ПОКРЫТИЕ ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ФУНКЦИЮ ОБРАБОТКИ НАЛЕДИ ГОРЯЧИМ ВОЗДУХОМ Российский патент 2013 года по МПК B64D33/02 B64D15/04 F02C7/47 

Настоящее изобретение относится к покрытию для акустической обработки с функцией обработки наледи горячим воздухом, причем указанное покрытие предназначено, в частности, для передней кромки летательного аппарата и, более точно, для входной части для воздуха гондолы летательного аппарата.

Во избежание воздействия отрицательных звуковых факторов вблизи аэропортов международные нормы, касающиеся шумов, становятся все более строгими.

Были разработаны различные конструкции по снижению шума, издаваемого летательными аппаратами, в частности, заключающиеся в расположении на уровне стен каналов гондолы покрытий, направленных на поглощение части звуковой энергии, в частности с использованием принципа резонатора Гельмгольца. Известным образом, это акустическое покрытие содержит в направлении снаружи внутрь акустически отражающий пористый слой, ячеистую конструкцию и отражающий непроницаемый слой со звуковыми волнами для придания покрытию эффективности.

На данный момент по причине различных ограничений, например придание формы или совместимости с другим оборудованием, протяженность обрабатываемых поверхностей ограничена. Таким образом, покрытие с трудом совместимо с системами, позволяющими избежать образования и/или накопления льда и/или обледенения, которые необходимы в этих зонах.

Эти системы подразделяются на две большие группы, первая группа, группа так называемых антиобледенительных систем, позволяет ограничить образование льда и/или наледи, вторая группа, группа так называемых систем оттаивания, ограничивающая аккумулирование льда и/или образование наледи. Далее, под системой или способом обработки наледи понимается антиобледенительная система или способ или системы или способ по оттаиванию.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу обработки наледи, заключающемуся в использовании горячего воздуха, выделяемого на уровне двигателя и нагнетаемого на уровне внутренней стенки передних кромок. Эта система является трудно совместимой с покрытием для акустической обработки в той мере, что это покрытие является относительно толстым и образовано ячейками, содержащими воздух, воздействующий как изоляционный материал.

Для того чтобы сделать акустическую обработку и лед совместимыми, решение, раскрытое в документе EP-1103462 и US5841079, предусматривает отверстие в отражающей стенке для того, чтобы теплый воздух мог проникать в ячейки акустического покрытия.

Однако такое решение не является удовлетворительным по следующим причинам.

Ячейки ячеечной структуры, содержащие на уровне отражающего слоя одно или более отверстий, являются менее эффективными при звуковой обработке, волны рассеваются хуже в этих ячейках. Для уменьшения этого недостатка предлагается уменьшить сечение отверстий. В этом случае объем воздуха с постоянным расходом сокращают, делая оттаивание менее эффективным. Кроме этого эти отверстия с сокращенными сечениями могут более легко засоряться, что исключает в соответствующей зоне функцию оттаивания.

Также имеется проблема, относящаяся к тому, что ячеечная структура типа сот деформируется при ее установке на место, при этом некоторые отверстия отражающего слоя могут оказаться расположенными напротив боковых стенок, ограничивающих две ячейки. В этом случае акустическая обработка двух ячеек нарушается, как и функция оттаивания, причем отверстия являются частично перекрытыми стенкой.

И, наконец, еще одна проблема, которая может возникнуть, - это равновесие давления, образующегося внутри кромок входной части для воздуха, а именно: невозможно изолировать некоторые части кромок с целью наддува большего давления воздуха для оттаивания, в частности, в местах, где наледь скапливается в больших количествах. Кроме этого это решение требует хорошей герметичности между ячейками, что в свою очередь требует надлежащей герметичности между стенками ячеечной конструкции и конструкцией для акустического сопротивления и указанными стенками и отражающим слоем.

Настоящее изобретение направлено на устранение недостатков предшествующего уровня техники путем применения покрытия, которое является совместимым с акустической обработкой и обработкой наледи горячим газом, причем покрытие, в частности, предназначено для передней кромки, а более конкретно, к входной части для воздуха гондолы.

