CA2743352A1

CA2743352A1 - Procede de fabrication d'un panneau d'attenuation acoustique, notamment pour l'aeronautique

Info

Publication number: CA2743352A1
Application number: CA2743352A
Authority: CA
Inventors: Guy Bernard Vauchel; Guillaume Ruckert
Original assignee: Aircelle SA
Current assignee: Safran Nacelles SAS
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2010-07-01
Also published as: CN102256770A; FR2940176A1; EP2385894A1; FR2940176B1; US20110254196A1; WO2010072903A1; BRPI0923268A2; RU2011129699A; RU2519382C2

Abstract

Procédé de fabrication d'un panneau d'atténuation acoustique dans lequel on prend au moins un pain de mousse (1), on enrobe au moins la face acoustique de ce pain de mousse :(1); d'un matériau composite frais (9), et on réalise des perforations (27; 27a, 27b, 27c, 27d, 27e) dans l'enrobage ainsi réalisé.

Description

Procédé de fabrication d'un panneau d'atténuation acoustique, notamment pour l'aéronautique La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un panneau d'atténuation acoustique, notamment pour l'aéronautique.
On connaît de la technique antérieure les panneaux acoustiques à
âme en nid d'abeille, prise en sandwich entre une peau acoustique munie de perforations et une peau de support.
La peau acoustique, fabriquée en général en matériau composite, doit être polymérisée puis percée avant d'être assemblée sur l'âme en nid d'abeille : un drapage à frais de cette peau sur l'âme n'est en effet pas envisageable en raison du risque d'apparition de facettes provoquées par les alvéoles de l'âme lors de la mise en pression de cette âme sur la peau acoustique (phénomène de telegraphing ) ; de plus, un perçage de cette peau postérieurement à sa polymérisation sur l'âme conduirait inévitablement à
l'endommagement de certaines parties de l'âme.
Il faut donc prévoir un outillage spécifique de formation de la peau acoustique, ainsi qu'un cycle de fabrication particulier pour cette étape préalable.
De plus la peau acoustique lors de la phase de collage avec l'âme a des trous qui se trouvent bouchés par la colle ou la résine, réduisant la surface efficace de traitement d'atténuation sonore.
La présente invention a notamment pour but de s'affranchir d'un tel outillage et d'un tel cycle de fabrication spécifiques.
On atteint ce but de l'invention avec un procédé de fabrication d'un panneau d'atténuation acoustique dans lequel on prend au moins un pain de mousse, on enrobe au moins la face acoustique de ce pain de mousse d'un matériau composite frais, et on réalise des perforations dans l'enrobage ainsi réalisé.
Grâce à ce procédé, il n'est donc plus nécessaire de prévoir une phase préalable, ni un outillage spécifique, de fabrication (polymérisation +
perçage) de la peau acoustique : c'est en fait le pain de mousse qui constitue, de par sa relative rigidité, l'outil de moulage de la peau acoustique, sans risque d'apparition de facettes (car le pain de mousse est plein, contrairement aux alvéoles du nid d'abeilles).

2 Du fait de l'utilisation d'un pain de mousse comme matériau d'atténuation acoustique, la réalisation de perforations dans le matériau composite une fois qu'il est en place sur le pain de mousse est sans conséquence sur les performances acoustiques du panneau : en effet, à
supposer qu'une partie de la mousse soit atteinte par ces perforations, il n'est nullement porté atteinte à la qualité d'absorption ni à l'intégrité du pain de mousse, contrairement à ce qui pourrait arriver si l'on endommageait les alvéoles d'une structure en nid d'abeilles.
On notera de plus que de par l'enrobage à frais de la face acoustique du pain de mousse au moyen d'un matériau composite, une migration de la résine dans l'épaisseur du pain de mousse peut avoir lieu, ce qui permet une liaison intime de la peau acoustique avec le pain de mousse.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles du procédé selon l'invention :
- on procède par drapage à frais dudit matériau composite sur ledit pain de mousse, c'est-à-dire que l'on :
A) drape à frais ledit matériau composite sur un moule de forme complémentaire à celle de la face acoustique dudit pain de mousse, B) vient appliquer la face acoustique dudit pain de mousse sur ce moule, C) soumet le pain de mousse à une pression contre le moule, D) polymérise ledit matériau composite, E) perfore la face acoustique ainsi polymérisée ;
- préalablement à l'étape B), on drape également la face opposée du pain de mousse, en prenant soin de faire déborder et de joindre les plis de matériau composite appliqués sur les deux faces ;
- on utilise éventuellement des contre-moules pour assurer la cohésion des plis de matériau composite sur les bords dudit pain de mousse ;
- on procède par surmoulage dudit matériau composite sur ledit pain de mousse, c'est-à-dire que l'on :
A) place ledit pain de matériau composite entre les deux moitiés d'un moule, en ménageant une espace notamment entre la face acoustique dudit pain et l'une des deux moitiés de moule,

