звукопоглощающее устройство для воздуховода самолета

Формула изобретения

1. Звукопоглощающее устройство для воздуховода самолета, содержащее, по меньшей мере, один изогнутый отрезок трубы, внутренняя стенка которого плакирована звукопоглощающим материалом, при этом внутри изогнутого отрезка трубы расположено, по меньшей мере, одно средство направления воздуха для оптимизации течения, выполненное в виде акустического сепаратора, листовой металлический кожух которого охватывает центральный поглощающий сердечник и содержит микроперфорации в области внутренней боковой поверхности или внешней боковой поверхности, причем неперфорированная внутренняя боковая поверхность или внешняя боковая поверхность листового металлического кожуха содержит обычные перфорации с относительной площадью поверхности перфораций, составляющей, по меньшей мере, 20%.

2. Звукопоглощающее устройство по п.1, в котором звукопоглощающий материал содержит стекловату, минеральную вату или поропласт с открытыми порами.

3. Звукопоглощающее устройство по п.1, в котором микроперфорации представляют собой индивидуальные отверстия с диаметром менее 1 мм.

4. Звукопоглощающее устройство по п.1, в котором относительная площадь поверхности микроперфораций составляет менее 5%.

5. Звукопоглощающее устройство по п.1, в котором скорость течения через изогнутый отрезок трубы при нормальной работе превышает 5 м/с.

Описание изобретения к патенту

Область применения изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию звукопоглощающего устройства для воздуховода самолета, причем указанное звукопоглощающее устройство содержит по меньшей мере один изогнутый отрезок трубы, соответствующая внутренняя стенка которого плакирована звукопоглощающим материалом, при этом внутри указанного изогнутого отрезка трубы расположено по меньшей мере одно средство направления воздуха, предназначенное для оптимизации течения.

Предпосылки к созданию изобретения

К воздуховодам, которые используют в конструкции самолета, предъявляются особенно строгие требования, связанные с звукозащитой и динамикой течения. В то же время, размеры воздуховодов в самолете выбирают так, чтобы потери потока были минимально возможными, например, чтобы снизить до минимума энергию, которая требуется для транспортирования кондиционированного воздуха. С учетом ограниченного пространства внутри самолета, воздуховоды содержат значительное число изогнутых отрезков трубы. В этих местах преимущественно используют дисперсионные поглотители звука, так как они являются особенно эффективными в таких обстоятельствах. Более того, возникающее при этом изменение направления воздушного потока приводит к турбулентности, которая среди прочего снижает скорость течения воздуха.

Для дисперсионного звукопоглощения обычно используют, в частности, изогнутые отрезки трубы воздуховода или его плакирование звукопоглощающим материалом. Более того, в частности, в случае сильно изогнутых отрезков трубы, возникает турбулентность воздушного потока, которая оказывает отрицательное влияние на эффективность, при наличии средства направления воздуха, противодействующего указанной турбулентности.

Однако следует иметь в виду, что комбинация средства направления воздуха и плакирования звукопоглощающим материалом в изогнутом отрезке трубы может оказывать отрицательное влияние на эффективность звукопоглощения. Причиной этого может быть, например, то, что две воздушные направляющие перегородки, расположенные параллельно друг другу, которые используют как средство направления воздуха внутри изогнутого отрезка трубы, создают три отдельных профиля коробчатого сечения, которые, если их рассматривать индивидуально, не полностью плакированы звукопоглощающими материалами. В частности, средний короб, который образован при помощи двух воздушных направляющих перегородок, расположенных на расстоянии друг от друга, является незащищенным в этом отношении.

Уже были предприняты попытки решения этой проблемы за счет увеличения радиуса изгиба изогнутого отрезка трубы, так чтобы использовать не более одного средства направления воздуха внутри изогнутого отрезка трубы. Однако для этого требуется больше установочного пространства внутри самолета, которого обычно не хватает. Более того, уже были предприняты попытки проектирования средства направления воздуха в виде акустических сепараторов. Акустический сепаратор представляет собой средство направления воздуха аэродинамической формы, имеющее форму крыла, причем внутреннее пространство указанного сепаратора заполнено звукопоглощающим материалом. Соединение с звукопоглощающим материалом установлено при помощи обычных перфораций, с относительной площадью поверхности перфораций около 20%. Относительной площадью поверхности перфораций называют отношение площади поверхности, занимаемой перфорациями, ко всей площади поверхности. Несмотря на то, что такой акустический сепаратор сам по себе действует как звукопоглощающее устройство, это решение, однако, за счет толщины акустического сепаратора, требует соответствующего увеличения установочного пространства внутри изогнутого отрезка трубы, что, в свою очередь, неблагоприятным образом увеличивает падение давления. Более того, было показано, что относительная площадь поверхности перфораций свыше 10% сама по себе может быть источником звука.

Подробное описание изобретения

В связи с изложенным, существует необходимость в создании звукопоглощающего устройства для изогнутого отрезка трубы воздуховода самолета, причем указанное звукопоглощающее устройство должно иметь высокую эффективность и одновременно требовать минимального установочного пространства.