С этой целью объектом изобретения является покрытие для акустической обработки на уровне поверхности летательного аппарата, в частности на уровне передней кромки, такой как входная часть для воздуха гондолы летательного аппарата, причем указанное покрытие содержит акустически сопротивляемый слой, по меньшей мере, одну ячеечную конструкцию и отражающий слой, отличающееся тем, что оно содержит каналы, расположенные между указанной ячеечной конструкцией и акустически сопротивляемой конструкцией, причем каждый канал ограничен стенкой, отличной от стенок ячеечной конструкции, а один из концов каналов связан с подводом горячего воздуха.

Другие аспекты и преимущества изобретения будут выявлены при дальнейшем описании, приведенном в качестве не ограничительного примера и со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

Фиг. 1 иллюстрирует вид в перспективе толкательного узла летательного аппарата.

Фиг. 2 иллюстрирует продольный разрез, показывающий часть входной части для воздуха гондолы.

Фиг. 3 иллюстрирует продольный разрез, показывающий часть акустического покрытия согласно изобретению.

Фиг. 4 иллюстрирует разрез по линии А-А на фиг. 3, показывающий часть акустического покрытия согласно первому варианту воплощения.

Фиг. 5 вид в перспективе, иллюстрирующий в деталях ячеечную конструкцию и каналы для оттаивания согласно варианту воплощения на фиг. 4.

Фиг. 6 иллюстрирует разрез по линии А-А на фиг. 3, показывающий часть акустического покрытия согласно второму варианту воплощения.

Фиг. 7 представляет собой схему, иллюстрирующую различные возможные формы каналов.

Фиг. 8 иллюстрирует разрез, показывающий первый вариант воплощения входной части для воздуха, снабженной акустическим покрытием согласно настоящему изобретению.

Фиг. 9 иллюстрирует разрез, показывающий второй вариант воплощения входной части для воздуха, снабженной акустическим покрытием согласно настоящему изобретению.

Фиг. 10 иллюстрирует разрез, показывающий третий вариант воплощения входной части для воздуха, снабженной акустическим покрытием согласно настоящему изобретению.

Фиг. 11 иллюстрирует разрез, показывающий четвертый вариант воплощения входной части для воздуха, снабженной акустическим покрытием согласно настоящему изобретению.

Фиг. 12 иллюстрирует разрез, показывающий пятый вариант воплощения входной части для воздуха, снабженной акустическим покрытием согласно настоящему изобретению.

Настоящее изобретение, описанное ниже, применимо к входной части для воздуха толкательного блока летательного аппарата. Однако оно также может применяться на уровне различных передних кромок летательного аппарата, на уровне которых проводят акустическую обработку и обработку наледи, например передней кромки крыльев.

В дальнейшем описании под наледью также понимается как наледь, так и лед любой природы, любой структуры и любой толщины.

На фиг. 1 представлен толкательный блок 10 летательного аппарата, присоединенный под несущей поверхностью крыла при помощи стойки 12. В любом случае толкательный блок может быть присоединен к любым зонам летательного аппарата.

Этот толкательный блок содержит гондолу 14, в которой узел двигателя, приводящий в действие вентилятор, расположен по существу концентрически. Продольная ось гондолы обозначена ссылочным номером 18.

Гондола 14 содержит внутреннюю стенку 20, ограничивающую канал с входной частью для воздуха 22 спереди.

Самая верхняя часть 24 входной части для воздуха 22 описывает форму, по существу кольцевую, которая проходит в плоскости, которая может быть, по существу, перпендикулярной продольной оси 18 или не перпендикулярной с самой верхней частью, расположенной по стрелке, указывающей на 12 часов, слегка продвинутой вперед. В любом случае другие формы входной части для воздуха могут быть также предусмотрены.

В дальнейшем под аэродинамической поверхностью понимается корпус летательного аппарата, взаимодействующий с аэродинамическим потоком.

С целью ограничения воздействия отрицательных звуковых факторов покрытие 26 нацелено на поглощение части звуковой энергии, в частности, используя принцип резонаторов Гельмгольца, предусмотренного на уровне аэродинамической поверхности. Известным образом, это акустическое покрытие, также называемое акустической панелью, содержит в направлении снаружи внутрь акустическую конструкцию 28, по меньшей мере, одну ячеечную конструкцию 30 и отражающий слой.

