 µm或更大,诸如200 µm或更大,诸如300 µm或更大,诸如500 µm或更大,诸如500 µm或更大,诸如1000 µm或更大,或者诸如5000 µm或更大)的平均宽度1206。

多个声音衰减突起1200可具有如沿着声音衰减突起1200从其突出的单元壁的表面纵向地测量的从5到500微米的平均长度(l) 1208。例如,声音衰减突起的平均长度1208可从10 µm到5000 µm,诸如从10 µm到1000 µm,诸如从10 µm到500 µm,诸如从10 µm到500µm,诸如从25 µm到300 µm,诸如从50 µm到200 µm,或者诸如从75 µm到150 µm。多个声音衰减突起1200可具有10000 µm或更小(诸如5000 µm或更小,诸如1000 µm或更小,诸如500 µm或更小,诸如500 µm或更小,诸如300 µm或更小,诸如200 µm或更小,诸如100 µm或更小,诸如75 µm或更小,诸如50 µm或更小,诸如25 µm或更小,或者诸如10 µm或更小)的平均长度1208。多个声音衰减突起1200可具有10 µm或更大(诸如25 µm或更大,诸如50 µm或更大,诸如75 µm或更大,诸如100 µm或更大,诸如150 µm或更大,诸如200 µm或更大,诸如300 µm或更大,诸如500 µm或更大,诸如500 µm或更大,诸如1000 µm或更大,或者诸如5000 µm或更大)的平均长度1208。

现在参考图13A和图13B,将描述声音衰减突起1200的有意附带形成的示例性实施例。增材制造技术可构造成将增材制造工具相对于工具路径1300定向。典型地,工具路径1300遵循占据二维空间的轮廓,然而工具路径1300可备选地相对于占据三维空间的轮廓而定向。在任一种情况下,声芯200可以以由轮廓间隔分开的彼此上下地施加的顺序轮廓形成。各个顺序轮廓可通过将增材制造工具相对于工具路径定向来形成,使得声芯200通过增材制造材料在由相应轮廓占据的域1201中结合或以其它方式凝固来形成。对应于相应轮廓的域1201包括由轮廓间隔限定的三维体积,即,由轮廓占据的空间。将认识到,任何声芯200都可以以本文中所描述的方式形成,以便在声芯200的至少部分上一体地形成声音衰减突起1200。在这点上,本文中所描述的声芯200仅通过示例的方式而不是在限制性的意义上提供。此外,除了声芯200之外,还可合乎期望的是,在声衬100的包括下者的其它表面上提供声音衰减突起1200:网状膜208、支承网格210或背板204以及这些的组合,所有这些都处于本公开的精神和范围内。

如图13A中所示出的,增材制造工具相对于包括多个工具路径道的工具路径1300而定向。例如,工具路径1300可包括第一工具路径道1302和第二工具路径道1304,它们可各自表示工具路径1300的部分。多个工具路径道(例如,第一工具路径道1302和第二工具路径道1304)在工具路径重叠区1306处彼此重叠。在一些实施例中,声音衰减突起1200可通过向声芯200引入额外的增材制造材料来形成。额外的增材制造材料可在工具路径重叠区1306内被引入到声芯200。另外或在备选方案中,可在工具路径重叠区1306之外的位置(诸如声芯200的邻近于工具路径重叠区的区域)处引入额外的增材制造材料。

如图13B中所示出的,不管在何处引入额外的增材制造材料,重叠的工具路径道都使增材制造材料的部分以从声芯200的壁突出的附带突起1200的形式被引入到声芯200。这些突起1200具有声音衰减性质,且如此在本文中被称为声音衰减突起1200。声音衰减突起1200形成有的附带性质赋予声音衰减突起1200随机或半随机的取向。声音衰减突起1200的尺寸、形状和/或构造和/或其存在可至少部分地取决于工具路径重叠区1306中的如在多个工具路径道之间的重叠的程度。

工具路径重叠区1306中的如在两个工具路径道(例如,第一工具路径道1302和第二工具路径道1304)之间的重叠的程度可参考工具路径间隙1308来描述,该间隙描述了第一道中心线1310与第二道中心线1312之间的距离。工具路径间隙1308可相对于工具路径道宽度1314和/或轮廓宽度1316来描述。工具路径道宽度1314指代工具路径道(诸如第一工具路径道1302)的平均宽度,而不考虑声音衰减突起1200的存在。轮廓宽度1316指代限定工具路径重叠区1306的多个工具路径道的平均宽度,诸如第一工具路径道1302和第二工具路径道1304的平均宽度,而不考虑声音衰减突起1200的存在。在一些实施例中,引入到声芯200的额外的增材制造材料的量可与工具路径间隙1308成比例。

