用于减小噪声的辅助动力单元入口管道组件的制作方法

本发明总体上涉及飞机，更具体地涉及用于减小辅助动力单元产生的噪声的、配备有门组件的辅助动力单元入口管道组件。

背景技术：

喷气式飞机通常包括辅助动力单元。辅助动力单元主要在喷气式发动机停机期间向飞机提供电力。例如，当乘客上飞机或下飞机时，通常使辅助动力单元工作来为飞机的系统提供动力。

辅助动力单元是连接到发电机而不是连接到推进系统的喷气式发动机。与所有喷气式发动机一样，辅助动力单元需要空气供应。因为辅助动力单元安装在机身内而不是引擎舱内，所以其不暴露于飞机周围的环境空气，因此其需要用于向其提供空气的专用路径和用于排出其废气的专用路径。为辅助动力单元提供空气的路径通常包括将辅助动力单元连接到机身中的开口的入口管道。该开口被在关闭位置和一个或多个打开位置之间移动的门覆盖。当该门处于关闭位置时，空气被阻止进入入口管道。在辅助动力单元停机时，该门保持关闭。当该门处于打开位置时，空气能够进入入口管道并到达辅助动力单元。入口管道的门通常安装在机身的顶部。在一些实例中，该门位于垂直尾翼附近。

辅助动力单元在工作期间产生大量的噪声。由辅助动力单元产生的主要入口噪声具有与其压缩机中使用的叶片数量乘以旋转速度相对应的频率。噪声的频率越高，噪声将越具有方向性。高频噪声在与气流方向相反的方向上沿着入口管道传播，并且从入口延续到环境空气空间中。此外，高频噪声在其通过入口管道向外传播时将被其遇到的固体反射表面重定向。当这种高频高方向性的噪声遇到入口管道的门时，其将以与台球遇到台球桌的缓冲器相同的方式被重定向。任何位于被入口管道的门重定向的这种噪声的路径中的人都将听到持续的尖锐的尖叫声。

入口管道的门通常在面向飞机前部的方向上打开。如果飞机的乘客门位于飞机的与入口管道的门相同的一侧，则在辅助动力单元工作期间上飞机或下飞机的乘客可能经历噪声环境，如果从入口管道发出的噪声从门的下侧朝向乘客反射的话。这可能是烦人的，并且可能使得难以进行对话。这是一种不希望的情况，特别是在商务喷气机的情况下，乘客对于在他们接近飞机时安静并且没有封闭的通道来屏蔽噪声具有较高的期望。

另外，辅助动力单元也可在飞行中工作。根据空速和/或高度来计量空气入口门的开度。来自空气入口的噪声可以在某些飞行条件下传播到地面，并且增加空中飞机的总的噪声特征。

为了解决这些情况，飞机制造商通常用吸声材料对入口管道的壁进行贴面。然而，该解决方案可能需要尺寸过大的入口管道以适应由吸声材料占用的体积。减小来自入口管道的噪声的另一种方法是增加横跨管道横截面的吸声分流叶片。然而，这些叶片增加了入口系统的流动阻力，并且可能需要更大的管道横截面，以便不过度限制进入辅助动力单元的气流。因此，这些解决方案可能增加飞机的实质性成本、复杂性和重量。

期望提供一种用于减小由辅助动力单元的工作产生的并且由入口管道传输的声音的改进装置。此外，其它期望的特征和特点将从下面的

技术实现要素：
和详细描述以及所附权利要求书并结合附图和前述技术领域和背景技术而变得显而易见。

发明内容

本文公开一种用于与飞机上的辅助动力单元一起使用的改进的辅助动力单元入口组件和辅助动力单元门组件。

在第一非限制性实施例中，辅助动力单元入口组件包括但不限于具有第一端部和第二端部的入口管道。第一端部构造成用于联接到辅助动力单元。辅助动力单元入口组件还包括但不限于与入口管道的第二端部相关联的门。门被构造成在第一位置和第二位置之间移动。当门处于第一位置时，门关闭入口管道的第二端部，并且当门处于第二位置时，门允许空气进入入口管道的第二端部。辅助动力单元入口组件还包括但不限于安装到门并且设置在入口管道附近的吸声部件。吸声部件位于门上的使得辅助动力单元产生的噪声将直接冲击吸声部件的位置处。

