热声隔离系统、模块及包括该热声隔离系统和模块的飞机
阅读说明：本技术 热声隔离系统、模块及包括该热声隔离系统和模块的飞机 (Thermoacoustic isolation system, thermoacoustic isolation module and aircraft comprising thermoacoustic isolation system and thermoacoustic isolation module ) 是由 卡门·沃伊库 丹尼尔·朗格卢瓦 让-弗朗索瓦·布莱斯 于 2020-10-30 设计创作，主要内容包括：热声隔离系统、模块及包括该热声隔离系统和模块的飞机。一种用于飞机的热声隔离模块,该热声隔离模块包括纤维毛层,该纤维毛层限定了外侧、内侧、在该外侧和该内侧之间的厚度,以及外周。该热声隔离模块还包括质量层,该质量层至少设置在纤维毛层的外侧上、纤维毛层的内侧上,或纤维毛层的外侧和内侧之间。外封装片材从外部设置在纤维毛层的外侧。类似地,内封装片材从内部设置在纤维毛层的内侧。外周接缝在与纤维毛层的外周相邻的地方将外封装片材连接到内封装片材,从而产生包封纤维毛层的封套。(Thermoacoustic isolation systems, modules, and aircraft including the same. A thermoacoustic isolation module for an aircraft includes a fiber batt defining an outer side, an inner side, a thickness between the outer side and the inner side, and an outer periphery. The thermoacoustic isolation module further comprises a mass layer which is arranged at least on the outside of the fiber batt, on the inside of the fiber batt, or between the outside and the inside of the fiber batt. The outer packaging sheet is disposed outside the fiber batt layer from the outside. Similarly, the inner packaging sheet is disposed inside the fiber batt layer from the inside. A peripheral seam joins the outer encapsulating sheet to the inner encapsulating sheet adjacent the periphery of the fibre batt, thereby creating an envelope enclosing the fibre batt.)
相关申请的交叉引用
这是首次提交的专利申请，关于优先权，该专利申请不依赖于任何其它专利申请。
技术领域
本发明涉及一种用于飞机隔离件的构造，以及一种用于将该隔离件安装在飞机中的布置。更具体地，本发明涉及以下项的构造：热声隔离系统、热声隔离模块，以及包含该热声隔离系统和该热声隔离模块的飞机。
背景技术
在设计飞机机舱时，飞机设计者要为乘客解决许多舒适性问题，在这些问题中，尤其包括飞机机舱内的温度和飞机机舱内的声音的大小。
尽管现有技术包括解决飞机机舱内的温度控制和声音控制这两者的示例，但是仍然期望进一步改进温度控制和声音控制这两者。
发明内容
本发明提供了一种或多种解决方案，所述一种或多种解决方案改进了现有技术中已知的热声隔离系统和热声隔离模块。
在一个实施例中，本发明提供了一种用于飞机的热声隔离模块，该热声隔离模块包括纤维毛层(fiber batt)，该纤维毛层限定了外侧、内侧、在该外侧和该内侧之间的厚度，以及外周。热声隔离模块还包括质量层(mass layer)，该质量层至少设置在纤维毛层的外侧上、纤维毛层的内侧上，或纤维毛层的外侧和内侧之间。外封装片材从外部设置在纤维毛层的外侧。类似地，内封装片材从内部设置在纤维毛层的内侧。外周接缝在与纤维毛层的外周相邻的地方将外封装片材连接到内封装片材，从而产生包封纤维毛层的封套。
在热声模块的一个预期的实施例中，纤维毛层包括玻璃纤维非织造材料。
在热声模块的另一个预期的实施例中，质量层包括橡胶。
更进一步地，预期外封装片材是塑料的。类似地，内封装片材可以是塑料的。
对于热声模块的一个预期的实施例，外周接缝完全围绕纤维毛层的外周延伸。
预期热声模块可以包括第一局部接缝，该第一局部接缝从外周向纤维毛层中延伸第一预定距离。
分开地，热声模块可以具有第二局部接缝，该第二局部接缝从外周向纤维毛层中延伸第二预定距离。
另外，热声模块可以包括第三局部接缝，该第三局部接缝包围纤维毛层中在外周内部的区域。
本发明还提供了一种飞机，该飞机包括：机身；第一框架元件，该第一框架元件连接到机身，该第一框架元件包括内支腿；以及纤维毛层，该纤维毛层限定了外侧、内侧、在该外侧和该内侧之间的厚度，以及外周。飞机还包括质量层，该质量层至少设置在纤维毛层的外侧上、纤维毛层的内侧上，或在纤维毛层的内侧和外侧之间。外封装片材从外部设置在纤维毛层的外侧。内封装片材从内部设置在纤维毛层的内侧。外周接缝在与纤维毛层的外周相邻的地方将外封装片材连接到内封装片材，从而产生封套，该封套包封纤维毛层并且限定与外周接缝相邻的覆盖层(blanket)边缘。夹子将覆盖层边缘固定到第一框架元件的内支腿。
本发明还提供了一种用于飞机的热声隔离系统。该热声隔离系统包括第一框架元件，该第一框架元件连接到机身，该第一框架元件包括内支腿。该热声隔离系统还包括：纤维毛层，该纤维毛层限定了外侧、内侧、在该外侧和该内侧之间的厚度，以及外周；质量层，该质量层至少设置在纤维毛层的外侧上、纤维毛层的内侧上，或纤维毛层的内侧和外侧之间。外封装片材从外部设置在纤维毛层的外侧。内封装片材从内部设置在纤维毛层的内侧。外周接缝在与纤维毛层的外周相邻的地方将外封装片材连接到内封装片材，从而产生封套，该封套包封纤维毛层并且限定与外周接缝相邻的覆盖层边缘。夹子将覆盖层边缘固定到第一框架元件的内支腿。
更进一步地，可以将热声隔离系统构造成使得纤维毛层包含玻璃纤维非织造垫。
在一个实施例中，可以将热声隔离系统构造成使得质量层包含橡胶。
对于热声隔离系统，外封装片材可以是塑料的。类似地，内封装片材也可以是塑料的。
可以将热声隔离系统制造成使得外周接缝完全围绕纤维毛层的外周延伸。
在另一个预期的实施例中，热声隔离系统可以包括第一局部接缝，该第一局部接缝从外周向纤维毛层中延伸第一预定距离。
可替代地，热声隔离系统可以包含第二局部接缝，该第二局部接缝从外周向纤维毛层中延伸第二预定距离。
在又一个预期的实施例中，热声隔离系统可以被制成为具有第三局部接缝，该第三局部接缝包围纤维毛层中在外周内部的区域。
在该预期的实施例中，第三局部接缝可以包围贯通纤维毛层的开口。
从下面的附图和讨论中，本发明的其它方面将变得很明显。
附图说明
附图示出了本发明的各种非限制性实施例，其中：
图1是根据现有技术中已知的第一实施例的用于飞机内部的热声系统的图示截面；
图2是根据现有技术中已知的第二实施例的用于飞机内部的热声系统的图示截面；
图3是根据本发明的一个实施例的用于飞机内部的热声系统的图示截面；
图4是图3中所示的热声系统的一部分的放大的图示截面，提供了与将第二隔离层连接到第一框架元件的夹子相关联的增强的细节；
图5是在图3中所示的热声系统中采用的热声隔离模块的第一实施例的一部分的内侧的透视图；
图6是图5中所示的热声隔离模块的截面，该截面沿着线6-6截取；
图7是图5中所示的热声隔离模块的截面，该截面沿着线7-7截取；
图8是图5中所示的热声隔离模块的第二预期实施例的截面；