声音衰减突起1200的一体形成可取决于提供具有足够尺寸的工具路径间隙1308,以便向声芯200引入足够的额外的增材制造材料。工具路径间隙1308的尺寸可参考工具路径间隙比来描述,工具路径间隙比指代轮廓宽度1316与工具路径道宽度1314的比。在一些实施例中,引入的额外的增材制造材料的量可至少部分地取决于工具路径间隙比。可适合于给定声芯200的特定工具路径间隙比可通过评估由其产生的声音衰减突起1200的声音衰减性质来选择。

工具路径间隙比可在从1.0到小于2.0的范围。1.0的工具路径间隙比对应于完全重叠的工具路径道。2.0的工具路径间隙比对应于不重叠的邻近且邻接的工具路径道。在一些实施例中,声音衰减突起1200可通过提供从1.0到小于2.0(诸如从1.1到1.9,诸如从1.1到1.8,诸如从1.1到1.5,诸如从1.1到1.3,诸如从1.2到1.7,诸如从1.5到1.9,诸如从1.5到1.7)的工具路径间隙比来一体地形成。工具路径间隙比可为1.0或更大,诸如1.1或更大,诸如1.2或更大,诸如1.3或更大,诸如1.4或更大,诸如1.5或更大,诸如1.6或更大,诸如1.7或更大,诸如1.8或更大,或者诸如1.9或更大。工具路径间隙比可小于2.0,诸如小于1.9,诸如小于1.8,诸如小于1.7,诸如小于1.6,诸如小于1.5,诸如小于1.4,诸如小于1.3,诸如小于1.2,或者诸如小于1.1。

包括声音衰减突起1200的声芯200的顺序轮廓可通过将增材制造工具相对于顺序的工具路径1300而定向来形成。顺序轮廓可彼此上下地施加,从而以逐步的方式递增,以增材构建声芯200。顺序工具路径1300的全部或部分可包括重叠的工具路径道,其提供工具路径重叠区1306。然而,没必要每个工具路径1300都提供工具路径重叠区1306,并且也没必要工具路径重叠区1306相对于整个工具路径1300而存在。实际上,工具路径重叠区1306可以以断续或可变的方式存在。另外或在备选方案中,可以以断续或可变的方式在工具路径重叠区1306内引入额外的增材制造材料。作为示例,增材制造工具可遵循可变或不规则的工具路径1300或工具路径道,使得工具路径重叠区1306表现出可变或不规则的性质。作为另外的示例,增材制造工具可使增材制造材料的引入以可变或不规则的方式发生(诸如通过使工具速度或材料引入速率循环变化)。

声音衰减突起1200以有意附带的方式一体地形成的具体性质可取决于所使用的特定增材制造技术。增材制造技术可根据来自增材制造工具的输入的性质来进行分组。例如,增材制造工具可引入增材制造材料和/或增材能量束以增材制造声芯200。增材制造材料可为无定形材料,诸如粉末、液体、凝胶、聚合物等。增材制造技术包括通过诸如熔融、熔合、固化等的过程而使无定形材料适形于固体声芯200。

利用引入增材制造材料的增材制造工具的增材制造技术在本文中有时被称为增材材料技术。增材材料技术包括材料挤压(例如,熔合沉积成型(FDM)、熔丝制造(FFF)等)、材料喷射(MJ)(例如,平滑曲率打印(SCP)、多喷射成型(MJM)等)、粘合剂喷射(BJ)和定向能量沉积(DED)(例如,激光金属沉积(LMD)、激光工程化净成形(LENS)、定向金属沉积(DMD)等)。

在材料挤压的情况下,增材制造材料可以以长丝的形式提供。例如,长丝可包括热塑性材料或陶瓷材料。在材料喷射(MJ)的情况下,增材制造材料可包括光敏材料,诸如热固性材料。光敏材料可以以液体、凝胶等形式供应,并且当暴露于诸如紫外光的增材能量源时可凝固。在粘合剂喷射(BJ)的情况下,增材制造材料可包括喷射到粉末材料床中的粘合剂材料。粘合剂材料可以以液体、凝胶等形式施加。示例性粘合剂材料包括热固性材料或热塑性材料。用于粘合剂喷射(BJ)的示例性粉末材料可包括例如金属或金属合金、热塑性材料和陶瓷。在定向能量沉积(DED)的情况下,增材制造材料可以以线、长丝或粉末的形式提供。用于定向能量沉积(DED)的示例性材料可包括例如金属或金属合金、热塑性材料和陶瓷。