Эта потребность может быть удовлетворена при помощи звукопоглощающего устройства с признаками в соответствии с ограничительной и отличительной частями п.1 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения показаны предпочтительные усовершенствования изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается, для дополнительного звукопоглощения без влияния на вес, средство направления воздуха, установленное внутри изогнутого отрезка трубы, которое содержит микроперфорации по меньшей мере на одной боковой поверхности.

Решение в соответствии с настоящим изобретением обладает, в частности, тем преимуществом, что, благодаря микроперфорациям, возникает только незначительная турбулентность в воздушном потоке, когда указанный воздушный поток движется вдоль средства направления воздуха, так что средство направления воздуха не становится источником звука или не возникает опасность существенного снижения давления. Кроме того, аэродинамические характеристики имеющего микроперфорации средства направления воздуха в соответствии с настоящим изобретением аналогичны аэродинамическим характеристикам не имеющего перфораций обычного средства направления воздуха. Таким образом, решение в соответствии с настоящим изобретением объединяет аэродинамические преимущества обычного средства направления воздуха, с одной стороны, с оптимальным звукопоглощением, с другой стороны. Коэффициент поглощения звукопоглощающего устройства в соответствии с настоящим изобретением может быть задан в соответствии с требуемой частотой за счет изменения размера микроперфораций и/или расстояния между ними. Наличие микроперфораций в средстве направления воздуха в соответствии с настоящим изобретением не оказывает влияния на вес и пространство проектных параметров, в отличие от обычных решений.

Средство направления воздуха может иметь различную конструкцию. Например, оно может быть выполнено в виде по меньшей мере одной воздушной направляющей перегородки (air baffle) или в виде акустического сепаратора. В первом случае микроперфорации могут идти через всю толщину воздушной направляющей перегородки. В случае акустического сепаратора, листовой металлический кожух, охватывающий центральный поглощающий сердечник указанного сепаратора, содержит микроперфорации в области внутренней или внешней поверхности акустического сепаратора. В контексте описания настоящего изобретения, внутренней поверхностью считают изогнутую внутрь поверхность акустического сепаратора, а внешней поверхностью считают изогнутую наружу поверхность акустического сепаратора.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается также акустический сепаратор, в котором внутренняя поверхность или внешняя поверхность листового металлического кожуха, которая не имеет микроперфораций, содержит обычные перфорации с относительной площадью поверхности перфораций, составляющей по меньшей мере 20%. В частности, в случае более значительных радиусов изгиба изогнутых отрезков трубы, это позволяет достичь оптимальных результатов в том, что касается звукопоглощения и направления потока. Более того, проведенные испытания показали, что решение в соответствии с настоящим изобретением является особенно предпочтительным в случае скоростей течения свыше 5 м/сек.

Микроперфорации в соответствии с настоящим изобретением преимущественно представляет собой круглые или овальные отверстия с диаметром менее 1 мм. Таким образом, микроперфорации отличаются от обычных перфораций, диаметр которых превышает 2 мм. Более того, микроперфорации в соответствии с настоящим изобретением имеют относительную площадь поверхности менее 5%.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан вид сбоку изогнутого отрезка трубы со средством направления воздуха в соответствии с первым вариантом.

На фиг.2 показан вид сбоку изогнутого отрезка трубы со средством направления воздуха в соответствии со вторым вариантом.

Подробное описание примерных вариантов изобретения

На фиг.1 показаны обычные воздушные потоки, направление которых показано стрелками, протекающие через изогнутый отрезок 1 трубы воздуховода самолета. Внутренняя стенка отрезка трубы облицована или плакирована звукопоглощающим материалом 2, который в показанном варианте изготовлен из стекловаты. Он может быть изготовлен также из минеральной ваты или поропласта с открытыми порами. Внутри изогнутого отрезка 1 трубы установлены две воздушные направляющие перегородки 4а и 4b, расположенные параллельно воздушному потоку. Каждая из воздушных направляющих перегородок 4а и 4b содержит предназначенные для звукопоглощения сквозные микроперфорации, идущие через всю толщину каждой из указанных перегородок.

На фиг.2 также показан изогнутый отрезок 1 трубы, облицованный внутри звукопоглощающим материалом 2, в котором установлен акустический сепаратор 5 в качестве средства направления воздуха. Акустический сепаратор 5, имеющий форму крыла, содержит внутренний поглощающий сердечник 6, изготовленный из звукопоглощающего материала, причем поглощающий сердечник 6 закрыт листовым металлическим кожухом 7. Листовой металлический кожух 7 образует две боковые поверхности 3а и 3b акустического сепаратора 5, причем указанные боковые поверхности 3а и 3b расположены ориентировочно напротив друг друга, при этом в данном варианте внутренняя поверхность акустического сепаратора содержит микроперфорации, в то время как внешняя поверхность 3а содержит обычные перфорации.

Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения. Например, можно установить вместе акустический сепаратор и воздушные направляющие перегородки внутри изогнутого отрезка трубы, если это позволяет улучшить аэродинамические характеристики или характеристики звукопоглощения. Настоящее изобретение может найти применение не только для воздуховодов систем кондиционирования воздуха, но также и для впускных труб или выпускных труб турбин или других аналогичных устройств.

Список позиционных обозначений

1 Изогнутый отрезок трубы

2 Звукопоглощающий материал

3 Боковая поверхность

4 Направление течения

5 Акустический сепаратор

6 Центральный поглощающий сердечник