Под слоем или конструкцией понимают один или несколько слоев одинаковой или не одинаковой природы.

Акустическая отражающая конструкция 28 является пористой конструкцией, играющей рассеивающую роль, трансформируя частично акустическую энергию звуковых волн, пересекая ее в тепле.

Согласно одному из способов воплощения акустическая отражающая содержит, по меньшей мере, один пористый слой в виде, например, металлической ткани или конструкции только типа WIREMESH и, по меньшей мере, один структурный слой, например металлический лист или композитный лист с вытянутыми отверстиями или микроперфорацией.

Отражающая конструкция 32 является непроницаемой для звуковых волн и не содержит никаких отверстий, способных воздействовать на акустическую обработку.

Ячеечная конструкция 30 соответствует объему, ограниченному с одной стороны воображаемой поверхностью, на которую может быть нанесен отражающий слой 32, и с другой стороны второй воображаемой поверхностью, на которую может быть нанесен второй акустически сопротивляемый слой 28.

Расстояние, разделяющее первую и вторую воображаемые поверхности, может не быть постоянным. Таким образом, это расстояние может быть больше на уровне кромки входной части для воздуха для того, чтобы придать указанной конструкции большую сопротивляемость, в частности, ударам.

Ячеечная конструкция 30 содержит множество каналов, открывающихся, с одной стороны, на уровне первой поверхности, а с другой стороны, на уровне второй поверхности. Эти каналы перекрываются с одной стороны пористой акустически сопротивляемой конструкцией, а с другой стороны отражающим слоем, так что каждый образует ячейку.

Предпочтительно два соседних канала отделяются боковой стенкой.

Согласно первому варианту воплощения ячеечная конструкция 30 образована сотовой структурой. Таким образом, каналы имеют шестиугольную форму, и соседние каналы разделены боковыми стенками. Согласно второму варианту воплощения изобретения ячеечная конструкция 30 содержит серию первых лент, расположенных на уровне секущих поверхностей, причем указанные первые ленты не являются секущими между собой и отделены в пространстве друг от друга, и, по меньшей мере, вторую серию вторых лент, расположенных на уровне секущих поверхностей, причем указанные вторые ленты не являются секущими между собой и отделены в пространстве друг от друга. Первые ленты являются секущими для вторых лент так, чтобы ограничить канал между с одной стороны двумя первыми соседними лентами, а с другой стороны - двумя вторыми соседними лентами. Под секущей поверхностью понимают плоскость или поверхность, которые являются секущими для первой воображаемой поверхности и для второй воображаемой поверхности.

Таким образом, получают каналы с четырьмя боковыми сторонами.

Для упрощения концепции первые ленты располагают в радиальной плоскости, содержащей продольную ось гондолы.

Для получения более жесткой структуры вторые ленты располагают так, чтобы они были по существу перпендикулярны первым лентам, для того, чтобы получить каналы с квадратным или прямоугольным сечением. Это решение позволяет также упростить концепцию.

Эти различные слои и структуры далее не будут раскрываться, так как они известны специалистам в данной области техники.

С целью еще большего уменьшения звукового воздействия входная часть для воздуха 22 содержит акустическое покрытие 26, по меньшей мере, на части аэродинамической поверхности.

Согласно одному из способов воплощения это покрытие 26 проходит от внутренней стенки 20 гондолы до самой верхней части 24 входной части для воздуха по всей периферии входной части для воздуха.

Для ограничения образования наледи или избежания ее накопления входная часть 22 для воздуха содержит средства для обработки наледи, использующие теплый воздух, выделяемый на уровне двигателя для обогрева аэродинамической поверхности.

Согласно настоящему изобретению акустическое покрытие 26 содержит каналы или протоки 34, расположенные между ячеечной конструкцией 30 и акустически сопротивляемой конструкцией 28, причем каждый канал ограничен стенкой 36, отличной от стенок ячеечной конструкции 30, а один из концов каналов соединен с подводом горячего воздуха.