利用引入增材能量束以使无定形增材制造材料(例如,粉末、液体、凝胶等)凝固(例如,熔融、熔合、固化等)的增材制造工具的增材制造技术在本文中有时被称为增材能量技术。增材能量技术包括粉末床熔合(PFB)(例如,选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(SLM)、激光熔融(LM)、电子束熔融(EBM)、选择性热烧结(SHS)、多喷射熔合(MJF)等)和容器内光聚合(例如,立体光刻设备(SLA)、数字光处理(DLP)、扫描、自旋和选择性光固化(3SP)、连续液体界面生产(CLIP)等)。在粉末床熔合(PFB)的情况下,增材制造材料可以以粉末的形式提供。用于粉末床熔合(PFB)的示例性粉末材料可包括例如金属或金属合金、聚合物材料(例如热固性材料和/或热塑性材料)和陶瓷。在容器内光聚合的情况下,增材制造材料可包括光敏材料。可与增材制造技术(例如,增材材料技术或增材能量技术)一起来利用的示例性光敏材料包括包含例如粘合剂、单体和光引发剂的配方。示例性粘合剂包括苯乙烯、甲基丙烯酸酯、乙烯醇、烯烃、甘油和丙烯。示例性单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸异癸酯(isodecyl acryalate)和N-乙烯基吡咯烷酮。示例性光引发剂包括:自由基光引发剂,诸如异丙基硫杂蒽酮、二苯甲酮和2,2-偶氮二异丁腈;以及阳离子光引发剂,诸如二芳基碘鎓盐和三芳基硫鎓盐。

在一些实施例中,声音衰减突起1200可使用增材材料技术来以有意附带的方式一体地形成。一种合适的增材材料技术包括熔合沉积成型(FDM)或熔丝制造(FFF),然而也可使用其它增材材料技术。在增材材料技术的情况下,增材制造工具将增材制造材料引入到声芯200。重叠的工具路径道使过量的增材制造材料被引入到由工具路径1300限定的轮廓所占据的域1201中。当额外的轮廓被施加到声芯200时,邻近的轮廓将过量的增材制造材料从相应的轮廓向外推动,从而使额外的增材制造材料的附带突起1200有意地形成为具有随机或半随机的取向。例如,在熔合沉积成型(FDM)或熔丝制造(FFF)的情况下,过量的材料被挤压并沉积在重叠的工具路径道中,从而使过量的材料在工具路径重叠区1306中累积,将挤压的材料从相应的轮廓向外推动。构成突起1200的增材制造材料可来自增材制造材料的任何部分,包括任何一个或多个工具路径1300和/或任何一个或多个工具路径道1302、1304,并且包括源自工具路径重叠区1306内或其之外的材料。在一些实施例中,声音衰减突起1200的至少部分可具有一个或多个尺寸,这些尺寸小于由用于生产声芯200的增材制造技术提供的对应的最小尺寸分辨率。对于增材材料技术,尺寸分辨率可由引入的材料的尺寸来限定。例如,在熔合沉积成型(FDM)或熔丝制造(FFF)的情况下,尺寸分辨率可由如在熔合沉积成型过程期间挤压的长丝的横截面尺寸来限定。

在一些实施例中,声音衰减突起1200可使用增材能量技术来以有意附带的方式一体地形成。一种合适的增材能量技术包括选择性激光烧结(SLS),然而,也可使用其它增材能量技术。在增材能量技术的情况下,增材制造工具将增材能量束引入到声芯200,这使无定形增材制造材料凝固。重叠的工具路径道使过量的增材能量被引入到由工具路径1300限定的轮廓所占据的域1201中。该过量的能量从相应的轮廓向外传播,从而使额外的增材制造材料的附带突起1200有意地形成为具有随机或半随机取向。例如,在选择性激光烧结(SLS)的情况下,由激光产生的热使粉末材料熔融。为了形成声音衰减突起1200,通过提供重叠的工具路径道来有意地引入过量的激光能量,并且该过量的激光能量使由相应的轮廓占据的域1201之外的邻近的粉末颗粒以随机或半随机的取向附带地熔融。在一些实施例中,声音衰减突起1200的至少部分可具有一个或多个尺寸,这些尺寸小于由用于生产声芯200的增材制造技术提供的对应的最小尺寸分辨率。对于增材能量技术,尺寸分辨率可由无定形增材制造材料的横截面尺寸和/或增材能量束的横截面尺寸来限定。例如,在选择性激光烧结(SLS)的情况下,尺寸分辨率可由无定形增材制造材料的颗粒的横截面尺寸和/或用于使颗粒熔融的激光束的横截面尺寸来限定。作为另一示例,对于容器内光聚合,尺寸分辨率可由用于使光聚合物固化的激光或其它能量束的横截面尺寸来限定。

