FR2962586A1

FR2962586A1 - Panneau pour le traitement acoustique

Info

Publication number: FR2962586A1
Application number: FR1055600A
Authority: FR
Inventors: Alain Porte; Frederic Chelin; Thierry Surply
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-01-13
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: FR2962586B1

Abstract

L'objet de l'invention est un panneau pour le traitement acoustique comprenant de l'extérieur vers l'intérieur, une couche acoustiquement résistive (48) dont une face est en contact avec un flux d'air (46), au moins une structure alvéolaire (50) et une couche réflectrice (52), ladite couche acoustiquement résistive (48) comprenant des orifices (54) inclinés dans la direction dudit flux d'air (46) permettant de faire communiquer les zones disposées de part et d'autre de ladite couche acoustiquement résistive (48), caractérisé en ce que lesdits orifices (54) forment un angle a avec la couche acoustiquement résistive (48) inférieur à 45°.

Description

PANNEAU POUR LE TRAITEMENT ACOUSTIQUE

La présente invention se rapporte à un panneau pour le traitement acoustique plus particulièrement adapté à un conduit d'une nacelle d'aéronef. Sur la figure 1, on a représenté un ensemble propulsif d'aéronef comportant une nacelle 10 dans laquelle est disposée de manière sensiblement concentrique une motorisation entraînant une soufflante montée sur son arbre référencé par son axe 12. La nacelle 10 comprend une paroi intérieure 14 délimitant un conduit avec une entrée d'air 16 à l'avant, une première partie du flux d'air entrant, appelée flux primaire, traversant la motorisation pour participer à la combustion, la seconde partie du flux d'air, appelée flux secondaire, étant entrainée par la soufflante et s'écoulant dans un conduit annulaire délimité par la paroi intérieure de la nacelle et la paroi extérieure de la motorisation. Comme illustré sur la figure 2 qui représente une coupe de l'avant d'une nacelle, l'entrée d'air 16 comprend une partie extérieure 18 qui est prolongée par des parois de manière à former l'enveloppe extérieure de la nacelle et une partie intérieure 20 qui est prolongée par la paroi intérieure 14 de manière à canaliser l'air en direction de la motorisation. La nacelle comprend également un cadre avant 22 qui délimite avec l'entrée d'air 16 un conduit annulaire 24 qui peut être utilisé pour canaliser de l'air chaud 20 utiliser pour le traitement du givre. Le bruit émis par l'ensemble propulsif se compose d'une part du bruit de jet, produit à l'extérieur des conduits suite au mélange des différents écoulements d'air et gaz brûlés, et d'autre part, du bruit généré par les parties internes, dit bruit interne, produit par la soufflante, les compresseurs, les turbines et la combustion qui se propage à l'intérieur des conduits. Pour limiter l'impact des nuisances sonores à proximité des aéroports, les normes internationales sont de plus en plus contraignantes en matière d'émissions 5 sonores. Des techniques ont été développées pour réduire le bruit interne, notamment en disposant, au niveau des parois des conduits, des panneaux ou revêtements visant à absorber une partie de l'énergie sonore, notamment en utilisant le principe des résonateurs d'Helmholtz. 10 Comme illustré sur la figure 2, des panneaux pour le traitement acoustique 26 sont prévus au niveau de paroi intérieure 14. Pour optimiser le traitement acoustique, ces panneaux doivent recouvrir la plus grande surface et de préférence s'étendent jusqu'à l'entrée d'air. Certains de ces panneaux pour le traitement acoustique, référencés 28, peuvent être disposés en amont et/ou en 15 aval du cadre avant 22 et doivent également permettre le traitement du givre. De manière connue, comme illustré sur la figure 3, un panneau pour le traitement acoustique 26 ou 28, également appelé panneau ou revêtement acoustique, comprend de l'extérieur vers l'intérieur une structure acoustiquement résistive 30, une structure alvéolaire 32 et une couche réflectrice 34. 20 Par couche, on entend une ou plusieurs couches de même nature ou non. Selon un mode de réalisation, la couche réflectrice peut être une tôle ou une plaque non perforée, métallique ou en matériau composite. La structure alvéolaire 32 peut comprendre une pluralité de conduits juxtaposés obturés à une extrémité par la couche réflectrice 34 et partiellement obturés à 25 l'autre extrémité par la couche acoustiquement résistive 30. Ainsi selon les différents modes de réalisation de l'art antérieur, chaque extrémité des conduits est collée contre la face de la paroi formant la couche réflectrice ou la couche acoustiquement résistive.

