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WO2012175850A1 - Panneaux acoustiques de carter de turbomachine munis de dispositifs d'accrochage ameliores - Google Patents

Panneaux acoustiques de carter de turbomachine munis de dispositifs d'accrochage ameliores Download PDF

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WO2012175850A1
WO2012175850A1 PCT/FR2012/051357 FR2012051357W WO2012175850A1 WO 2012175850 A1 WO2012175850 A1 WO 2012175850A1 FR 2012051357 W FR2012051357 W FR 2012051357W WO 2012175850 A1 WO2012175850 A1 WO 2012175850A1
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WO
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acoustic panel
acoustic
casing
nacelle
housing
Prior art date
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PCT/FR2012/051357
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Inventor
Wouter Balk
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Safran
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Publication date
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to the aeronautical field and more particularly to a device for assembling acoustic panels of nacelles of turbomachines, turbojet engines and other turboprop engines.
  • aircraft powertrains are wrapped in pods that are attached to various locations on the aircraft, on or under a wing or on the fuselage.
  • These nacelles generally have an annular structure with an air inlet, a central part of the casing intended to surround the fan, a downstream part intended to surround the gas generator and a nozzle for ejecting these gases.
  • the nacelle protects the turbine blades as the containment of air flows and its inner face is designed to withstand shocks. It further comprises at least on its central part of the casing acoustic protection to reduce the noise emitted by the engine.
  • the present invention proposes to meet this need with a nacelle structure whose acoustic protection is mounted so that it can virtually eliminate any interruption in the treatment ⁇
  • An object of the invention is also to provide acoustic protection which has once mounted a cost and a mass significantly lower than the protections of the prior art.
  • an acoustic panel for a turbomachine casing provided with a fastening device of said acoustic panel on a part opposite the turbomachine casing, comprising a plurality of attachment brackets to be secured to a rear face of said acoustic panel and the same plurality of fastening means to be fixed on said housing facing portion, each of said fastening means being provided with an engagement member for cooperating with a corresponding housing of each of said attachment brackets for receive it during the implementation by a tangential displacement of said acoustic panel on said portion facing casing.
  • said hooking support comprises a boss forming said housing and a light to allow the passage of said engagement member during the introduction by said tangential displacement of said acoustic panel on said portion facing the housing.
  • said hooking support is made of a composite material and may have a substantially semicircular shape.
  • said fixing means is a bolt having a head, a threaded rod and a washer / nut assembly and said engagement member intended to cooperate with said housing is constituted by an annular groove of said bolt head.
  • Said annular groove has a width equal to a thickness of said hooking bracket to a close mounting clearance.
  • the invention also relates to a turbomachine nacelle element surrounding a power unit of an aircraft comprising an annular acoustic protection of a portion facing the casing of said nacelle, said acoustic protection being formed by a plurality of acoustic panels as mentioned above. and by a locking wedge fixed in said part facing the casing of said nacelle to block o
  • said attachment support is bonded to said acoustic panel and defines with said boss an air gap between said acoustic panel and said housing part of said nacelle.
  • FIG. 1 is a diagrammatic view in axial half-section of a turbomachine surrounded by a nacelle provided with an acoustic protection
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the mounting of the acoustic panels forming the acoustic protection of FIG. 1;
  • FIG. 3 is an exploded view of the various elements allowing the acoustic panels to be mounted on a housing part of the nacelle of FIG. , and
  • Figure 4 shows the acoustic panel once it mounted on a housing part of the nacelle. Description of a preferred embodiment
  • FIG. 1 very schematically shows, in axial half-section, an aircraft turbine engine comprising from upstream to downstream in the direction of flow of air or gases (ie from left to right in the drawing), a fan 10 equipped with vanes 12 and the actual engine 14 comprising in particular an intermediate casing 16 provided with straightening vanes 18.
  • a fan caster 20 and a ferrule 22 are successively arranged around the blower 10 and the straightening vanes 18 and successively arranged a fan caster 20 and a ferrule 22, both of annular shape centered on a longitudinal axis 25 of the motor 14 and defining with the motor a flow vein for the passage of the air.
  • This flow stream is provided with acoustic protection 24 at least at the level of the fan casing 20.