在一些实施例中,声音衰减突起1200可使用增材材料技术和增材能量技术的组合来一体地形成。例如,将认识到,定向能量沉积(DED)利用引入增材制造材料和增材能量两者的增材制造工具。另外或在备选方案中,不同的增材制造技术可彼此组合,诸如通过将不同的增材制造技术用于声芯200的不同部分,和/或通过同时、顺序地或以其它方式组合使用不同的增材制造技术,以在声芯200中一体地形成声音衰减突起1200。

现在参考图14,将认识到,并非每个工具路径或工具路径道都需要重叠来形成声音衰减突起1200。例如,如图14中所示出的,限定单元壁的一个或多个外部轮廓1400可包括重叠的工具路径道,以便在单元壁上形成声音衰减突起1200(图12A和图12B),而限定内部结构的一个或多个内部轮廓1402可不一定具有重叠的工具路径道。然而,将认识到,诸如为了充分结合对应于邻近的工具路径的增材制造材料的域1201的目的,可提供一些标称重叠。然而,除了提供足够的工具路径间隙比之外,这样的标称重叠典型地将不会形成如本文中所描述的声音衰减突起1200。

本公开提供了用于可被包括在声芯200中的蜂窝结构的许多构造。将认识到,许多额外的构造都处于本公开的精神和范围内。在一些实施例中,谐振单元206的阵列可包括不同构造的多面体单元的组合。该组合可包括斜多面体单元和平行多面体单元两者,以及这些多面体单元的多种不同构造。例如,图15示出了示例性声芯200的透视图,该声芯200具有不同构造的单元的组合。如图15中所示出的,声芯200可包括具有第一构造的收敛多面体单元1502和具有第一构造的发散多面体单元1504。图15中所示出的声芯200进一步包括具有第二构造的收敛多面体单元1506和具有第二构造的发散多面体单元1508。如所示出的,在一些实施例中,声芯200可进一步包括具有第三构造的收敛多面体单元1510,并且在一些实施例中甚至可包括具有第四构造的另外的收敛多面体单元1512。另外或在备选方案中,声芯200可进一步包括具有第三构造的发散多面体单元1514,并且在一些实施例中甚至可包括具有第四构造的另外的发散多面体单元1516。在一些实施例中,声芯200还可包括平行多面体单元1518。平行多面体单元可以以任何期望的构造与斜多面体单元组合。例如,如图15中所示出的,平行多面体单元可邻近于收敛单元1514、1516。备选地或另外,平行多面体单元可邻近于发散单元。

现在转到图16A-16C,将描述形成声衬100的示例性方法1600。示例性方法1600可包括形成声芯200和/或形成声屏障202。另外或在备选方案中,声芯200和/或声屏障202可分开提供,并且在示例性方法1600中利用。例如,示例性方法1600可包括:将声屏障202附接到声芯200;形成声屏障202并将声屏障202附接到声芯200;形成声芯200并将声芯200附接到声屏障202;或者形成声屏障202和声芯200并将声屏障202附接到声芯200。在示例性实施例中,声屏障202和声芯200可诸如使用增材制造技术来一体地形成。

如图16A中所示出的,形成声衬100的示例性方法1600可包括:在框1602处,形成包括谐振单元206的阵列的声芯200。谐振单元206可包括多个单元壁和由多个单元壁限定的谐振空间207。谐振单元206中的至少一些可包括斜多面体蜂窝结构800和/或多个声音衰减突起1200。示例性方法可另外包括:在框1604处,形成包括网状膜208和支承网格210的声屏障202;以及在框1606处,将声屏障202附接到声芯200。例如,声屏障202和声芯200可使用增材制造技术来一体地形成。示例性方法可另外包括:在框1608处,将声芯200附接到背板204。

在示例性方法1600中,在框1602处形成声芯可包括在框1610处至少部分地使用增材制造技术来形成声芯200。另外或在备选方案中,框1602可包括在框1612处至少部分地使用折叠芯技术来形成声芯200。在一些实施例中,框1602可包括在框1614处在谐振单元206的至少部分上形成声音衰减突起1200。