在另一个非限制性实施例中，辅助动力单元门组件包括但不限于被构造成用于安装到辅助动力单元入口管道的门。门被构造成当门安装在辅助动力单元入口管道附近时在第一位置和第二位置之间移动。当门处于第一位置时，门关闭辅助动力单元入口管道，当门处于第二位置时，门允许空气进入辅助动力单元入口管道。辅助动力单元门组件还包括但不限于吸声部件，该吸声部件安装到门，并且当门安装在辅助动力单元入口管道附近时吸声部件设置在辅助动力单元入口管道附近。吸声部件位于门上的使得当门安装在辅助动力单元入口管道附近时辅助动力单元产生的噪声将直接冲击吸声部件的位置处。

附图说明

在下文中将结合以下附图描述本发明，附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出配备有本公开的辅助动力单元入口管道组件和入口管道门组件的非限制性实施例的飞机的尾部的透视示意图；

图2是示出图1的入口管道组件和入口管道门组件的放大透视图；

图3是示出图2的入口管道组件的一部分的放大的局部透视图，其中入口管道门组件设置在打开位置；

图4是示出图3的入口管道组件的一部分的局部透视图，其中入口管道门组件设置在关闭位置；

图5是示出图4的入口管道组件和入口管道门组件的一部分的局部剖切侧视图；

图6是示出图3的入口管道组件和入口管道门组件的一部分的分解局部视图；

图7是与图1-图6的入口管道组件和入口管道门组件一起使用的网格隔离结构和泡沫吸声材料的平面图；

图8是示出图2的入口管道的透视图，该入口管道配备有门的非限制性替代实施例；以及

图9是图2的入口管道的透视图，该入口管道配备有吸声部件的非限制性替代实施例。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。此外，不意图受前述背景技术或以下详细描述中给出的任何理论的约束。

本文公开一种改进的辅助动力单元入口管道组件。在非限制性实施例中，辅助动力单元入口管道组件包括入口管道门组件，该入口管道门组件具有吸声部件，吸声部件安装到门的面向入口管道组件的入口的部分。吸声部件定位成使得从入口管道组件的入口发出的声音在被重定向到周围环境之前冲击吸声部件并且至少部分地被吸声部件吸收。在入口管道门上没有吸声部件的传统入口管道组件中，从入口发出的声音将直接冲击门自身，然后被重定向而不消散到周围环境中。通过将吸声部件安装到入口管道门的下侧并将其放置在从入口发出的声音的直接路径中，从入口管道发出的声音的能量水平被降低，并且相应地，发射到周围环境中的声音的量基本上被减弱。值得注意的是，这种音量的减弱是在不对入口管道本身进行复杂和昂贵的修改，例如用吸声材料对其进行贴面以及重新设计入口管以容纳这种吸声材料的情况下实现的。

通过结合本申请的附图阅读以下详细描述可以获得对上述辅助动力单元入口管道组件和入口管道门组件的更好理解。

图1是配备有辅助动力单元12的飞机10的后部的透视示意图。辅助动力单元12通过入口管道组件14和出口管道16与飞机10外部的周围环境流体联接。周围环境空气通过入口管道组件14进入辅助动力单元12，并且在燃烧之后经由出口管道16排放到周围环境中。

入口管道组件14包括门组件20和入口管道22。门组件20在入口管道22的端部24附近安装到飞机10，并且构造成在打开位置和关闭位置之间移动。入口管道22和门组件20被定位成使得门组件20被集成到飞机10的机身26的上表面中。这为入口管道22提供了到达飞机10外部的环境空气的通路，当辅助动力单元12工作时将需要环境空气。当辅助动力单元12工作时，门组件20打开。当处于打开位置时，门组件20允许环境空气进入入口管道22。在一些实施例中，门组件20可以是可调节的，这意味着其可以在不同角度和/或位置的范围打开，以根据辅助动力单元12工作所需的空气质量流量使或多或少的空气进入入口管道22。当处于关闭位置时，门组件20禁止空气进入入口管道22。当辅助动力单元12不工作时，门组件20保持关闭以将湿气、降水和其它颗粒物质保持在入口管道22外并且改善飞机10在飞行期间的空气动力学。

图2是示出入口管道组件14的放大透视图。在图2中，门组件20被示出为处于打开位置。门组件20可以使用能有效地使门组件20在打开位置和关闭位置之间移动的任何机构来打开和关闭。例如但不限于，可以采用液压致动器来实现该目的。在图中省略了用于使门组件20在其打开位置和关闭位置之间移动的机构，以便于说明和简化这里提出的主题。

继续参考图1，当辅助动力单元12在飞机10飞行期间工作时，空气沿箭头28所示的方向接近门组件20。当该空气遇到门组件20时，该空气的一部分将被向下重定向至入口管道22中并且被路由到辅助动力单元12。为了便于从自由流捕获该空气，门组件20可以被构造为斗(scoop)。在这种构造中，门组件20将包括侧壁，以帮助捕获和引导空气从自由流进入入口管道22。

在入口管道22的端部30，示出了两个凸缘32。凸缘32用于将端部30联接到辅助动力单元12(参见图1)上的入口端口(未示出)。虽然在入口管道组件14的本实施例中示出了凸缘，但是本领域普通技术人员将理解，可以采用各种各样的装置来将端部30联接到辅助动力单元12，并且任何这种替代装置的使用将不会脱离本公开的教导。

图3是示出入口管道组件14的入口管道22的端部24的局部透视图。继续参考图1-图2，图3从箭头28的视角示出，并且描绘了处于打开位置的门组件20。从示出的角度，门组件20的下侧是可见的。这里可以看出，门组件20包括门21和吸声部件34。吸声部件34安装到门21的下侧。在所示实施例中，吸声部件34具有矩形构造，其基本上与入口管道22的内周边的矩形构造相符。这种构造使吸声部件34的面积最大化，并且相应地使辅助动力单元12产生的声音在从端部24发出时被吸声部件34拦截能力最大化。当门组件20处于关闭位置时，该构造还允许吸声部件34完全装配在端部24内。在其他实施例中，吸声部件34可以具有更小的构造，而不脱离本公开的教导。在其他实施例中，入口管道22的内周边可以包括除了矩形之外的形状。在这样的实施例中，吸声部件34可以具有与入口管道22的内周边的这种非矩形形状相符的形状。在另外的其他实施例中，吸声部件34可以具有与入口管道22的内周边不相符的周边。在吸声部件34的周边与入口管道22的内周边不相符的这种实施例中，希望吸声部件34的周边完全装配在入口管道22的周边内，以确保门组件20可以没有障碍地关闭。

一般来说，当材料的声阻抗与空气阻抗匹配时，声音吸收通常被优化。因此，吸声材料的选择在吸声器的有效性中起作用。在本公开中，吸声部件34可以包括任何合适的隔音材料，包括但不限于被设计和/或构造成吸收所关注的高频噪声的气流阻力材料。适用于辅助动力单元环境的气流阻力材料包括但不限于金属毡、金属纤维、烧结金属和金属丝布。

在一些实施例中，吸声部件34可以包括金属材料。例如，钢、不锈钢、钛和/或铝。在其他实施例中，吸声部件可以包括任何合适的编织的金属材料。

除了上述吸声部件之外，被调谐以吸收所关注的高频音调的调谐谐振吸声器(tuned resonant sound absorber，例如亥姆霍兹谐振器)可以用作吸声部件。这种调谐谐振吸声器可以由与门21间隔开规定距离的有孔板或有孔外皮构成。调谐谐振吸声器可以由金属、塑料或任何其它合适的材料或复合材料构成。

除了吸声材料的选择之外，吸声材料的定位在吸声器的有效性中也起作用。当多孔阻力材料后面的腔深度约为特定频率的波长的四分之一时，出现该频率的最大声音吸收。因此，吸声材料可以与门21间隔开相对精确的距离。这种布置有利地允许排水。然而，在一些应用中，该腔可以填充有第二吸声材料。