  • acoustic protection 24 can be envisaged at other places of the nacelle, in particular at the level of the air intake. in front of the fan case. ,
  • this protection is formed of a succession of acoustic panels 24A-24E individually fixed to the fan casing 20 and held in place by a locking wedge 26,
  • each acoustic panel made of composite material covers about one-fifth of the circumference of the fan casing, but of course this portion may be different, that is to say greater or less, but with a minimum of two.
  • FIG. 3 illustrates the different elements allowing the assembly of an acoustic panel 24 to the fan casing 20.
  • a plurality of support brackets On the rear face or extrados 28A of each acoustic panel are mounted, advantageously by gluing, a plurality of support brackets.
  • 30 hooking composite material (whose number and arrangement may vary depending on the size of the panel) each provided with a housing 30A provided to receive specific fastening means 32 attached to the fan housing.
  • This housing is created by a boss in the mounting bracket and has at its top a light 30B.
  • the hooking support has a substantially semicircular shape giving an open configuration to the housing 30A.
  • the fastening means are in the form of bolts whose head oriented towards the inside of the flow duct has in its height an annular groove 32A whose width is equal to the thickness of the attachment support 30 (in FIG. a mounting clearance) to allow its engagement in the hooking bracket with which it cooperates.
  • the threaded rod 32B of the bolt makes it possible to secure the fastening means on the fan casing by means of a nut 32C (and possibly its washer 32D) mounted on the outside of this casing, as shown in FIG. 4.
  • attachment brackets further defines a space with a clearance J between the casing 20 and the acoustic panel 24 which is suitable for increasing the degree of elasticity of the acoustic protection while improving the fire resistance of the casing due to the circulation of a film of air between these two parts. Note that once installed on the engine, these nuts are difficult to access because hidden by the many equipment (not shown) mounted on the outside of the housing. vs
  • blower It can also be noted the presence of two screws 34 for attachment to the housing of the locking wedge 26.
  • the placement of the panels is carried out as follows.
  • the fixing means having been previously put in place on the rear face of the fan casing, the panels are presented one by one on the front face of the fan casing, in a removal position substantially corresponding to their destination location.
  • a small tangential movement then makes it possible to simultaneously engage the fastening means in the attachment brackets to place the panels in a locking position, the panels being engaged one after the other starting from the bottom.
  • the locking wedge is installed to block the panels and is then attached to the fan housing, typically by screw or bolt. The wedge is thus the only piece with through fasteners and therefore has a very low negative impact on the acoustic capacity of the protection.
  • the semicircular shape of the attachment brackets can facilitate the placement of the panels due to the large opening then formed by the housing, it is understood that another form, square for example, which the housing would even be closed could equally well be provided provided that the light then has a dual configuration to then allow the movement of the acoustic panel from the removal position (the light then having a first dimension) to the locking position (the light having then a second dimension smaller than the first).
  • the present invention thus offers many advantages over devices of the prior art, namely:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Panneau acoustique (24) pour un carter (20) de turbomachine muni d'un dispositif d'accrochage du panneau acoustique sur une partie en regard de carter (20) de turbomachine, comportant une pluralité de supports d'accrochage (30) pour être solidarisés à une face arrière (28A) du panneau acoustique et une même pluralité de moyens de fixation (32) pour être fixés sur la partie de carter en regard, chacun des moyens de fixation étant pourvu d'un élément d'engagement (32A) pour coopérer avec un logement correspondant (30A) de chacun des supports d'accrochage destiné à le recevoir lors de la mise en place par un déplacement tangentiel du panneau acoustique sur cette partie de carter en regard.

Description

Panneaux acoustiques de carter de turbomachine munis de dispositifs d'accrochage améliorés
Domaine d'application
La présente invention concerne le domaine aéronautique et plus particulièrement un dispositif d'assemblage de panneaux acoustiques de nacelles de turbomachines, turboréacteurs et autres turbopropulseurs.