Это решение позволяет ограничить риски сообщения между внутренней частью каналов и ячейками ячеечной конструкции 30 и, таким образом, риски нарушения акустической обработки.

Согласно другому преимуществу горячий воздух занимает объем, меньший, чем в решениях предшествующего уровня техники, согласно которым он занимает объем некоторых ячеек ячеечной конструкции, что позволяет, с одной стороны, получить лучшую концентрацию горячего воздуха у стенок, подвергаемых устранению обледенения, усиливая эффективность антиобледенения, а с другой стороны, повышенное воздушное давление, которое ограничивает риск возникновения давления внутри конструкции ниже, чем давление снаружи конструкции, и, таким образом, проникновение наружного воздуха внутрь системы оттаивания.

Согласно другому преимуществу горячий воздух находится в постоянном контакте с обивкой, подвергаемой оттаиванию, что позволяет улучшить теплообмен и снижения температуры горячего воздуха, нагнетаемого на выходе из системы оттаивания, что позволяет отбрасывать его без риска прижога пересекаемой стенки, в частности, когда эта стенка выполнена из материала, чувствительного к теплу, такого как композит.

Преимущественно каналы 34 расположены в правильном порядке в отличие от ячеек ячеечной конструкции для того, чтобы не воздействовать на эффективность звуковой обработки, в частности сохраняя показатель однородности открытой поверхности для акустически сопротивляемой конструкции.

Согласно варианту, проиллюстрированному на фиг. 7, каналы 34 получаются путем придания формы одному слою с вогнутыми частями, ограничивающими каналы, причем указанный слой прокладывается между акустически сопротивляемыми слоями ячеечной конструкцией, причем недеформированные части слоя прижимаются к акустически сопротивляемому слою 28. Согласно другому варианту, проиллюстрированному на фиг. 7, каналы 34 различны и каждый имеет вогнутое сечение с концами 38 по обеим сторонам, выполненными с возможностью быть соединенными с внутренней стороной акустически сопротивляемой конструкцией.

Каналы или слой, образующий каналы, могут быть выполнены с одним или множеством слоев из металла или композитов.

Согласно одному из способов воплощения, показанному на фиг. 4 и 5, каналы 34 расположены напротив некоторых стенок, ограничивающих ячейки ячеечной конструкции, причем каналы расположены предпочтительно симметрично относительно указанных стенок.

Согласно другому способу воплощения, проиллюстрированному на фиг. 6, каналы 34 расположены напротив некоторых ячеек и их стенки 36 отличны от стенок 39 ячеек ячеечной конструкции 30. Такое расположение позволяет добиться панели, более сопротивляемой, в результате того, что стенки, ограничивающие ячейки, базируются не на каналах, а на акустически сопротивляемом слое.

Согласно варианту, проиллюстрированном на фиг. 7, каналы 34 могут иметь различные сечения, V- образное, U- образное или Омега-образное с большой или малой высотой. Однако изобретение не ограничивается проиллюстрированными сечениями.

Предпочтительно каналы 34 по существу прямолинейны для ограничения потерь напора. Согласно одному из способов воплощения каналы 34 являются параллельными между собой и расположены в радиальных плоскостях, проходящих по оси гондолы. Такая конфигурация упрощает циркуляцию горячего воздуха и ограничивает сверхпотребление летательного аппарата.

Дополнительно ячеечная конструкция 30 содержит на поверхности, предназначенной для прижатия к акустически сопротивляемой конструкции, канавки 40, форма которых адаптирована к форме каналов, как это показано на фиг. 5.

Согласно другой характеристике плотность каналов 34 может изменяться для регулирования оттаивания, в частности, путем разнесения на расстояние дальше или ближе друг к другу или изменяя сечение каналов.

Согласно различным вариантам каналы 34 имеют длину, регулируемую в зависимости от длины акустически сопротивляемой панели, как показано на фиг. 8, 9 и 12, или проходят за ее пределы, в частности на входе, как показано на фиг. 10 и 11, чтобы направить горячий воздух наилучшим образом для контакта с поверхностью, подвергаемой оттаиванию, и увеличить прочность аэродинамической поверхности на уровне входной части для воздуха, действуя в качестве ребер жесткости.

