蜂窝芯的隔膜化的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及用于降低噪声的声学处理，更具体地涉及蜂巢状的蜂窝芯的隔膜化(septumizat1n)。
【背景技术】
[0002]飞行器发动机主要由于压缩气流的旋转叶片以及通过排气喷嘴从气流和高速气流吸取能量的旋转叶片而产生噪声。为了减少噪声并满足管理商业飞行器的噪声规定，飞行器发动机可以在发动机的各种部件(例如短舱进气道、以及尾部旁通管和主喷嘴)中结合有声学面板。这些声学面板(有时被称为声学处理或声学衬里)可以包括被夹在穿孔的内蒙皮与未穿孔的外蒙皮之间的蜂窝芯。蜂窝芯通常具有被称为隔膜(septum)的多孔材料中间层，隔膜用于提高衬里的声学性能。在蜂窝芯的隔室中的隔膜的设计参数通常包括层的孔隙率以及相对于穿孔的内蒙皮的深度或位置。由隔膜形成的腔用作用于衰减发动机噪声的亥姆霍兹共振器。
[0003]存在至少三种已知方法用于蜂窝芯的隔膜化，每种方法均需要在已制造蜂窝芯之后在单独工艺中将隔膜安装在蜂窝芯中。第一种方法需要使所述芯裂开并且使用粘合剂将隔膜层结合到裂开的芯之间，但是这种方法耗费时间且劳动强度大，而且因为需要使所述芯裂开所以会使所述芯的机械性能降低。第二种方法涉及失錯工艺(lost wax process)，其创建被掩埋的隔膜，其中蜂窝芯被挤压到蜡中。液体树脂的薄层在蜡的顶部浮动，其然后固化而形成固体层，并且蜡熔融而离开蜂窝芯。该掩埋隔膜工艺需要额外的步骤，其中使用激光器使固体隔膜层穿孔至期望的孔隙率。第三种方法涉及使用自动化机器人工艺，其中带有翼片的各隔膜件被插入每个蜂窝隔室中。通过将蜂窝板仔细浸渍到液体粘合剂中达到某一深度来使各隔膜件的翼片结合到蜂窝隔室壁。安装各隔膜件的工艺会是耗时且昂贵的。因而，需要一种使用于声学夹层结构的蜂窝芯隔膜化的方法，该方法不需要将各隔膜件安装在蜂窝芯隔室中、或使芯裂开以允许安装隔膜层、或不需要在失蜡工艺中为建立实心隔膜层然后使用激光器以使实心隔膜层穿孔而使用的许多步骤。
【发明内容】
[0004]本公开的实施方式提供了用于使蜂窝芯隔膜化的方法，该蜂窝芯可以在用于声学处理的夹层面板中采用。所公开的方法避免了在隔膜安装期间使蜂窝芯裂开的必要，而且也避免了在使用失蜡工艺或使用自动化机器人设备以将单独隔膜插入各蜂窝芯中所需的许多制造步骤。可以快速且容易地使大量的蜂窝芯隔室隔膜化。在制造蜂窝芯的隔室时实现了蜂窝芯的隔膜化，从而消除了将隔膜放置并固定在蜂窝芯隔室内的单独步骤。隔膜形成了蜂窝芯的一体部分。
[0005]根据一个公开的实施方式，提供了一种制造隔膜化声学芯的方法。形成多个单独的复合材料隔膜，并将单独的隔膜分别安装在多个工具上。通过在所述工具的周围包裹复合材料片材而形成隔室。通过使所述蜂窝芯和所述隔膜共固化而将所述隔膜固定于所述蜂窝芯内的变址位置。在共固化之后从所述蜂窝芯移除所述工具。通过将单独的隔膜套在阳工具构件上，之后将阴工具构件套在所述隔膜上，使得隔膜被保持在所述阳工具构件与所述阴工具构件之间，借此安装所述单独的隔膜。通过在所述工具的周围编织片材，使得所述复合材料片材与所述隔膜的露出段接触，而执行包裹复合材料片材的步骤。形成蜂窝芯的步骤包括组装所述工具的阵列，相对于片材使各所述工具变址，以将隔膜定位在蜂窝芯的隔室内。形成蜂窝芯的步骤进一步包括抵靠所述工具压实所述片材。
[0006]根据另一个公开的实施方式，提供了一种制造隔膜化蜂窝芯的方法。形成多个隔室，每个隔室均具有隔室壁并包含复合材料隔膜。通过在多个复合材料隔膜周围均包裹复合材料片材而执行形成隔室的步骤。通过使所述隔室和所述隔膜共固化而将所述复合材料隔膜接合至所述隔室壁。所述方法还可以包括在多个工具上分别放置所述隔膜，这包括在各所述工具的周围包裹复合材料片材。在多个工具上分别放置所述隔膜的步骤包括将各所述隔膜保持在阳工具构件与阴工具构件之间，并且使各所述隔膜的一段露出。包裹复合材料片材的步骤包括在各所述隔膜的露出段周围包裹所述复合材料片材。形成多个隔室的步骤包括抵靠各所述工具压实所述复合材料片材。所述方法还可以包括:通过在执行共固化之前调整所述工具的位置而使各所述隔膜在其中一个所述隔室内变址；以及将所述工具排列成对应于所述隔室的工具阵列。在所述共固化之后，移除所述工具。
[0007]根据再一公开的实施方式，提供了一种制造声学衬里的方法，该方法包括:在多个工具中的每个工具上放置隔膜；形成具有多个隔室的蜂窝芯，这包括在所述工具的周围包裹复合材料片材并使所述复合材料片材与各所述隔膜的一段接触；使所述蜂窝芯和所述隔膜共固化；从所述蜂窝芯移除所述工具；以及在所述蜂窝芯的相反两侧附接第一面片和第二面片。
[0008]根据又一公开的实施方式，提供了一种用于使具有多个隔室的芯隔膜化的设备，所述多个隔室中的每个隔室均具有多个侧面。所述设备包括:匹配的阳工具构件和阴工具构件，所述阳工具构件和阴工具构件适于在其间保持隔膜。各所述阳工具构件和阴工具构件均具有大致匹配所述隔室的形状的第一段，以及大致匹配所述隔膜的形状的第二段。所述阳工具构件和阴工具构件被轴向对准。各所述阳工具构件和阴工具构件的所述第一段包括与所述隔室的侧面的数量相等的多个平坦侧面。所述阳工具构件的所述第二段包括适于在其上套有隔膜的头，并且所述阴工具构件的所述第二段是适于接收所述头的腔。
[0009]所述特征、功能和优点可以在本公开的各种实施方式中独立实现或者可在其它实施方式中组合，其中参考以下描述和附图可以看到进一步的细节。
【附图说明】
[0010]在随附权利要求书中阐述了示例性实施方式的特点所认为的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，将参考本公开的示例性实施方式的以下详细描述来最佳地理解示例性实施方式以及其优选的使用方式、进一步的目标和优点，其中:
[0011]图1是机翼的一部分的立体图的图示，示出了具有声学处理入口的发动机；
[0012]图2是沿图1中的线2-2剖取的剖视图的图示，示出了声学衬里的一部分；
[0013]图3是形成图2中所示的声学衬里的部件的蜂窝芯的底部立体图的图示；
[0014]图4是蜂窝芯的一部分的底部等距视图的图示，示出了隔膜的底端；
[0015]图5是用于铺设及共固化蜂窝芯与隔膜的工具的分解立体图的图示；
[0016]图6是类似于图5的图示，但示出了在阳工具构件与阴工具构件之间放置隔膜；
[0017]图7是示出了保持在阳工具构件与阴工具构件之间的隔膜的立体图的图示；
[0018]图8是剖视图的图示，示出了在蜂窝芯的其中一个隔室内使工具和隔膜变址；
[0019]图9是在包裹工具期间铺设工具组件的立体图的图示；
[0020]图10是局部形成的各个片材以及将隔膜放置在片材中形成的通道内的立体图的图示；
[0021]图11是在被包裹在片材中的处理中的工具的示意性图示；
[0022]图12是形成图9所示的铺设工具组件的包裹工具的叠皇堆栈的示意图示；
[0023]图13是概括示出制造声学衬里的方法的步骤的流程图的图示；
[0024]图14是飞行器生产及维修方法的流程图的图示；以及
[0025]图15是飞行器的框图的图示。
【具体实施方式】
[0026]所公开的实施方式涉及用于使诸如蜂巢状芯的蜂窝芯隔膜化的方法，该蜂窝芯形成了可以在用于衰减噪声的任何宽范围应用中使用的声学处理部件。例如但并非限制，参照图1，通过外挂架(pylon) 24将高函道比发动机20安装在飞行器机翼22上。发动机20包括具有空气入口 28的环绕式发动机舱26。空气入口 28包括呈声学衬里32形式的声学处理区30，用于减少因通过空气入口 28进入发动机20中的高气流引起的噪声。
[0027]下面将注意力转向图2至图4，其示出了包括隔膜化的声学芯的声学衬里32的附加细节。声学衬里32是夹层面板构造(参见图2)，其广泛地包括分别夹在内面片36和外面片38之间的蜂窝状的蜂巢芯34(这里有时称为蜂窝芯34)。内面片36包括位于其中的多个穿孔40，所述多个穿孔允许包括噪声的声波穿过内面片36而进入蜂窝芯34。经由诸如粘合剂结合的任何合适的工艺将内面片36附接至蜂窝芯34的顶部。类似地，外面片38可经由粘合剂结合而附接至蜂窝芯34的底部。
[0028]在图示的实施方式中，内面片36和外面片38均可分别包括复合材料层压板，诸如CFRP(碳纤维增强塑料)，然而，这些面片中的任一者可包括其它材料。蜂窝芯34由多个单独的多边形隔室42形成，隔室42由多个隔室壁44限定。在图示的示例中，隔室42为六边形，然而其它的隔室几何形状也是可行的。蜂窝芯34由与蜂窝芯34—