Art antérieur
De façon classique, les groupes motopropulseurs d'avion sont enveloppés dans des nacelles qui sont rattachées à divers endroits de l'avion, sur ou sous une aile ou encore sur le fuselage. Ces nacelles présentent généralement une structure annulaire avec une entrée d'air, une partie centrale de carter destinée à entourer la soufflante, une partie avale destinée à entourer le générateur de gaz et une tuyère d'éjection de ces gaz. La nacelle assure la protection des aubes de turbine comme le confinement des flux d'air et sa face interne est prévue pour résister aux chocs. Elle comporte en outre au moins sur sa partie centrale de carter une protection acoustique pour réduire le bruit émis par le moteur.
Cette réduction du bruit émis par le moteur est en effet devenu un enjeu essentiel dans la fabrication des nacelles. Aujourd'hui, les panneaux de type « nid d'abeille » qui forment pour la plupart la protection acoustique de la face interne des nacelles sont assemblés de façon conventionnelle par des inserts démontables de type vis-écrous. Or, ces inserts très nombreux sont lourds et de fait coûteux. De plus, la protection acoustique est nécessairement interrompue au droit des inserts de sorte que la capacité de traitement des bruits du moteur s'en trouve réduite.
Il existe donc aujourd'hui un besoin d'améliorer notablement en terme de masse, coût et atténuation de bruit les protections acoustiques actuelles des nacelles d'avion.
But et objet de l'invention
La présente invention propose de répondre à ce besoin avec une structure de nacelle dont la protection acoustique est montée de telle sorte qu'elle puisse quasi supprimer toute interruption dans le traitement Ί
acoustique des bruits émis par le moteur. Un but de l'invention est aussi de fournir une protection acoustique qui présente une fois montée un coût et une masse notablement inférieurs aux protections de l'art antérieur.
Ces buts sont atteints par un panneau acoustique pour un carter de turbomachine muni d'un dispositif d'accrochage dudit panneau acoustique sur une partie en regard de carter de turbomachine, comportant une pluralité de supports d'accrochage pour être solidarisés à une face arrière dudit panneau acoustique et une même pluralité de moyens de fixation pour être fixés sur ladite partie en regard de carter, chacun desdits moyens de fixation étant pourvu d'un élément d'engagement pour coopérer avec un logement correspondant de chacun desdits supports d'accrochage destiné à le recevoir lors de la mise en place par un déplacement tangentiel dudit panneau acoustique sur ladite partie en regard de carter.
Ainsi, en supprimant les inserts traversant les panneaux acoustiques on améliore leur capacité acoustique et on diminue considérablement les coûts et la masse de cette protection.
De préférence, ledit support d'accrochage comporte un bossage formant ledit logement et une lumière pour permettre le passage dudit élément d'engagement lors de la mise en place par ledit déplacement tangentiel dudit panneau acoustique sur ladite partie en regard de carter.
Avantageusement, ledit support d'accrochage est constitué en un matériau composite et peut présenter une forme sensiblement semi- circulaire.
De préférence, ledit moyen de fixation est un boulon ayant une tête, une tige filetée et un ensemble rondelle/écrou et ledit élément d'engagement destiné à coopérer avec ledit logement est constitué par une gorge annulaire de ladite tête de boulon. Ladite gorge annulaire présente une largeur égale à une épaisseur dudit support d'accrochage à un jeu de montage près.
L'invention concerne également un élément de nacelle de turbomachine entourant un groupe motopropulseur d'un avion comportant une protection acoustique annulaire d'une partie en regard de carter de ladite nacelle, ladite protection acoustique étant formée par une pluralité de panneaux acoustiques tels que précités et par une cale de verrouillage fixée dans ladite partie en regard de carter de ladite nacelle pour bloquer o
le mouvement tangentiel desdits panneaux acoustiques une fois mis en place par un déplacement tangentiel sur ladite partie en regard de carter de ladite nacelle.