仍然参考图16A,示例性方法1600可另外或备选地包括:在框1616处,至少部分地使用增材制造技术来形成网状膜208和/或支承网格210。在一些实施例中,示例性方法1600可包括:在框1618处,在声屏障202的至少部分上(诸如在网状膜208的至少部分和/或支承网格210的至少部分上)形成声音衰减突起1200。

现在转到图16B,将描述包括在框1612处使用折叠芯技术来形成声芯200的示例性方法1600。如图16B中所示出的,示例性方法1600可包括在框1620处形成多个芯材料带1000。芯材料带1000可构造成提供斜多面体蜂窝结构800的阵列。另外或在备选方案中,芯材料带1000可包括声音衰减突起1200。示例性方法1600可另外包括:在框1622处,选择性地将多个芯材料带1000诸如在多个粘附区域1002处彼此粘附。粘附区域1002可沿着相应的芯材料带1000以选定的长度间隔定位。

示例性方法可进一步包括在框1624处同时或随后折叠多个芯材料带1000。相应的芯材料带1000可因此在多个扩展区域1004处彼此分开或扩展。这样的扩展区域1004可分别位于多个粘附区域1002之间。这样的折叠和/或扩展可提供斜多面体蜂窝结构800的阵列。例如,芯材料带1000可根据本公开而构造成提供谐振单元206的阵列,该阵列包括多个收敛多面体单元和多个发散多面体单元。

现在转到图16C,将描述包括框1614(在谐振单元206的至少部分上形成声音衰减突起1200)和框1618(在声屏障202的至少部分上形成声音衰减突起1200)的示例性方法1600。如图16C中所示出的,示例性方法1600可包括:在框1626处,将增材制造工具相对于工具路径而定向以形成轮廓,其中工具路径包括多个重叠的工具路径道1302、1304。该轮廓可对应于声芯200的至少部分和/或声屏障202的至少部分。

重叠的工具路径道可构造成使得在框1628处重叠的工具路径道1302、1304有意地引入超过由轮廓占据的域1201的一定量的增材制造材料。当有意地引入的增材制造材料的量超过由轮廓占据的域1201时,在框1630处,增材制造材料的部分可附带地形成具有随机或半随机取向和/或尺寸的多个声音衰减突起1200。

声芯200和/或声屏障202的顺序轮廓可通过将增材制造工具相对于顺序工具路径而定向来形成,其中顺序工具路径的至少部分包括重叠的工具路径道。声音衰减突起1200的形成可有意地附带于声芯200的形成。在一些实施例中,增材制造工具可利用引入增材制造材料的增材制造技术来形成声芯200的顺序轮廓和/或声屏障202的顺序轮廓。重叠的工具路径道可使过量的增材制造材料被引入到由对应于重叠的工具路径道1302、1304的相应轮廓占据的相应域1201中。邻近的轮廓可将过量的增材制造材料向外推动,以附带地形成多个声音衰减突起1200。增材制造技术可包括材料挤压、材料喷射、粘合剂喷射和/或定向能量沉积。例如,增材制造技术可包括熔合沉积成型(FDM)或熔丝制造(FFF)。

在其它实施例中,增材制造工具可利用将增材能量引入到无定形增材制造材料的增材制造技术。增材能量可使无定形增材制造材料的部分凝固,以形成声芯200和/或声屏障202的顺序轮廓。重叠的工具路径道1302、1304可使过量的增材能量被引入到由对应于重叠的工具路径道1302、1304的相应轮廓占据的相应域1201中。过量的增材能量可从相应的轮廓向外传播,以附带地形成多个声音衰减突起1200。增材制造技术可包括粉末床熔合或容器内光聚合。例如,增材制造技术可包括选择性激光烧结。

目前公开的声衬可用于例如涡轮机(诸如涡轮风扇发动机102)中。示例性涡轮机可包括:涡轮106和风扇转子108;以及外壳或机舱104,其环绕涡轮106和/或风扇转子108,外壳或机舱104限定管道壁114;以及一个或多个声衬100,其沿着管道壁114环形地设置。一个或多个声衬100中的至少一个可包括声芯200,其包括谐振单元206的阵列。谐振单元206中的至少一些可包括斜多面体蜂窝结构800和/或多个声音衰减突起1200。声衬100可进一步包括横跨谐振单元206的阵列而设置的声屏障202,并且声屏障202可包括网状膜208和支承网格210。

本书面描述使用示例性实施例来描述目前公开的主题(包括最佳模式),并且还使本领域中的任何技术人员能够实践这样的主题(包括制作和使用任何装置或系统,以及执行任何结合的方法)。目前公开的主题的可专利性范围由权利要求书限定,并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件,或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件,则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

55页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种滑油压力加注装置

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!