图9是图5中所示的热声隔离模块的第三预期实施例的截面；
图10是根据本发明的夹子的一个实施例的透视图；
图11是图10中所示的夹子的顶视图；
图12是本发明的热声系统的图示截面，其中使用图10中所示的夹子将两个热声隔离模块连接至飞机框架；以及
图13是图12中所示的本发明的热声系统的放大的图示截面，示出了处于安装位置的夹子。
具体实施方式
现在将结合一个或多个实施例来描述本发明。特定实施例的讨论旨在突出本发明的广度和范围，而不是将本发明限制于此。本领域技术人员应当理解的是，可以通过本文描述的实施例的一个或多个等同形式和变型来实施本发明。这些等同形式和变型旨在被本发明涵盖。
在下面的段落中，结合在本发明在飞机上的部署来描述本发明。尽管结合飞机讨论了本发明的隔离件、隔离系统、隔离模块和隔离布置，但是本发明可以在其它环境中(包括但不限于火车、汽车、轮船等)使用。
在附图中，结合飞机的内部和飞机的外部讨论了现有技术和本发明的各个方面。预期所述内部与飞机乘客机舱一致。预期所述外部为飞机外部的周围环境。
附图中示出的各种元件和特征由附图标记标识。在适当的情况下，相似的元件和特征具有相同的附图标记。尽管预期用相同附图标记标识的元件和特征从一个图示到下一个图示共享相同的特性，但是应当理解的是，在不同视图中使用相同附图标记并不旨在表示所标识的结构在每个图中是完全相同的。
图1是根据现有技术中已知的一个示例的热声系统10的截面图。
热声系统10包括三个基本元件：(1)第一热隔离层12，(2)第二热隔离层14，以及(3)内面板16。热声系统10抵靠飞机的机身18的内表面设置。
在所示出的实施例中，机身18可以由铝或铝的合金构造。可替代地，机身18可以由复合材料构造。如对于本领域技术人员而言很显然的是，尽管预期将这些材料用于机身18，但是也可以采用其它材料。
预期机身18的内表面包括一个或多个第一框架元件20和一个或多个第二框架元件22。如图1中所示，第一框架元件20是U形的，并且附接至机身18的内表面。U形的第一框架元件20包括内支腿24、主体26和外支腿28。外支腿28连接至机身18的内表面。第二框架元件22示出为加固元件，该第二框架元件22连接到机身18的内表面，并且沿着机身的纵向轴线延伸。
第一热隔离层12示出为邻接抵靠机身18的内表面的单层。第一热隔离层12通常由玻璃纤维或泡沫制成。
第二热隔离层14邻接抵靠第一热隔离层12的内表面。第二热隔离层14也由玻璃纤维或泡沫制成。
在图1中，第一热隔离层12包括第一毛层30和第二毛层32。第一毛层30和第二毛层32抵靠机身18的内表面设置，并且因此，第一毛层30和第二毛层32提供第一热屏障以将飞机机舱与外界环境温度隔离。如对于本领域技术人员而言很显然的是，机身18的内表面通常覆盖有多个第一毛层30和第二毛层32。至少由于这个原因，第一热隔离层12被称为“层”。如很显然的是，第一热隔离层12不是连续层。相反，第一热隔离层12至少由设置在机身18的内表面上的第一框架元件20分成多个部段。
类似地，第二热隔离层14不是连续层。如图1中所示，第二热隔离层14包括第一覆盖层部分34和第二覆盖层部分36。第一覆盖层部分34包括第一覆盖层边缘38。类似地，第二覆盖层部分36包括第二覆盖层边缘40。第一覆盖层部分34设置成与第一毛层30的内表面相邻。第二覆盖层部分36设置成与第二毛层32的内表面相邻。
此外，如图1中所示，第一覆盖层边缘38和第二覆盖层边缘40经由夹子42附接到内支腿24。如所示出的，夹子42是U形元件。
内面板16设置成与第二热隔离层14的内表面相邻。如图1中所示，内面板16包括三层：(1)吸收层44，(2)质量层46，和(3)装饰层48。吸收层44、质量层46和装饰层48构造为一起形成内面板16的整体部件。当将内面板16安装在飞机中时，吸收层44设置成与第二热隔离层14相邻。装饰层48形成内面板16的内表面。质量层46夹在吸收层44和装饰层48之间。
吸收层44可以由毛毡或玻璃纤维制成。
质量层46可以由橡胶或乙烯树脂制成。
装饰层48可以由向飞机机舱内的人呈现装饰外观的任何材料制成。
如对于本领域技术人员而言很显然的是，通常选择用于第一热隔离层12和第二热隔离层14的材料，以通过在飞机机舱和周围环境之间提供合适的热屏障来确保机舱对于人而言是舒适的。如对于本领域技术人员而言也很显然的是，同样期望在飞机机舱和周围环境之间设置合适的声屏障。声屏障有助于最大程度地减小飞机机舱内的噪声。
众所周知的是，当将质量层置于噪声源和人之间时，质量层将吸收某些波长的声音，因此，质量层将减小穿过其中的噪声的大小。在飞机中，通常将质量层46结合到内面板16中。在图1中示出了这种构造。
图2示出了现有技术中已知的热声系统50的第二构造。关于内面板52的构造，图2中所示的热声系统50与图1中所示的热声系统10不同。具体地，内面板52包括第一质量层54和第二质量层56。更具体地，内面板52被构造成使得，吸收层44被夹在第一质量层54和第二质量层56之间，其中第一质量层54设置在吸收层44的外表面上。
如从前述内容很显然的是，现有技术强调质量层46、54、56通常被结合到内面板16、52中。
本发明认识到关于将质量层46、54、56定位在内面板16、52中所发现的一个方面。具体地，已经发现，与图1和图2中所示的现有技术热声系统可能实现的效果相比，如果将质量层46、54、56从内面板16、52中的位置重新定位，则可以在更大程度上减少或减轻噪声。更具体地，已经发现，如果选择具有特定性质的质量层，并且如果该质量层位于飞机的内面板16、52与机身18之间的位置处，则可以减少噪声传播。
图3示出了根据本发明的热声系统60的一个预期的实施例。
类似于热声系统10，本发明的热声系统60包括三个主要特征：(1)
第一隔离层62，(2)第二隔离层64，和(3)内面板66。
预期第一隔离层62类似于第一热隔离层12。具体地，预期第一隔离层62是由玻璃纤维和/或泡沫材料制成的热隔离层。
在所示出的实施例中，第一隔离层62包括第一泡沫层68、玻璃纤维层70和第二泡沫层72。如所示出的，玻璃纤维层70夹在第一泡沫层68和第二泡沫层72之间。该构造不应被理解为限制本发明，因为还预期第一隔离层62的其它构造用于热声系统60。
如结合第一热隔离层12所讨论的，第一隔离层62包括第一毛层74和第二毛层76，该第一毛层74和该第二毛层76位于第一框架元件20的两侧上。尽管仅示出了两个毛层74、76，但是第一热隔离层62包括与机身18的内表面相邻地设置的多个毛层。
第二隔离层64将热隔离层78与质量层80结合。
预期热隔离层78由玻璃纤维材料构成。预期玻璃纤维材料是非织造玻璃纤维网。但是，还预期玻璃纤维材料可以是织造材料，或可以是结合了织造组分和非织造组分的混合构造。
预期质量层80由橡胶或硅树脂制成。在不脱离本发明范围的情况下，也可以采用其它材料。
与用于质量层的材料选择有关的参数包括但不限于柔韧性、良好的声音吸收(或衰减)以及至少中等的(moderate)刚性。质量层80的柔韧性有助于第二隔离层64在飞机中的安装。如上所述，提供质量层80以减少声音通过其传播。因此，所选择的用于质量层80的材料是为了提供良好的声音吸收和/或衰减而选择的。更进一步，为了可以在安装内面板66之前将第二隔离层64安装在飞机内部，期望质量层80表现出至少中等的刚性。一定的刚性将阻碍质量层80屈服于重力。如果隔离层64过于松弛，则隔离层64可能会干扰内面板66的安装。因此，出于这个原因，优选质量层80具有至少中等的刚性。
根据一个实施例，预期质量层80具有约0.4lb/ft2(16.86g/m2)的重量分布。该重量分布可以在0.4lb/ft2(16.86g/m2)的±10％-20％的范围内变化。这样，在一个变型中，重量分布的范围是0.4lb/ft2(16.86g/m2)±10％，计算得出约0.36lb/ft2至0.44lb/ft2(15.17g/m2至18.54g/m2)。在另一个变型中，重量分布的范围是0.4lb/ft2(16.86g/m2)±15％，计算得出约0.34lb/ft2至0.46lb/ft2(14.33g/m2至19.38g/m2)。在另一个变型中，重量分布的范围是0.4lb/ft2(16.86g/m2)±20％，计算得出约0.32lb/ft2至0.48lb/ft2(13.48g/m2至20.23g/m2)。