De préférence, ledit support d'accrochage est collé sur ledit panneau acoustique et il définit avec ledit bossage un espace d'air entre ledit panneau acoustique et ladite partie de carter de ladite nacelle.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 est une vue schématique en demi-coupe axiale d'une turbomachine entourée d'une nacelle munie d'une protection acoustique,
La figure 2 est une vue en perspective illustrant le montage des panneaux acoustiques formant la protection acoustique de la figure 1, La figure 3 est un éclaté des différents éléments permettant le montage des panneaux acoustiques sur une partie de carter de la nacelle de la figure 1, et
La figure 4 montre le panneau acoustique une fois celui-ci monté sur une partie de carter de la nacelle. Description d'un mode préférentiel de réalisation
La figure 1 montre de façon très schématique en demi-coupe axiale une turbomachine d'aéronef comportant d'amont en aval dans le sens d'écoulement de l'air ou des gaz (soit de gauche à droite sur le dessin), une soufflante 10 munie d'aubes 12 et le moteur proprement dit 14 comportant notamment un carter intermédiaire 16 muni d'aubes redresseuses 18.
Autour de la soufflante 10 et des aubes redresseuses 18 sont disposés successivement un ca ter de soufflante 20 et une virole 22, tous deux de forme annulaire centrée sur un axe longitudinal 25 du moteur 14 et définissant avec le moteur une veine d'écoulement pour le passage de l'air. Cette veine d'écoulement est munie d'une protection acoustique 24 au moins au niveau du carter de soufflante 20. Bien entendu, une telle protection est envisageable à d'autres endroits de la nacelle, notamment au niveau de l'entrée d'air en avant du carter de soufflante. ,
Conformément à l'invention et comme le montre plus précisément la figure 2, cette protection est formée d'une succession de panneaux acoustiques 24A-24E fixés individuellement au carter de soufflante 20 et maintenus en place par une cale de verrouillage 26, A titre d'exemple, chaque panneau acoustique réalisé en matériau composite couvre environ un cinquième de la circonférence du carter de soufflante mais, bien entendu, cette portion peut être différente, c'est à dire supérieure ou inférieure avec toutefois un minimum de deux.
La figure 3 illustre les différents éléments permettant l'assemblage d'un panneau acoustique 24 au carter de soufflante 20. Pour ce faire, sur la face arrière ou extrados 28A de chaque panneau acoustique sont montés, avantageusement par collage, une pluralité de supports d'accrochage 30 en matériau composite (dont le nombre et la disposition peuvent varier selon la dimension du panneau) munis chacun d'un logement 30A prévu pour recevoir des moyens de fixation spécifiques 32 attachés au carter de soufflante. Ce logement est créé par un bossage dans le support d'accrochage et comporte à son sommet une lumière 30B. Comme illustrée, le support d'accrochage présente une forme sensiblement semi-circulaire donnant une configuration ouverte au logement 30A.
Les moyens de fixation se présentent sous la forme de boulons dont la tête orientée vers l'intérieur de la veine d'écoulement comporte dans sa hauteur une gorge annulaire 32A dont la largeur est égale à l'épaisseur du support d'accrochage 30 (à un jeu de montage près) pour permettre son engagement dans le support d'accrochage avec lequel elle coopère. La tige filetée 32B du boulon permet de sécuriser le moyen de fixation sur le carter de soufflante grâce à un écrou 32C (et éventuellement sa rondelle 32D) monté sur l'extérieur de ce carter, comme le montre la figure 4.
La présence des supports d'accrochage définie en outre un espace avec un jeu J entre le carter 20 et le panneau acoustique 24 propice à augmenter le degré d'élasticité de la protection acoustique tout en améliorant la tenue au feu du carter du fait de la circulation d'un film d'air entre ces deux pièces. On notera qu'une fois installés sur le moteur, ces écrous sont difficilement accessibles car masqués par les nombreux équipements (non représentés) montés sur l'extérieur du carter de c
soufflante. On peut aussi noter la présence des deux vis 34 pour la fixation sur le carter de la cale de verrouillage 26.
La mise en place des panneaux est effectuée de la manière suivante. Les moyens de fixation ayant été préalablement mis en place sur la face arrière du carter de soufflante, les panneaux sont présentés un par un sur la face avant du carter de soufflante, dans une position de dépose correspondant sensiblement à leur emplacement de destination. Un petit mouvement tangentiel permet alors d'engager simultanément les moyens de fixation dans les supports d'accrochage pour placer les panneaux dans une position de verrouillage, les panneaux étant engagés l'un après l'autre en commençant par le bas. Une fois le dernier panneau installé, la cale de verrouillage est installée pour bloquer les panneaux et elle est alors fixée sur le carter de soufflante, classiquement par vis ou boulon. La cale est ainsi la seule pièce dotée de fixations traversantes et de ce fait a une très faible incidence négative sur la capacité acoustique de la protection. On aura noté que si la forme semi-circulaire des supports d'accrochage peut faciliter la mise en place des panneaux du fait de la grande ouverture formée alors par le logement, il est bien entendu qu'une autre forme, carrée par exemple, dont le logement serait même fermé pourrait tout aussi bien convenir sous réserve que le lumière présente alors une double configuration pour permettre alors le déplacement du panneau acoustique de la position de dépose (la lumière ayant alors une première dimension) à la position de verrouillage (la lumière ayant alors une seconde dimension plus petite que la première).
La présente invention offre ainsi de nombreux avantages par rapport aux dispositifs de l'art antérieur, à savoir :
• une augmentation de l'efficacité du traitement acoustique du fait de la suppression des têtes de vis débouchant à l'intérieur de la veine,
• une réduction du coût de la fabrication des panneaux acoustique du fait de la suppression des ensembles vis/écrous de ces panneaux,
• une réduction de la masse du fait de cette même suppression,
• une réduction du temps de montage et de démontage des panneaux acoustiques, et
• un risque moindre de perte de vis à l'intérieur du moteur qui est de nature à provoquer des endommagements collatéraux (FOD).

Claims

REVENDICATIONS
1. Panneau acoustique (24A-24E) pour un carter (20) de turbomachine muni d'un dispositif d'accrochage dudit panneau acoustique sur une partie en regard de carter de turbomachine, comportant une pluralité de supports d'accrochage (30) pour être solidarisés à une face arrière (28A) dudit panneau acoustique et une même pluralité de moyens de fixation (32) pour être fixés sur ladite partie en regard de carter, chacun desdits moyens de fixation étant pourvu d'un élément d'engagement (32A) pour coopérer avec un logement correspondant (30A) de chacun desdits supports d'accrochage destiné à le recevoir lors de la mise en place par un déplacement tangentiel dudit panneau acoustique sur ladite partie en regard de carter.
2. Panneau acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support d'accrochage comporte un bossage (30A) formant ledit logement et une lumière (30B) pour permettre le passage dudit élément d'engagement lors de la mise en place par ledit déplacement tangentiel dudit panneau acoustique sur ladite partie en regard de carter.
3. Panneau acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support d'accrochage est constitué en un matériau composite.
4. Panneau acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit support d'accrochage présente une forme sensiblement semi-circulaire.
5. Panneau acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de fixation est un boulon ayant une tête, une tige filetée (32B) et un ensemble rondelle/écrou (32C, 32D) et ledit élément d'engagement destiné à coopérer avec ledit logement est constitué par une gorge annulaire (32A) de ladite tête de boulon.
6. Panneau acoustique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite gorge annulaire présente une largeur égale à une épaisseur dudit support d'accrochage à un jeu de montage près.
7. Elément de nacelle de turbomachine entourant un groupe motopropulseur d'un avion comportant une protection acoustique annulaire d'une partie en regard de carter de ladite nacelle, ladite protection acoustique étant formée par une pluralité de panneaux acoustiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et par une cale de verrouillage (26) fixée dans ladite partie en regard de carter de ladite nacelle pour bloquer le mouvement tangentiel desdits panneaux acoustiques une fois mis en place par un déplacement tangentiel sur ladite partie en regard de carter de ladite nacelle.
8. Elément de nacelle de turbomachine selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit support d'accrochage est collé sur ledit panneau acoustique.
9. Elément de nacelle de turbomachine selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit support d'accrochage définit avec ledit bossage un espace d'air entre ledit panneau acoustique et ladite partie de carter de ladite nacelle.
PCT/FR2012/051357 2011-06-24 2012-06-15 Panneaux acoustiques de carter de turbomachine munis de dispositifs d'accrochage ameliores WO2012175850A1 (fr)

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PCT/FR2012/051357 WO2012175850A1 (fr) 2011-06-24 2012-06-15 Panneaux acoustiques de carter de turbomachine munis de dispositifs d'accrochage ameliores

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