继续参考图1-图3，图4是入口管道组件14的入口管道22的端部24的透视图，其中门组件20处于关闭位置。在该视图中，可以观察到，吸声部件34没有阻碍门组件20的关闭，并且当门组件20关闭时，吸声部件34从飞机10的外部被完全隐藏。

图5是入口管道组件14的入口管道22的端部24的局部剖视侧视图。在该视图中，可以观察到吸声部件34和门21的下侧之间的空间关系。在所示的实施例中，吸声部件34相对于门21以间隔开的关系设置。吸声部件34设置成与门21的下侧相距距离D。通过将吸声部件34与门21的下侧隔开来形成室36。室36接收从入口管道22的端部24发出的声音。在一些实施例中，距离D可以是从入口管道22发出的高频噪声的波长的大约四分之一。在其他实施例中，距离D可以是合适有效消散从端部24发出的噪声的任何距离。

在图5所示的实施例中，吸声部件34通过隔离部件38(在图6和7中最佳地示出)保持在与门21的下侧间隔开的位置。隔离部件38具有网格状构造，其端部在图5中可见。在其它实施例中，在不脱离本公开的教导的情况下，可采用有效地将吸声部件34支撑为与门21的下侧距离D的任何其它构造的隔离部件38。

继续参考图1-图5，图6是示出入口管道组件14的局部分解图。在该视图中，可以看到入口管道组件14的主要部件的布置。隔离部件38在图6中完整可见。尽管隔离部件38已经被示出为三乘三构造，但是应当理解，也可以使用能够有效地相对于门21以间隔开的关系支撑吸声部件34并且基本上不阻挡穿过吸声部件34的噪声的任何其他构造。门组件20可以以允许门组件20在打开位置和关闭位置之间移动的任何合适方式装配到入口管道22。例如，铰链和液压致动器可以用于在打开位置关闭位置之间移动门组件20。

图7是示出隔离部件38与多个吸声部件40一起的平面图。继续参考图1-图6，将吸声部件40用于门组件20是可选的，并且可以增强门组件20吸收从入口管道组件14的入口管道22的端部24发出的声音的能力。吸声部件40被构造为装配在隔离部件38的间隙内并且填充室36。吸声部件40可以包括能有效地吸收从入口管道组件14发出的声音的任何合适的材料。在一些实施例中，吸声部件可以包括提供粘性阻尼以减小空气分子的动能的泡沫材料或其他多孔结构。通过将吸声部件40定位在室36中，可以实现从入口管道组件14发出的声音的进一步减小。

继续参考图1-图7，图8示出具有门21的替代实施例的入口管道组件14(在图8中，替代实施例由附图标记21'标识)。如图所示，门21'包括从门21'的下侧延伸并与流入入口管道22的空气的方向对准的一对间隔开的壁42、44。包括一对间隔开的壁42、44允许门21'充当斗，并将环境空气从自由流引入入口管道22。另外，吸声部件34'和34”分别安装到间隔开的壁42、44的内表面，以便于声音被门组件20吸收。在其他实施例中，门组件可以采用被构造成覆盖间隔开的壁42、44的内表面以及门21'的下侧的单个吸声部件，而不是采用例如吸声部件34'和34”的两个附加吸声部件。在门21'的其它实施例中，间隔开的壁42和44可以没有任何吸声部件。

继续参考图1-图8，图9示出配备有吸声部件34的替代实施例的入口管道组件14(在图9中，替代实施例由附图标记46标识)。吸声部件46是调谐谐振吸声器，例如亥姆霍兹谐振器。在一些实施例中，吸声部件46可以包括在其后面具有空气腔的有孔板。在一些实施例中，该空气腔可专用于单个穿孔，而在其它实施例中，该空气腔可由一些或所有穿孔共享。在一些实施例中，吸声部件46可以与门21间隔开。在一些实施例中，该距离可以对应于由辅助动力单元12产生的高频噪声的波长的四分之一。在其他实施例中，因为调谐谐振吸声器包括内腔，所以它们可以直接安装在门21上。

虽然在本发明的前述详细描述中已经给出至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变型。还应当理解，所述一个或多个示例性实施例仅是示例，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或构造。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的方便的路线图。应当理解，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以对示例性实施例中描述的元件的功能和布置进行各种改变。