3 PCT/FR2009/001033 B) injecte une résine thermoplastique ou thermodurcissable éventuellement chargée dans l'espace défini par lesdits demi-moules, C) réalise lesdites perforations dans le matériau composite du côté de la face acoustique du pain de mousse ;
- les deux demi-moules sont rigides ;
- lequel un demi-moule est rigide et l'autre demi-moule est formé
par une vessie apte à être mise sous vide ;
- on réalise lesdites perforations par moulage dudit matériau composite, grâce à des picots formés sur l'un des demi-moules ou sur la face acoustique du pain de mousse ;
- on réalise les perforations par perçage dudit matériau composite polymérisé, après ouverture dudit moule ;
- on réalise ledit panneau acoustique au moyen de plusieurs pains de mousse ;
- on prévoit des orifices traversants dans ledit pain de mousse, de manière à permettre le coulage de renforts en matériau composite s'étendant entre les deux faces du pain de mousse.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles :
- les figures 1 à 6 représentent, en vue en coupe, différentes étapes d'une première variante du procédé selon l'invention, - les figures 7 à 16 représentent, en vue en coupe (à l'exception des figures 12a et 12b, qui représentent une vue de dessus de l'élément représenté à la figure 12), les différentes étapes d'une deuxième variante du procédé selon l'invention, et - les figures 17 à 21 représentent différentes options du procédé
selon l'invention, applicables tant à la première qu'à la deuxième variante susmentionnées.
En se reportant à présente à la figure 1, on peut voir un pain de mouse 1 se présentant sensiblement sous la forme d'une plaque de mousse galbée.
La mousse dont il est question dans la présente invention est un matériau relativement rigide présentant une structure ouverte, c'est-à-dire

4 présentant de nombreuses cellules communicantes, conformant à ce matériau des caractéristiques d'absorption acoustique.
Cette mousse peut être formée à partir de matière métallique, polymère, céramique ou composite disponible sur le marché.
Le tableau suivant donne différents exemples de mousses pouvant être utilisées, en fonction notamment des contraintes thermiques auxquelles le panneau sera soumis :

Exemples de mousses Caractéristiques Nature des mousses disponibles sur le marché
RECEMAT - commercialisé
Mousses résistant à des Mousses à base d'alliage nickel- par la société
RECEMAT
températures chrome - densité de'0;6"à'0,65 INTERNATIONAL, ou relativement élevées g/cm3 mousses métalliques de la (jusqu'à 600 C et au- société FiberNide delà) Mousse de carbone - peut résister au-delà de 600 C
Mousses à base d'aluminium -Mousse résistant à des Mousses de la société CYMAT
densité de 0,2 à 0,4 g/cm3 températures relativement faibles Mousse en polymethacrylimide commercialisé par la société
(jusqu'à 200 C) - densité de 0,05 g/cm3 EMKAY PLASTICS
Mousses à base de nickel -conductivité pouvant atteindre 9W / mK pour une porosité
minimum de 90%
Mousses à base d'alliage Mousses présentant une d'aluminium et de cuivre -conductivité thermique conductivité pouvant atteindre relativement élevée 10W / mK pour une porosité
minimum de 65%
Mousse de carbone -conductivité pouvant atteindre 25W / mK pour une porosité
minimum de 78%
Mousse en céramique -conductivité allant de 0,01 à 1 W
/ mK pour une densité allant de Mousses présentant une 0,02 à 0,4 cm3 conductivité thermique Mousse en polymethacrylimide relativement faible ROHACELL 31 - conductivité de 0,031W /mK
commercialisé par la société
pour une densité de 0,032 EMKAY PLASTICS
cm3 Dans le cas choisi pour illustrer la présente invention, le pain de mousse 1 est destiné à absorber les ondes acoustiques dans une zone d'une nacelle de moteur d'aéronef, mais il va de soi que cet exemple n'est nullement limitatif.
La face acoustique 3 du pain de mousse 1, c'est-à-dire la face de ce pain de mousse qui est destinée à être exposée à la source sonore dont il convient d'absorber l'énergie acoustique, est en l'espèce située vers le haut de la feuille de dessins ci-annexée.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le pain de mousse 1 présente une forme spécifique pouvant incorporer notamment une ou plusieurs cavités 5, rendant ce pain de mousse approprié à une installation particulière à
l'intérieur d'une nacelle de moteur d'avion.
Selon une première variante du procédé selon l'invention, pour fabriquer un panneau d'atténuation acoustique à partir du pain de mousse de la figure 1, on procède comme suit.
Sur un outil 7 dont le galbe correspond à celui de la face acoustique 3 du pain de mousse 1, on vient draper à frais un matériau organique imprégné de résine.
Le matériau organique peut typiquement comprendre des fibres de carbone, et la résine peut typiquement comprendre une résine époxy.
On vient ensuite plaquer le pain de mousse 1 contre ce matériau drapé 9.
Sur la face 11 du pain de mousse opposée à la face acoustique 3, on vient ensuite draper une ou plusieurs autres couches 13 de matériau composite à frais (figure 4), de préférence de manière que les plis de matériau composite débordent du pain de mousse 1 et puissent se joindre dans les zones périphériques 15, 17 de ce pain de mousse.
On vient ensuite appliquer, sur l'ensemble ainsi constitué, une vessie 19 à l'intérieur de laquelle on crée le vide (figure 5) : ceci a pour effet de plaquer fermement les plis de matériau composite 9, 13 et le pain de mousse 1 les uns contre les autres.
Si nécessaire, comme cela est visible sur la figure 5, on peut prévoir des contre-moules 21, 23 à la périphérie du pain de mousse 1, de manière que la vessie de mise à vide 19 exerce un effort de pression suffisant sur la zone de jointure 15, 17 des plis de matériau composite 9, 13.

L'ensemble ainsi obtenu est ensuite mis en autoclave et polymérisé à une température convenant à la résinelutilisée.
Bien entendu, on peut aussi envisager l'utilisation d'une résine qui ne nécessite pas de passage en autoclave et qui permet une polymérisation à
la température ambiante.
Après polymérisation ,des- plis, 9 et 13, on peut procéder aux opérations de perçage de la peau. acoustique-formée par le pli 9 (figure 6).
Pour ce faire, on peut utiliser un outil de forage permettant de réaliser des perforations dans tout ou partie de la peau .cacoustique '9;-.comme;-cela est-visible sur la figure 6a. A noter que lors. de l'application des plis 9, 13 sur le pain de mousse 1, une migration, de;la:résine, de.;ces,plis a lieu en direction de la mousse formant le pain 1.
Cette migration est intéressante car elle permet une association intime des plis de matériau composite, avec. la- mousse, et donc une excellente cohésion de l'ensemble.
La perforation réalisée au moyen ,de. l'outil 25 (figure 6) devra prendre en compte l'épaisseur de .migration de la résine dans la mousse, de manière à permettre une communication parfaite entre l'extérieur du panneau acoustique ainsi réalisé et la mousse formant le pain 1.
Une fois réalisé les perforations dans la peau acoustique, le panneau obtenu peut être mis en place par exemple à l'intérieur d'une nacelle de moteur, par exemple dans la zone de la lèvre d'entrée d'air de cette nacelle ou encore sur le capot du moteur.
Dans la deuxième variante représentée aux figures 7 à 16, on repart d'un pain de mousse analogue .à'celui de la-figure 1 (figure. 7).
On utilise un outil de moulage 7 comprenant deux demi-moules rigides 7a, 7b, dont les formes sont adaptées pour épouser celles du pain de mousse 1, tout en ménageant un interstice 29 --au . moins entre la face acoustique du pain de mousse 1 et le demi-moule associé 7a (figure 9).
Dans l'exemple représenté à la figure 9, l'interstice 29 s'étend sur les deux faces du pain de mousse 1, les picots 31 étant utilisés pour maintenir un écart entre la face inférieure (c'est-à-dire opposée à la face acoustique) de ce pain de mousse 1 et le demi-moule .associé 7b......... .
A partir de la situation de la figure 9, on injecte à l'intérieur du moule 7 une résine telle que de la résine époxy éventuellement complétée d'une ou de plusieurs charges. On réalise alors la polymérisation de cette résine, soit sous autoclave soit à température ambiante, selon la nature de la résine choisie.
On aboutit alors au tableau de la--figure 11.; -dans, lequel -la-résine polymérisée à l'étape précédente î réalise ila,~ péan= acoustique 9 et la peau située sur la face opposée du pain de mousse 1.
On notera que dans le cas où l'on souhaite que ces peaux soient renforcées par des fibres, on peut envisager d'enrober le pain de mousse 1 d'une chaussette de fibres à l'étape-représentée à',la figure 9:
Une autre possibilité (non représentée) pour cette deuxième variante est d'utiliser un demi-moule rigide et un demi-moule souple, ce dernier étant adapté pour réaliser une mise sous vide de l'espace situé entre les deux demi-moules : un exemple de demi-moule souple adapté peut être une vessie de mise sous vide.
Ce cas particulier dans lequel on utilise un demi-moule rigide est une application particulière du procédé VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding : voir par exemple le site http://engr.ku.edu/~rhale/ae5lO/Websites. f02/vartmwebsite/).
A partir de l'étape représentée à la figure 11, on peut réaliser le perçage de la peau acoustique .9. dans les. mêmes conditions que celles exposées dans le cadre de la variante précédente (voir figures-6 et-6a). ~ ., Une autre alternative pour réaliser les perforations à l'intérieur de la peau acoustique 9 est illustrée sur les figures 12 à 16.
Dans l'exemple représenté sur les figures 12 à 13, on usine le pain de mousse 1 de manière que sa face acoustique soit muni d'un motif de plots de mousse rectangulaire 33 (figure 12a) ou hexagonaux 35 (figure 12b), ou de toute autre forme appropriée.
On comprend qu'avec:.cè type de motif, , lorsqu'on place le pain de mousse 1 à l'intérieur du moule 7 (figure 13) la résine injectée à l'intérieur du moule va s'étendre entre les parties creuses définies par les plots 33 et 35.
Ainsi, après polymérisation, on obtient une peau acoustique 9 sur laquelle les plots de mousse 33, 35 affleurent, réalisant ainsi la communication souhaitée entre la mousse formant le pain 1 et la source d'émission sonore.
La figure 14 montre en outre que l'on peut envisager que le maintien à l'écart du pain de mousse 1 par rapport au demi moule 7b soit effectué non pas par des picots 31 comme cela est représenté à la figure 9, mais par des talonnettes 37 entre lesquelles s'étale la résine définissant la peau 13 opposée à la peau acoustique 9.
La figure 15 montre encore une autre variante dans laquelle seuls les bords de la face du pain de mousse opposés à la face acoustique définissent un interstice avec.le moule 7b, de sorte que la peau 13 opposée à
la peau acoustique 9 ne s'étend qu'à la périphérie du pain de mousse 1.
La figure 16 illustre une _ variante de réalisation des perforations dans la peau acoustique du panneau selon l'invention : dans cette variante, les plots 39 sont solidaires du demi-moule rigide:7a, de manière à définir des perforations dans la peau acoustique 9 lors de l'injection de résine à
l'intérieur du moule 7.
La longueur de ces plots . _e.st. -étudiée . de._ :maniè.Ee.. è ..pénétrer-.
suffisamment profondément à l'intérieur de la mousse formant le pain 1, compte tenu de la migration de la résine à l'intérieur de ce pain de mousse.
On notera que l'orientation des plots, 39 est sensiblement parallèle à la direction du démoulage D de l'outil de moulage 7 ; dans le cas particulier où la surface acoustique du pain de mousse est galbée, comme cela est représenté sur la figure 7, la section de ces plots sera étudiée de manière que les perforations réalisées dans la peau acoustique 9 présentent toutes sensiblement la même section.
Dans l'une ou l'autre des variantes du procédé selon l'invention qui viennent d'être exposées, on peut utiliser un pain de mousse formé en fait d'une pluralité de pains de mousse la, lb, possédant éventuellement des caractéristiques structurelles et géométriques différentes, et pouvant être superposés ou mis côte à côte, comme cela est illustré dans les figures 17 et 18.
Une paroi poreuse l c peut éventuellement être interposée entre ces différents pains de mousse la, 1 b.
On notera que tant dans la première que dans la deuxième variante, on peut envisager des orifices 27a, 27b de différentes profondeurs, voire des orifices 27c traversant le pain de mousse .1, voire encore des orifices 27d atteignant un autre pain de mousse 1.b -(figure .19), . voire. encore des orifices 27e débouchant à l'intérieur de cavités .41 . formées à l'intérieur du pain de mousse 1 (figure 20).
On notera également .que. .l'on..peut envisager de. réaliser des usinages traversant des pains de mousse 1, permettant, lors de l'injection de résine, de réaliser un nervurage 43 -permettant de~ relier entre elles la peau acoustique 9 et la peau opposée 13, et ainsi de conférer au panneau acoustique une rigidité particulière, adaptée à certaines utilisations.
Comme on l'aura compris à la lumière de la description qui

5 précède, le procédé de fabrication rd-uni panneau, d'atténuation: acoustique selon l'invention est particulièrement simple contrairement à l'état de la technique, il n'est pas nécessaire de fabriquer de manière préalable la peau acoustique.
Celle-ci est en effet 'obtenùe par enrobage direct 'à frais du 10 panneau de mousse au moyen d'un matériau composite.
De par sa structure relativement compacte et rigide, le pain de mousse peut jouer le rôle de l'outil de moulage notamment de la peau acoustique, et il n'est donc pas=nécessaire L de prévoir d'outil de moulage spécifique pour la réalisation de cette peau.:...... ... . :
L'enrobage à frais du pain de mousse au moyen d'un matériau composite permet de réaliser une association, intime de ces matériaux, et donc une excellente cohésion de l'ensemble.
De plus, comme cela a été illustré précédemment, il n'est plus nécessaire de prendre en compte le cycle de perçage de la peau acoustique avant le cycle de fabrication du panneau d'atténuation acoustique complet : ce perçage peut en effet être effectué postérieurement (variante du drapage ou variante du surmoulage), ou en même temps (variante du surmoulage) que la polymérisation de la peau acoustique. .
On notera enfin que le pain dé' mousse offre une résistance à la compression nettement supérieure à celle que peut offrir une structure en nid d'abeille, ce qui permet d'appliquer à ce pain de mousse des pressions nettement supérieures, notamment lors de l'étape de mise sous vide illustrée à
la figure 5.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et représentés, fournis à titre de simples exemples.