Selon un mode de réalisation, la structure alvéolaire 32 se présente sous la forme d'un nid d'abeilles métallique ou en matériau composite. La structure acoustiquement résistive est une structure poreuse ayant un rôle dissipatif, transformant partiellement l'énergie acoustique de l'onde sonore la traversant en chaleur. Elle comprend des zones dites ouvertes susceptibles de laisser passer les ondes acoustiques et d'autres dites fermées ou pleines ne laissant pas passer les ondes sonores mais destinées à assurer la résistance mécanique de ladite couche. Cette couche acoustiquement résistive se caractérise notamment par un taux de surface ouverte qui varie essentiellement en fonction du moteur, des composants constituant ladite couche. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 3, la couche acoustiquement résistive 30 peut se présenter sous la forme d'une tôle ou d'une plaque perforée d'orifices 36. Sur la figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation d'un panneau pour le traitement acoustique, les éléments le constituant étant représentés avant leurs assemblages. Selon ce mode de réalisation, la structure acoustiquement résistive 30 comprend au moins une couche poreuse 38 et au moins une structure de renfort 40. La couche poreuse doit permettre de rendre le traitement acoustique linéaire et 20 de piéger les ondes acoustiques dans les cellules Helmholtz formées par la structure alvéolaire. Selon un mode de réalisation, la couche poreuse est un tissu métallique, notamment un grillage inoxydable connu de l'homme du métier. Ce type de tissu a pour avantage d'avoir une résistance mécanique importante 25 même pour des épaisseurs très faibles, de l'ordre de 1 à 2 dixièmes de millimètre, supérieure à celle d'un matériau synthétique. Cette résistance mécanique importante est nécessaire car ce tissu placé au niveau de la surface en contact direct avec les écoulements aérodynamiques peut être érodé par des particules solides telles que des grains de sables et des petites pierres, ou être impacté par des morceaux de glace ou des oiseaux éventuellement aspirés qui, avec la vitesse, peuvent provoquer des dégradations. Selon un autre avantage, ce tissu métallique est un excellent conducteur pour la foudre balayante. La structure de renfort se présente sous la forme d'une plaque en composite ou métallique dans laquelle sont ménagés des orifices de section plus ou moins importante. Selon un mode de réalisation, la structure de renfort se présente sous la forme d'une tôle avec des perforations oblongues, rondes. En variante, la tôle pourrait comprendre des micro-perforations de diamètre de l'ordre de 0,05 à 1,2 mm. Une structure de renfort et un tissu d'amortissement métalliques sont préférés car ils permettent d'obtenir une grande résistance mécanique nécessaire, notamment lorsque la structure acoustiquement résistive est rapportée dans des zones fortement sollicitées telles qu'un bord d'attaque d'entrée d'air d'une nacelle. De plus, ces éléments métalliques assurent une excellente diffusion thermique améliorant l'efficacité du traitement du givre nécessaire au niveau de l'entrée d'air d'une nacelle.

A titre d'exemple, la demande de brevet FR-2.826.168 au nom du demandeur décrit des procédés de réalisation de couches acoustiquement résistives. Selon un mode de réalisation proposé dans le document U52003/0141144, les perforations 36 réalisées dans la tôle formant la couche acoustiquement résistive 30 peuvent être inclinées dans la direction (référencée 42) du flux d'air en contact avec ladite couche et formées avec ladite couche un angle de l'ordre de 60°. Selon ce document, cette inclinaison permet de créer un flux en direction de la structure alvéolaire qui améliore les performances du traitement acoustique.

Dans la mesure où il est en contact et canalise l'air entrant dans la nacelle, un panneau pour le traitement acoustique ne doit pas engendrer de trop importantes perturbations sur ce flux afin de pas altérer les performances de l'aéronef.