预期由玻璃纤维制成的热隔离层78不会对第二隔离层64的重量分布有可观(或显著)的贡献，该第二隔离层64将热隔离层78与质量层80相结合。因此，将第二隔离层64理解为满足上面列举的相同的重量分布范围。具体地，预期第二隔离层64具有约0.4lb/ft2(16.86g/m2)±10％-20％的重量分布。
继续参考图3，预期通过将质量层挤出到热隔离层78上来将质量层80连接到热隔离层78。由于预期热隔离层78包括非织造玻璃纤维，因此熔融质量层80将捕获玻璃纤维的一些部分，从而将这两层彼此连接。更进一步，如对于本领域技术人员而言很显然的是，可以采用一种或多种技术将质量层80结合至热隔离层78。例如，可以通过在离散点处的热结合和/或超声结合来将质量层80附接到热隔离层78。在该实施例中，可以经由超声激励或加热元件在特定点处加热质量层80，从而熔化质量层80，从而允许质量层粘附到一些玻璃纤维上。更进一步，质量层80可以经由合适的粘合剂连接至热隔离层78。还预期质量层80可以不粘附或不连接至热隔离层78。
如图3中所示，第二隔离层64包括第一覆盖层82和第二覆盖层84。如对于本领域技术人员而言很显然的是，第二隔离层64预期包括除所示出的第一覆盖层82和第二覆盖层84之外的多个覆盖层。第一覆盖层82包括第一覆盖层边缘86。类似地，第二覆盖层84包括第二覆盖层边缘88。第一覆盖层边缘86和第二覆盖层边缘88折叠在第一框架元件20的内支腿24上，并且通过夹子90连接到第一框架元件20。
图4是夹子90、第一覆盖层边缘86和第二覆盖层边缘88的放大图。如在该图示中所突出显示的，第一覆盖层边缘86包括第一隔离边缘部分92和第一质量层边缘部分94。类似地，第二覆盖层边缘88包括第二隔离边缘部分96和第二质量层边缘部分98。第一覆盖层边缘86通过夹子90抵靠第一框架元件20的内支腿24的外表面固定。另外，夹子90将第二覆盖层边缘88抵靠内支腿24的内表面固定。通过这样做，第一覆盖层边缘86和第二覆盖层边缘88提供了与第一框架元件20的内支腿24相邻的连续隔离层，以阻碍和/或阻止声音和/或温度通过其传播。在该图示中，箭头100提供了声音通过热声系统60的传播方向的指示。箭头100还提供了在热声系统的整个厚度上的温度梯度的指示。
图3还示出了内面板66。如所示出的，内面板66抵靠第二隔离层64的内表面定位。内面板66包含用于飞机机舱的装饰元件。
图5是在图3和图4中所示的热声系统60中采用的热声隔离模块102的第一实施例的一部分的内侧的透视图。热声隔离模块102是一个预期的实施例的代表性示例，并且不应被理解为对本发明的限制。
热声模块102包括封套104，该封套104包封热隔离层78和质量层80。在图5中，将热隔离层78的内侧示出为面朝上。
如对于本领域技术人员而言很显然的是，预期封套104由合适的塑料或热塑性材料制成。提供封套104以最大程度地减少由热隔离层78和/或质量层80对水分的吸收和/或保持。在一个预期的实施例中，封套104不允许水分穿过。在另一个预期的实施例中，封套104可以允许水分至少一定程度地从中穿过，以在封套104内维持合适的湿度。
继续参考图5，封套104具有由外周接缝108限定的外周边缘106。虽然将外周边缘106图示为从外周接缝108偏移，但是外周边缘106和外周接缝108可以共同定位。可以经由热结合和/或超声结合来产生外周接缝108。在不脱离本发明范围的情况下，还可以采用其它结合技术。
热声模块102包括第一局部接缝110，该第一局部接缝110从外周边缘106向热声模块102的内部延伸第一预定距离。更进一步地，热声模块102包括第二局部接缝112，该第二局部接缝112从外周边缘106向热声模块102的内部延伸第二预定距离。预期第一局部接缝110和第二局部接缝112经由从内表面延伸通过热声模块102到外表面的缝合而构造。预期第一局部接缝110和第二局部接缝112为热声模块102提供结构稳定性，这可以帮助将热声模块102安装在飞机中。另外，预期第一局部接缝110和第二局部接缝112为热声模块102提供稳定性，以在热声模块102连接到第一框架元件20时帮助保持热声模块102的形状。
尽管热声模块102示出为具有第一局部接缝110和第二局部接缝112，但是热声模块102可以包括任何数目的局部接缝。更进一步地，局部接缝可以从外周接缝108上的一个位置横跨热声模块102延伸到外周接缝108上的另一位置。可替代地，预期热声模块102的实施例可以根本不包含任何局部接缝110、112。
此外，如图5中所示，热声模块102可以包括第三局部接缝114，该第三局部接缝114被结构化为在其内部具有“X”的框。与其它局部接缝110、112一样，预期第三局部接缝114为热声模块102提供结构稳定性，以有利于将热声模块102抵靠第一隔离层62安装。
热声模块还可以包括第四局部接缝116。这里，第四局部接缝116包围穿过热声模块102的开口118。开口118可以设置成使得例如导管可以穿过热声模块102。
图6是图5中所示的热声隔离模块102的截面，该截面是沿着线6-6截取的。封套104示出为具有外封装片材120和内封装片材122，该外封装片材120和该内封装片材122在外周接缝108处连接在一起。如上文所讨论的，质量层80定位成与热隔离层78的外表面相邻。
图7是图5中所示的热声隔离模块102的截面，该截面是沿着线7-7截取的。在该视图中，示出了第一局部接缝110。因为第一局部接缝110压缩热隔离层78和质量层80，所以热隔离层78具有两个压缩区域124。
图8是图5中所示的热声隔离模块126的第二预期实施例的截面。在该第二实施例中，质量层80设置在热隔离层78的外表面和热隔离层78的内表面之间的中间位置处。
图9是图5中所示的热声隔离模块128的第三预期实施例的截面。在该第三实施例中，质量层80设置成与热隔离层78的内表面相邻。
关于热声隔离模块102、126和128的三个实施例，预期最合适的实施例可能是热声隔离模块102。已经发现，声音衰减随着质量层80和内面板66之间的距离增加而增加。换句话说，随着质量层80移动到更靠近机身18的内表面，声音衰减得到改进。
图10是根据本发明的夹子130的一个实施例的透视图。
夹子130由合适材料(诸如金属)制成为整体单元。夹子130包括第一端132和第二端134。在第一端132和第二端134之间，夹子130包括第一屈曲部136、第一笔直部段138、第二屈曲部140、第二笔直部段142、第三屈曲部144、第三笔直部段146、第四屈曲部148和第四笔直部段150。夹子130基本上形成如图13中所示的那样部署的R形结构。
图11是图10中所示的夹子的顶视图。
图12是本发明的热声系统152的图示截面，其中使用图10中所示的夹子130将热声隔离模块102连接至飞机框架。为了覆盖夹子130，将粘合带154施加在夹子130的顶部上。粘合带154沿箭头156、158的方向压靠在热声模块102和夹子130上。
图13是图12中所示的本发明的热声系统152的放大的图示截面，以放大的细节示出了处于安装位置的夹子130。
如以上关于图4所指出的，夹子130将第一覆盖层边缘86和第二覆盖层边缘88以在飞机机舱和周围环境之间维持适当的热声屏障的方式抵靠第一框架元件20的内支腿24固定。具体地，如所指出的，热隔离层78和质量层80均抵靠第一框架构件24的内支腿24固定。作为这种构造的结果，不存在由于第一框架20的存在而产生的隔离间隙。这样，本发明提供了一种构造，该构造避免了(或至少最大程度地减小了)如下局部区域：在该局部区域中，隔离可能不足，从而不利地影响乘客的舒适度。
如上所述，可以在不脱离本发明的范围的情况下，以多种构型中的任何一种构型来实现本发明。对于本领域技术人员而言很明显的任何和所有等同形式和变型都旨在被本发明涵盖。