Claims

1. Procédé defabrication, d'un panneau d'atténuation acoustique dans lequel on prend au moins un-pain de mousse (1), on enrobe au moins la face acoustique de ce pain de mousse (1) d'un matériau composite frais (9), et on réalise des perforations (27; 27a, 27b; 27c, 27d, 27e) dans l'enrobage ainsi réalisé.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on procède par drapage à frais dudit matériau composite (9, 13) sur ledit pain de mousse (1), c'est-à-dire que l'on :
A) drape à frais ledit matériau composite sur un moule (7) de forme complémentaire à celle de la face acoustique (3) dudit pain de mousse (1), B) vient appliquer la face acoustique (3) dudit pain de mousse (1) sur ce moule (7), C) soumet le pain de mousse (1) à une pression contre le moule (1), D) polymérise ledit matériau composite (9, 13), E) perfore la face acoustique (9) ainsi polymérisée.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, préalablement à l'étape B), on drape également la face opposée (11) du pain de mousse (1), en prenant soin de faire déborder et de joindre les plis de matériau composite (15, 17) appliqués sur les deux faces (3, 11).

4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé
en ce qu'on utilise des contre-moules (21,23) pour assurer la cohésion des plis de matériau composite (15, 17) sur les bords dudit pain de mousse (1).

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on procède par surmoulage dudit matériau composite sur ledit pain de mousse (1), c'est-à-dire que l'on :
A) place ledit pain de matériau composite (1) entre les deux moitiés d'un moule (7a, 7b), en ménageant une espace (29) notamment entre la face acoustique (3) dudit pain et l'une des deux moitiés de moule, B) injecte une résine thermoplastique ou thermodurcissable éventuellement chargée dans l'espace (29) défini par lesdits demi-moules (7a, 7b), C) réalise lesdites perforations (27; 27a, 27b, 27c, 27d, 27e) dans le matériau composite (9) du côté de la face acoustique du pain de mousse (1).

6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les deux demi-moules sont rigides.

7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel un demi-moule est rigide et l'autre demi-moule est formé par une vessie apte à être mise sous vide.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'on réalise lesdites perforations (27 ; 27a, 27b, 27c, 27d, 27e) par moulage dudit matériau composite, grâce à, des picots (33 ; 35 ; 39) formés sur l'un (7a) des demi-moules ou sur la face acoustique (3) du, pain de mousse (1).

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'on réalise les perforations par perçage dudit matériau composite polymérisé (9), après ouverture dudit moule (7a, 7b).

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'on réalise ledit panneau acoustique au moyen de plusieurs pains de mousse (1a, 1b, 1c).

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit des orifices traversants dans ledit pain de mousse (1), de manière à permettre le coulage de renforts en matériau composite (43) s'étendant entre les deux faces (9, 13) du pain de mousse (1).