Ainsi, le panneau pour le traitement acoustique doit avoir un état de surface minimisant les perturbations du flux d'air en contact avec ledit panneau. Ainsi, les formes des trous sont optimisées pour limiter les perturbations. Selon un autre aspect, les concepteurs de panneaux pour le traitement acoustique cherchent à limiter les flux d'air à l'intérieur du panneau entre deux points distants selon la direction du flux d'air 42 en contact avec le panneau. En effet, dans la mesure où il peut exister une différence de pression entre deux points distants selon la direction du flux d'air 42, l'air peut pénétrer dans le panneau en un premier point et ressortir en un second point et créer en ce point une perturbation au niveau du flux d'air 42. Pour pallier ce problème, les concepteurs cherchent à isoler les cellules de la structure alvéolaire les unes des autres de manière à limiter les risques d'apparition d'un flux d'air à l'intérieur du panneau pour le traitement acoustique entre deux points distants notamment selon la direction du flux d'air. Par conséquent, les extrémités des conduits formant les cellules de la structure alvéolaire 32 sont soudées ou collées contre les faces des parois formant la couche réflectrice et la couche acoustiquement résistive pour limiter les risques de fuites entre cellules au niveau de ces jonctions. Compte tenu de ces contraintes, les procédés de fabrication des panneaux pour le traitement acoustique et plus particulièrement les phases d'assemblage des éléments entre eux doivent être réalisées avec certaines précautions pour obtenir l'étanchéité requise entre cellules. La présente invention a pour but de proposer une alternative à cette solution sous la forme d'un panneau pour le traitement acoustique susceptible d'être en contact avec un flux d'air limitant les risques de perturbations dudit flux d'air.

A cet effet, l'invention a pour objet un panneau pour le traitement acoustique comprenant de l'extérieur vers l'intérieur, une couche acoustiquement résistive dont une face est en contact avec un flux d'air, au moins une structure alvéolaire et une couche réflectrice, ladite couche acoustiquement résistive comprenant des orifices inclinés dans la direction dudit flux d'air permettant de faire communiquer les zones disposées de part et d'autre de ladite couche acoustiquement résistive, caractérisé en ce que lesdits orifices forment un angle a avec la couche acoustiquement résistive inférieur à 45°. Contrairement à l'art antérieur, l'inclinaison des orifices selon l'invention est suffisamment significative pour générer à l'intérieur du panneau acoustique une pression inférieure à celle de l'air présent à l'extérieur dudit panneau afin de limiter les perturbations sur le flux d'air. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une nacelle d'aéronef, - la figure 2 est une vue en coupe d'une partie de l'avant d'une nacelle d'aéronef, - la figure 3 est une vue en perspective d'une partie d'un panneau pour le traitement acoustique selon un mode de réalisation de l'art antérieur, - la figure 4 est une coupe illustrant de manière schématique les différents éléments constituant un panneau pour le traitement acoustique selon l'art antérieur avant leur assemblage, - la figure 5 est un coupe d'une partie d'un panneau pour le traitement acoustique selon l'art antérieur, - la figure 6 est une coupe d'un panneau pour le traitement acoustique selon une première variante de l'invention, et - la figure 7 est une coupe d'un panneau pour le traitement acoustique selon une autre variante de l'invention. Sur la figure 6, on a représenté en coupe un panneau pour le traitement acoustique 44 dont une surface dite aérodynamique peut être en contact avec un flux d'air référencé par la flèche 46. Ce panneau pour le traitement acoustique comprend de l'extérieur vers l'intérieur, une couche acoustiquement résistive 48 dont une face est en contact avec le flux d'air 46, au moins une structure alvéolaire 50 et une couche réflectrice 52.

A titre d'exemple, un panneau pour le traitement acoustique peut être disposé dans un conduit d'une nacelle d'aéronef. Selon les applications, le panneau pour le traitement acoustique peut comprendre plusieurs structures alvéolaires 50 superposées, séparées par une couche acoustiquement résistive.

Par couche, on entend une ou plusieurs couches de même nature ou non. Selon un mode de réalisation, la couche réflectrice 52 peut être une tôle ou une plaque non perforée, métallique ou en matériau composite. La structure alvéolaire 50 peut comprendre une pluralité de conduits juxtaposés obturés ou partiellement obturés à chaque extrémité.

Selon un mode de réalisation, la structure alvéolaire 50 se présente sous la forme d'un nid d'abeilles métallique ou en matériau composite. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation pour la couche réflectrice et la structure alvéolaire. Selon les variantes, la couche acoustiquement résistive 48 peut comprendre une 25 couche ou plusieurs couches accolées les unes contre les autres. Selon un mode de réalisation, la couche acoustiquement résistive 48 se présente sous la forme d'une plaque avec des orifices 54.

Selon une autre variante, la couche acoustiquement résistive 48 comprend au moins une couche poreuse et au moins une structure de renfort. Dans ce cas, la couche poreuse est un tissu métallique, notamment un grillage inoxydable connu de l'homme du métier. La structure de renfort est une plaque avec des orifices.