Согласно различным вариантам горячий воздух может нагнетаться через перфорацию или микроперфорацию 42, выполненную в акустически сопротивляемой конструкции 42, предпочтительно наклонной для направления потока, выходящего в направлении внешнего потока, входящего в гондолу, как показано на фиг. 8 и 9, или может нагнетаться внутрь гондолы для того, чтобы выходить далее по потоку.

Согласно различным вариантам подвод горячего воздуха связан с каналами таким образом, что горячий воздух протекает в каналах в том же направлении, что и направление, в котором внешний воздух входит в гондолу, как показано на фиг. 8, 9, 11 и 12, или в противоположном направлении, как показано на фиг. 10.

Согласно одному из способов воплощения рама 44 может быть соединена на уровне, по меньшей мере, одной из кромок акустической панели для распределения горячего воздуха в различных каналах 34 и/или собирать горячий воздух на самом выходе каналов.

Покрытие предназначено для акустической обработки на уровне поверхности летательного аппарата, в частности на уровне передней кромки, такой как входная часть для воздуха гондолы. Покрытие содержит акустически сопротивляемый слой (28), ячеечную конструкцию (30) и отражающий слой (32). Между ячеечной конструкцией и акустически сопротивляемой конструкцией расположены каналы (34), каждый из которых ограничен стенкой (36), отличной от стенок ячеечной конструкции, а один из концов каналов связан с подводом горячего воздуха. Обеспечивается совместимость покрытия с акустической обработкой и обработкой наледи горячим воздухом. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Покрытие для акустической обработки на уровне поверхности летательного аппарата, в частности на уровне передней кромки, такой как входная часть для воздуха гондолы летательного аппарата, содержащее акустически сопротивляемый слой (28), по меньшей мере, одну ячеечную конструкцию (30) и один отражающий слой (32), отличающееся тем, что оно содержит каналы (34), расположенные между указанной ячеечной конструкцией (30) и акустически сопротивляемой конструкцией (28), причем каждый канал ограничен стенкой (36), отличной от стенок ячеечной конструкции (30), а один из концов каналов связан с подводом горячего воздуха.

2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что каналы (34) являются различными и каждый из них имеет вогнутое сечение с концами (38) по обеим сторонам, соединенными с внутренней стороной акустически сопротивляемой конструкции.

3. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что каналы (34) образуются путем придания формы таким образом, чтобы образовать каналы (34) промежуточного слоя между ячеечной конструкцией (30) и акустически сопротивляемым слоем (28).

4. Покрытие по одному из пп.2 или 3, отличающееся тем, что ячеечная конструкция (30) содержит на поверхности, предназначенной для прижатия к акустически сопротивляемой конструкции (28), канавки (40), формы которых адаптированы к формам каналов.

5. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что каналы (34), по существу, являются прямолинейными и параллельными между собой.

6. Гондола летательного аппарата, содержащая входную часть (22) для воздуха, включающая в себя покрытие для акустической обработки по одному из предшествующих пунктов.

7. Гондола летательного аппарата по п.6, отличающаяся тем, что каналы (34) проходят на входе покрытия для акустической обработки для образования ребер жесткости.

8. Гондола летательного аппарата по п.6, отличающаяся тем, что акустически сопротивляемая конструкция содержит перфорацию для нагнетания воздуха, используемого для оттаивания.

9. Гондола летательного аппарата по п.7, отличающаяся тем, что акустически сопротивляемая конструкция содержит перфорацию для нагнетания воздуха, используемого для оттаивания.

10. Гондола летательного аппарата по одному из пп.6-9, отличающаяся тем, что подвод горячего воздуха связан с каналами таким образом, что горячий воздух протекает в каналах в том же направлении, в котором внешний воздух входит в гондолу.

11. Гондола летательного аппарата по одному из пп.6-9, отличающаяся тем, что подвод горячего воздуха связан с каналами таким образом, что горячий воздух протекает в каналах в направлении, противоположном направлению, в котором внешний воздух входит в гондолу.