Selon toutes les variantes, la couche acoustiquement résistive 48 comprend des orifices 54 permettant de faire communiquer les zones disposées de part et d'autre de ladite couche acoustiquement résistive 48. Les orifices 54 sont inclinés dans la direction du flux d'air 46. Selon l'invention, les orifices 54 sont inclinés et forment un angle a avec la couche acoustiquement résistive inférieur à 45°. Contrairement à l'art antérieur, cette inclinaison est suffisamment significative pour générer à l'intérieur du panneau acoustique une pression inférieure à celle de l'air présent à l'extérieur dudit panneau. Le fait de créer une dépression permet d'éviter au niveau de la surface aérodynamique des décollements du flux d'air. Selon un autre aspect, en tous points de la surface aérodynamique, la pression à l'intérieur du panneau pour le traitement acoustique étant inférieure à celle présente à l'extérieur, les risques d'apparition d'un flux d'air allant de l'intérieur vers l'extérieur du panneau perturbant le flux d'air 46 sont limités. L'angle a est compris entre 15 et 45°. De préférence, l'angle a est égal à 20 approximativement 35°. Les orifices 54 d'un même panneau acoustique peuvent ne pas avoir tous la même inclinaison. Lorsque le panneau pour le traitement acoustique est destiné à être placé dans un conduit d'une nacelle d'aéronef, les orifices 54 peuvent avoir une inclinaison comprise entre 15° et 45° en fonction de leurs positions dans le 25 conduit. Selon une autre caractéristique de l'invention, la couche acoustiquement résistive 48 est espacée de la structure alvéolaire 50. Avantageusement, l'écartement e entre la couche acoustiquement résistive 48 et la structure alvéolaire 50 est fonction de la section des orifices 54. De préférence, l'écartement e est supérieur ou égal à 1,5xD, D étant le diamètre des orifices 54. Avantageusement, l'écartement e est inférieur ou égal à 2xb.

Cet agencement combiné à l'inclinaison des orifices 54 permet d'obtenir une différence de pression en tous points, de part et d'autre de la couche acoustiquement résistive qui forme la surface aérodynamique, avec une pression inférieure à l'intérieur du panneau pour le traitement acoustique. Selon une autre caractéristique, moins de 10% des surfaces des extrémités des conduits formant la structure alvéolaire orientés vers la couche acoustiquement résistive sont en contact avec ladite couche acoustiquement résistive. Ainsi, plus de 90% des surfaces des extrémités desdits conduits sont distantes de la couche acoustiquement résistive avec un écartement e supérieur ou égal à 1,5xD, D étant le diamètre des orifices 54.

De préférence, de l'ordre de 95% des surfaces des extrémités desdits conduits sont distantes avec un écartement e supérieur ou égal à 1,5xD, D étant le diamètre des orifices 54.

Claims

REVENDICATIONS1. Panneau pour le traitement acoustique comprenant de l'extérieur vers l'intérieur, une couche acoustiquement résistive (48) dont une face est en contact avec un flux d'air (46), au moins une structure alvéolaire (50) et une couche réflectrice (52), ladite couche acoustiquement résistive (48) comprenant des orifices (54) inclinés dans la direction dudit flux d'air (46) permettant de faire communiquer les zones disposées de part et d'autre de ladite couche acoustiquement résistive (48), caractérisé en ce que lesdits orifices (54) forment un angle a avec la couche acoustiquement résistive (48) inférieur à 45°.
2. Panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle a est compris entre 15 et 45°.
3. Panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle a est égal à approximativement 35°.
4. Panneau pour le traitement acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle a d'un orifice (54) donné est fonction de la position dudit orifice (54).
5. Panneau pour le traitement acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche acoustiquement résistive (48) est espacée de la structure alvéolaire (50).
6. Panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche acoustiquement résistive (48) et la structure alvéolaire (50) sont espacées d'un écartement fonction de la section des orifices (54).
7. Panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'écartement est supérieur ou égal à 1,5xD, D étant le diamètre des orifices (54).
8. Panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'écartement est inférieur ou égal à 2xb, D étant le diamètre des orifices (54).
9. Panneau pour le traitement acoustique selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que plus de 90% des surfaces des extrémités desdits conduits formant la structure alvéolaire (50) sont distantes de la couche acoustiquement résistive (48).
10. Nacelle d'aéronef comprenant un panneau pour le traitement acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes.