EP4427215A1 - Structure d'attenuation acoustique d'une large gamme de frequences - Google Patents

Structure d'attenuation acoustique d'une large gamme de frequences

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Publication number
EP4427215A1
EP4427215A1 EP22813662.8A EP22813662A EP4427215A1 EP 4427215 A1 EP4427215 A1 EP 4427215A1 EP 22813662 A EP22813662 A EP 22813662A EP 4427215 A1 EP4427215 A1 EP 4427215A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
acoustic
multicellular structure
multicellular
cells
skin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22813662.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Pierre LANFANT
Jacky Novi Mardjono
Hugues Laurent ALGLAVE
Marc VERSAEVEL
Patrick Dunleavy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran SA
Original Assignee
Safran SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
Publication of EP4427215A1 publication Critical patent/EP4427215A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/045—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for noise suppression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/78—Other construction of jet pipes
    • F02K1/82—Jet pipe walls, e.g. liners
    • F02K1/827—Sound absorbing structures or liners
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162—Selection of materials
    • G10K11/168—Plural layers of different materials, e.g. sandwiches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00—Arrangement in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • B64D33/02—Arrangement in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes
    • B64D2033/0206—Arrangement in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of combustion air intakes comprising noise reduction means, e.g. acoustic liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/23—Three-dimensional prismatic
    • F05D2250/232—Three-dimensional prismatic conical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F05D2260/963—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by Helmholtz resonators

Definitions

  • the present invention relates to the general field of acoustic attenuation structures. It relates more particularly to acoustic attenuation structures used to reduce the noise produced in aircraft engines such as in gas turbines or the exhaust thereof.
  • Acoustic attenuation structures typically consist of an acoustic surface plate or skin permeable to the acoustic waves that it is desired to attenuate and of a full reflective plate or skin called the "closing plate", a cellular body being placed between these two walls.
  • the cell body generally consists of a set of partitions, for example in the form of a honeycomb.
  • Helmholtz-type resonators which make it possible to attenuate the acoustic waves in a certain range of frequencies.
  • Acoustic attenuation structures of this type are described in particular in documents US Pat. No. 5,912,442 and GB 2,314,526. However, the acoustic attenuation structures previously described only make it possible to absorb a very restricted frequency range.
  • acoustic attenuation structures that largely deal with low frequencies, while exhibiting satisfactory performance in the medium and high frequencies, for example in the case of a slow blower engine fan which produces low frequencies and harmonics.
  • the bulk and the mass of the acoustic attenuation structure must preferably be limited, for example when the latter is mounted on an airplane.
  • the acoustic attenuation structure comprising two cell bodies stacked to process both low and high frequencies will be relatively bulky.
  • the main purpose of the present invention is therefore to propose an acoustic attenuation structure making it possible to process a wide range of frequencies, while retaining a reduced mass and bulk.
  • an acoustic attenuation structure comprising a lower multicellular structure and an upper multicellular structure, at least some of the cells of the upper multicellular structure opening out at least partially into one or more cells of the lower multi-cell structure, the acoustic attenuation structure being characterized in that a hollow acoustic element having a gradually tapering shape between a base and an apex is present in each cell of at least a part of the lower multi-cell structure.
  • the use of complex hollow acoustic elements in one of the multicellular acoustic structures makes it possible to process low frequencies with limited bulk.
  • the use of a second acoustic attenuation structure simultaneously makes it possible to process higher frequencies.
  • the base of the hollow acoustic element is present at the end of the cell of the lower multicellular structure located opposite the upper multicellular structure.
  • the base of the complex hollow acoustic elements is not located at the end of the acoustic attenuation structure, but at an intermediate height, low, medium and high frequencies can be handled.
  • an intermediate acoustic skin is present at the end of the cells of the multicellular structure upper located opposite the cells of the lower multicellular structure having hollow acoustic elements.
  • the intermediate acoustic skin is in contact with the base of the hollow acoustic elements present in the cells of the lower multicellular structure.
  • the acoustic attenuation structure further comprises an intermediate multicellular structure such that at least some of the cells of the intermediate multicellular structure open at least partially into one or more cells of the structure lower multicellular and at least partially in one or more cells of the upper multicellular structure.
  • each hollow acoustic element comprises extension walls extending from the base of said acoustic element to the intermediate acoustic skin.
  • the cells of the lower multicellular structure have a geometric shape identical to the geometric shape of the cells of the upper multicellular structure.
  • the cells of the lower multicellular structure have a section with an area different from the area of the section of the cells of the upper multicellular structure.
  • the height of the cells of the lower multicellular structure is different from the height of the cells of the upper multicellular structure.
  • the cells of the lower multicellular structure extend along a first direction and the cells of the upper multicellular structure extend along a second direction, the first direction and the second direction being secant.
  • Figure 1 is a schematic exploded perspective view of an acoustic attenuation structure according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a schematic sectional view of the acoustic attenuation structure of Figure 1 once assembled.
  • Figure 3 is a graphical representation of the acoustic attenuation coefficient as a function of the frequency of the acoustic attenuation structure of Figures 1 and 2 compared to two other acoustic attenuation structures.
  • Figure 4 is a schematic sectional view of the acoustic attenuation structure of Figure 1 when assembled with a misalignment of the cells.
  • Figure 5 is a schematic exploded perspective view of an acoustic attenuation structure according to one embodiment of the invention, in which the upper cells are narrower than the lower cells.
  • Figure 6 is a schematic sectional view of the acoustic attenuation structure of Figure 5 when assembled.
  • Figure 7 is a schematic exploded perspective view of an acoustic attenuation structure according to an embodiment of the invention, in which the upper cells are inclined with respect to the lower cells.
  • Figure 8 is a schematic sectional view of the acoustic attenuation structure of Figure 7 when assembled.
  • Figure 9 is a schematic exploded perspective view of an acoustic attenuation structure according to one embodiment of the invention, in which an intermediate acoustic skin is inserted against the hollow acoustic elements.
  • Figure 10 is a schematic sectional view of the acoustic attenuation structure of Figure 9 when assembled.
  • Figure 11 is a schematic exploded perspective view of an acoustic attenuation structure according to one embodiment of the invention, in which an intermediate acoustic skin is inserted between the upper multicellular structure and an intermediate multicellular structure.
  • Figure 12 is a schematic sectional view of the acoustic attenuation structure of Figure 11 when assembled.
  • Figure 13 is a schematic exploded perspective view of an acoustic attenuation structure according to one embodiment of the invention, in which the acoustic component comprises extension walls.
  • Figure 14 is a schematic sectional view of the acoustic attenuation structure of Figure 13 when assembled.
  • Figures 1 and 2 illustrate an acoustic attenuation structure 100 comprising in order an upper acoustic skin 101, an upper multicellular structure 110, an acoustic component 150, a lower multicellular structure 130 and a closure skin 103.
  • the function of the upper acoustic skin 101 is to allow the sound waves to be attenuated to pass inside the acoustic attenuation structure 100.
  • the acoustic skin 110 comprises a plurality of perforations 101a .
  • the closure skin 103 corresponds to a solid surface intended to reflect the sound waves entering the acoustic attenuation structure.
  • the closure skin can be a constituent element of the acoustic attenuation structure as in the example described here or correspond to a structure of an object, for example an aircraft engine. In the latter case, the acoustic attenuation structure of the invention does not include a closure skin and is directly mounted on the structure of the object.
  • the upper acoustic skin 101 and the closure skin 103 can be made of a composite material, for example based on carbon fibers impregnated with thermoplastic or thermosetting resin. They may not include fibers.
  • the upper multicellular structure 110 comprises a plurality of partitions 111 which form a network of ribs, thus delimiting cells 112.
  • the upper edges 111a of the partitions 111 define a first assembly face 110a of the upper multicellular structure 110.
  • the lower edges 111b of the partitions 111 define a second assembly face 110b of the upper multicellular structure 110.
  • the cells 112 extend from the first assembly face 110a to the second face of assembly 110b of the upper multicellular structure 110.
  • the lower multicellular structure 130 comprises a plurality of partitions 131 which form a network of ribs, thus delimiting cells 132.
  • the upper edges 131a of the partitions 131 define a first assembly face 130a of the lower multicellular structure 130.
  • the lower edges 131b partitions 131 define a second assembly face 130b of the lower multicellular structure 130.
  • the cells 132 extend from the first assembly face 130a to the second assembly face 130b of the lower multicellular structure 130.
  • the heights Hn 0 and HI 30 of the cells 112 and 132 are chosen so as to obtain the processing of frequencies of interest according to the use which will be made of the acoustic attenuation structure.
  • the cells 112 and 132 of the upper and lower multicellular structures 110 and 130 have a hexagonal section, thus forming a so-called “honeycomb” structure.
  • the upper and/or lower multicellular structures have a square, rectangular, round or other section.
  • the upper and lower multicellular structures 110 and 130 can be made of polymer, composite or metallic material, by additive manufacturing or by conventional means.
  • Acoustic component 150 includes a plurality of complex hollow acoustic elements 151 each having a tapering shape between a base 151a and apex 151b.
  • the hollow acoustic elements 151 are connected to each other by one or more adjacent edges 152.
  • the edges 152 comprise an upper face 152a, located on the same plane as the bases 151a of the hollow acoustic elements 151, and a lower face 152b opposite to the upper side 152a.
  • the bases 151a of the hollow acoustic elements 151 and the upper face 152a of the edges 152 define an assembly face 150a of the acoustic component 150.
  • the hollow acoustic elements 151 have a pyramidal shape. However, it is not beyond the scope of the invention if the hollow acoustic elements have, for example, a conical, spiral or funnel shape. In the example shown in Figures 1 and 2, the hollow acoustic elements 151 have a symmetry of revolution. However, it does not depart from the scope of the invention if the hollow acoustic elements are asymmetrical.
  • the hollow acoustic elements 151 have a thickness of less than 1 mm, for example between 0.3 mm and 0.5 mm.
  • the base 151a of the hollow acoustic elements 151 is included in a circle whose diameter is between 5 mm and 50 mm.
  • the base 151a of the hollow acoustic elements 151 is included in a circle 20 mm in diameter.
  • the height HI 50 of the hollow acoustic elements 151 is between 5 mm and 100 mm.
  • the height HI 50 of the hollow acoustic elements 151 is 20 mm.
  • the acoustic component 150 may further comprise a plurality of protrusions 153, called centering pins, located on the assembly face 150a of the acoustic component 150, on the upper face 152a of the edges 152 of the hollow acoustic elements 151.
  • the height of the protrusions 153 may be less than or equal to 2 mm.
  • Acoustic component 150 can be fabricated in well-known manner by polymer, composite, or metal additive manufacturing.
  • the acoustic component 150 can also be made in a well-known manner of thermoplastic material by injection or by stamping.
  • the thermoplastic material can be filled with short fibers or with continuous fibers. The thermoplastic material may not be loaded.
  • the acoustic component 150 can also be produced in a well-known manner by injection-compression of a thermoplastic material, charged or not.
  • the injection- compression consists of injecting the material into a half-open mould.
  • the channels clog less.
  • the material is distributed throughout the mold, the latter is completely closed by a closing force to return to the correct dimension. This makes it possible to obtain thinner wall thicknesses for the acoustic components than with a conventional injection process.
  • the acoustic component 150 can also be produced in a well-known manner by injection with control of the temperature of the tooling of a thermoplastic material, charged or not.
  • Injection with tool temperature control consists in controlling the temperature of the tool or the mold by means of a system for controlling the temperature of the tool, for example with a heat transfer fluid or with the air.
  • Thermoplastic materials that can be used to fabricate acoustic component 150 include polyaryletherketones (PAEK) such as polyetheretherketone (PEEK) and polyetherketoneketone (PEKK), polyetherimides (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), and polysulfone. (PSU).
  • PAEK polyaryletherketones
  • PEEK polyetheretherketone
  • PEKK polyetherketoneketone
  • PEI polyetherimides
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PSU polysulfone.
  • the acoustic attenuation structure 100 is produced by fixing the upper acoustic skin 101, for example by welding or by gluing, on the first assembly face 110a of the upper multicellular structure 110.
  • the closing skin 103 is fixed, for example by welding or by gluing, on the second assembly face 130b of the lower multicellular structure 130.
  • the closure skin 103 and the lower multicellular structure 130 can be formed in a single piece .
  • the acoustic component 150 is assembled with the lower multicellular structure 130, the upper edges 131a of the partitions 151 being fixed, for example by welding or by gluing, on the lower face 152b of the edges 152 of the hollow acoustic elements 151.
  • the axis of symmetry of the hollow acoustic elements 151 coincides with the axis of symmetry of the cells 132 of the lower multicellular structure 130. It is of course not departing from the scope of the invention if the elements hollow acoustic 151 are offset from the cells 132.
  • the acoustic component 150 and the lower multicellular structure 130 can be formed in a single piece.
  • the acoustic component 150 and the upper multicellular structure 110 can be formed in a single piece.
  • the upper multicellular structure 110 has a height H 110 of less than 25 mm, it is particularly desirable to produce the acoustic component 150 and the upper multicellular structure 110 during the same stamping or injection.
  • the lower multicellular structure 130, the acoustic component 150 and the upper multicellular structure 110 are assembled by fixing, by gluing or by welding, the second assembly face 110b of the upper multicellular structure 110 on the assembly face 150a of the acoustic component. 150.
  • the centering pins 153 can be inserted into the holes present on the lower edges 111b of the partitions 111 of the upper multicellular structure 110. These orifices present on the lower edges 111b are preferably located at the intersections of several partitions 111.
  • the centering pins can also have grooves corresponding to the lower edges 111b of the partitions 111 of the upper multicellular structure 110, and preferably corresponding to an intersection of several partitions 111. In this configuration, it is therefore not necessary to make orifices in the lower edges of the partitions of the upper multicellular structure.
  • the centering pins can be placed at several angles formed between two partitions of the upper multicellular structure, the centering pins being placed at several angles of different orientations belonging to different cells of the upper multicellular structure, so as to ensure unique positioning between the acoustic component and the multicellular structure. In this configuration, it is also not necessary to make orifices in the lower edges of the partitions of the upper multicellular structure. Thus, the centering pins 153 facilitate the positioning of the upper multicellular structure 110 on the acoustic component 150.
  • the upper multicellular structure 110, the lower multicellular structure 130 and the hollow acoustic elements 151 can be produced simultaneously in a single piece, for example by additive manufacturing. The presence of the edges 152 is then not necessary.
  • FIG. 3 presents the frequencies processed by the acoustic attenuation structure 100 according to the invention described previously, in comparison with two other acoustic attenuation structures.
  • the acoustic attenuation structure 100 according to the invention represented by the curve with the stars, has a high absorption coefficient for the frequencies fi, f 2 and f 3 to be attenuated.
  • the acoustic attenuation structure whose base of the hollow acoustic element is located at the end of the acoustic attenuation structure and not at an intermediate height, represented by the curve with the squares, has a coefficient d lower absorption for each of the frequencies that one seeks to process. It can be seen that if the dimensions of the acoustic structure represented by the curve with the squares were adjusted to make the peak at low frequencies coincide with the frequency fi, the absorption coefficient of the frequency f 2 would be extremely low.
  • the acoustic attenuation structure comprising two hollow acoustic elements superimposed on one another, represented by the curve with the circles, has a lower absorption coefficient for each of the frequencies that it is sought to process.
  • the absorption coefficient of the frequency f 3 would be extremely low.
  • the axes of symmetry of the cells 112 and 132 of the upper and lower multicellular structures 110 and 130 coincide.
  • the partitions 111 of the upper multicellular structure 110 are superimposed on the partitions 131 of the lower multicellular structure 130.
  • the axes of symmetry of the cells 112 and 132 of the upper and lower multicellular structures 110 and 130 are parallel but offset.
  • the partitions 111 of the upper multicellular structure 110 are not superimposed on the partitions 131 of the lower multicellular structure 130. This configuration facilitates the assembly operation of the acoustic attenuation structure, since it is not necessary to check the alignment.
  • the cells 112 and 132 of the upper and lower multicellular structures 110 and 130 all have a hexagonal section of the same area.
  • the cells 112 of the lower multicellular structure have a height Hn 0 lower than the height H1 30 of the cells 132 of the upper multicellular structure. It is of course not departing from the scope of the invention if the heights Hn O and HI 30 of the cells 112 and 132 are identical, or if the cells 112 of the lower multicellular structure have a height Hn 0 greater than the height HI 30 132 cells of the upper multicellular structure.
  • the cross-sectional area of the cells of one of the multicellular structures may be different from the cross-sectional area of the cells of the other structure.
  • multicellular may comprise a greater number of cells on a given surface than the other multicellular structure. The smaller the cells, the higher the frequencies processed.
  • FIGS. 5 and 6 illustrate an acoustic attenuation structure 300 comprising, in order, an upper acoustic skin 301, a structure upper multicellular 310, an acoustic component 150, a lower multicellular structure 130 and a closure skin 103.
  • the acoustic component 150, the lower multicellular structure 130 and the closure skin 103 have the same characteristics and properties as in the previous examples. It is of course not departing from the scope of the invention if certain parameters vary, for example if the height, the section, the geometry, the inclination and/or the alignment of the elements is modified.
  • the upper acoustic skin 301 can have the same characteristics and properties as the upper acoustic skin 101 described above, with the exception of the perforations 301a whose number and shape are adapted to the upper multicellular structure 310 located just below.
  • the upper multicellular structure 310 comprises a plurality of partitions 311 which form a network of ribs, thus delimiting cells 312.
  • the upper edges 311a of the partitions 311 define a first assembly face 310a of the upper multicellular structure 310.
  • the lower edges 311b partitions 311 define a second assembly face 310b of the upper multicellular structure 310.
  • the cells 312 extend from the first assembly face 310a to the second assembly face 310b of the upper multicellular structure 310.
  • the heights H 3i0 and HI 30 of the cells 312 and 132 are chosen so as to obtain the processing of frequencies of interest according to the use which will be made of the acoustic attenuation structure.
  • the cross-sectional area of the cells 312 along a plane perpendicular to the partitions 311 is less than the cross-sectional area of the cells 132 along a plane perpendicular to the partitions 131.
  • the cells 312 of the upper multicellular structure 310 are inscribed in a smaller circle than the 132 cells of the lower 130 multicellular structure.
  • the cells 312 and 132 of the upper and lower multicellular structures 310 and 130 have a hexagonal section, thus forming a so-called “honeycomb” structure.
  • the upper and/or lower multicellular structures have a square, rectangular, round or other section.
  • the acoustic attenuation structure 300 is produced by fixing the upper acoustic skin 301, for example by welding or by gluing, on the first assembly face 310a of the upper multicellular structure 310.
  • the closing skin 103 is fixed, for example by welding or by gluing, on the second assembly face 130b of the lower multicellular structure 130.
  • the closure skin 103 and the lower multicellular structure 130 can be formed in a single piece .
  • the acoustic component 150 is assembled with the lower multicellular structure 130, the upper edges 131a of the partitions 151 being fixed, for example by welding or by gluing, to the lower face 152b of the edges 152 of the hollow acoustic elements 151.
  • the acoustic component 150 and the lower multicellular structure 130 can be formed in a single piece.
  • the acoustic component 150 and the upper multicellular structure 110 can be formed in a single piece.
  • the upper multicellular structure 110 has a height H 110 of less than 25 mm, it is particularly desirable to produce the acoustic component 150 and the upper multicellular structure 110 during the same stamping and injection.
  • the lower multicellular structure 130, the acoustic component 150 and the upper multicellular structure 310 are assembled by fixing, by gluing or by welding, the second assembly face 310b of the upper multicellular structure 310 on the assembly face 150a of the acoustic component. 150.
  • the upper multicellular structure 310, the lower multicellular structure 130 and the hollow acoustic elements 151 can be produced simultaneously in a single piece, for example by additive manufacturing. The presence of the edges 152 is then not necessary.
  • the axes of symmetry of the cells of the upper multicellular structure are directed in the same direction as the axes of symmetry of the cells of the lower multicellular structure.
  • the cells of the upper multicellular structure can extend along a different direction from that of the cells of the lower multicellular structure.
  • the axes of symmetry of the cells of the upper multicellular structure can be inclined with respect to the axes of symmetry of the cells of the lower multicellular structure.
  • FIGS. 7 and 8 illustrate an acoustic attenuation structure 400 comprising, in order, an upper acoustic skin 401, an upper multicellular structure 410, an acoustic component 150, a lower multicellular structure 130 and a closing skin 103.
  • the acoustic component 150, the lower multicellular structure 130 and the closure skin 103 have the same characteristics and properties as in the previous examples. It is of course not departing from the scope of the invention if certain parameters vary, for example if the height, the section, the geometry, the inclination and/or the alignment of the elements is modified.
  • the upper acoustic skin 401 can have the same characteristics and properties as the upper acoustic skins 101 and 301 described above. However, the shape and number of the perforations 401a must be adapted to the upper multicellular structure 410 located just below.
  • the upper multicellular structure 410 comprises a plurality of partitions 411 which form a network of ribs, thus delimiting cells 412.
  • the upper edges 411a of the partitions 411 define a first assembly face 410a of the upper multicellular structure 410.
  • the lower edges 411b partitions 411 define a second assembly face 410b of the upper multicellular structure 410.
  • the cells 412 extend from the first assembly face 410a to the second assembly face 410b of the upper multicellular structure 410.
  • the heights H 4 io and HI 30 of the cells 412 and 132 are chosen so as to obtain the processing of frequencies of interest according to the use which will be made of the acoustic attenuation structure.
  • the axis of symmetry of the cells 412 of the upper multicellular structure 410 is not perpendicular to the first assembly face 410a and is not perpendicular to the second assembly face 410b of the upper multicellular structure 410.
  • the axis of symmetry of the cells 132 of the lower multicellular structure 130 is perpendicular to the first assembly face 130a and to the second assembly face 130b of the lower multicellular structure 130.
  • the angle between the axis of symmetry of the cells 412 of the upper multicellular structure 410 and the axis of symmetry of the cells 132 of the lower multicellular structure 130 is non-zero.
  • the cells 412 and 132 of the upper and lower multicellular structures 410 and 130 have a hexagonal section, thus forming a so-called “honeycomb” structure.
  • the upper and/or lower multicellular structures have a square, rectangular, round or other section.
  • the acoustic attenuation structure 400 is produced by fixing the upper acoustic skin 401, for example by welding or by gluing, on the first assembly face 410a of the upper multicellular structure 410.
  • the closing skin 103 is fixed, for example by welding or by gluing, on the second assembly face 130b of the lower multicellular structure 130.
  • the closure skin 103 and the lower multicellular structure 130 can be formed in a single piece .
  • the acoustic component 150 is assembled with the lower multicellular structure 130, the upper edges 131a of the partitions 151 being fixed, for example by welding or by gluing, on the lower face 152b of the edges 152 of the hollow acoustic elements 151.
  • the acoustic component 150 and the lower multicellular structure 130 can be formed in a single piece.
  • the acoustic component 150 and the upper multicellular structure 110 can be formed in a single piece.
  • the upper multicellular structure 110 has a height H 110 of less than 25 mm, it is particularly desirable to produce the acoustic component 150 and the upper multicellular structure 110 during the same stamping and injection.
  • the lower multicellular structure 130, the acoustic component 150 and the upper multicellular structure 410 are assembled by fixing, by gluing or by welding, the second assembly face 410b of the upper multicellular structure 410 on the assembly face 150a of the acoustic component. 150.
  • the upper multicellular structure 410, the lower multicellular structure 130 and the hollow acoustic elements 151 can be produced simultaneously in a single piece, for example by additive manufacturing. The presence of the edges 152 is then not necessary.
  • the acoustic attenuation structure may also comprise an intermediate acoustic skin, also called a “septum”, interposed between the upper multicellular structure and the lower multicellular structure.
  • an intermediate acoustic skin also called a “septum”
  • the insertion of such an intermediate acoustic skin directly at the base of the cones makes it possible to modify the frequency absorption profile, by widening the absorption bands.
  • FIGS. 9 and 10 illustrate an acoustic attenuation structure 500 comprising, in order, an upper acoustic skin 101, an upper multicellular structure 110, an intermediate acoustic skin 102, an acoustic component 150, a lower multicellular structure 130 and a closing skin 103.
  • the upper acoustic skin 101, the upper multicellular structure 110, the acoustic component 150, the lower multicellular structure 130 and the closure skin 103 have the same characteristics and properties as in the previous examples. It is of course not departing from the scope of the invention if certain parameters vary, for example if the height, the section, the geometry, the inclination and/or the alignment of the elements is modified.
  • the intermediate acoustic skin 102 is an air-permeable skin.
  • the intermediate acoustic skin 102 can take the form of a multi-perforated plate, a metal mesh or a membrane.
  • the intermediate acoustic skin comprises a first assembly face 102a and a second assembly face 102b opposite the first assembly face 102b.
  • the intermediate acoustic skin 102 may comprise on its first assembly face 102a the imprint 102c of the lower edges 111b of the partitions 111 of the upper multicellular structure 110, and may comprise on its second assembly face 102b the imprint 102d of the upper faces 152a of the edges 152 and of the hollow acoustic elements 151.
  • These imprints 102c and 102d make it easier to center and position the intermediate acoustic skin 102 with respect to the multicellular structure upper and acoustic component 150.
  • the intermediate acoustic skin 102 can be made of a composite material, which may or may not include fibers, or of a metallic material.
  • the intermediate acoustic skin 102 is made of thermoplastic materials such as polyaryletherketones (PAEK) such as polyetheretherketone (PEEK) and polyetherketoneketone (PEKK), polyetherimides (PEI), polycarbonate (PC), polysulphide of phenylene (PPS) and polyethersulfone (PESU), which can be charged.
  • PAEK polyaryletherketones
  • PEEK polyetherketone
  • PEKK polyetherimides
  • PC polycarbonate
  • PPS polysulphide of phenylene
  • PESU polyethersulfone
  • the intermediate acoustic skin 102 can also be made with a thermosetting resin, filled or not.
  • the acoustic skin 120 can be manufactured by machining, welding, stamping-overmolding, injection or injection-compression.
  • the acoustic attenuation structure 500 is produced by fixing the upper acoustic skin 101, for example by welding or by gluing, on the first assembly face 110a of the upper multicellular structure 110.
  • the closure skin 103 is fixed, for example by welding or by gluing, on the second assembly face 130b of the lower multicellular structure 130.
  • the closure skin 103 and the lower multicellular structure 130 can be formed in a single piece .
  • the acoustic component 150 is assembled with the lower multicellular structure 130, the upper edges 131a of the partitions 151 being fixed, for example by welding or by gluing, to the lower face 152b of the edges 152 of the hollow acoustic elements 151.
  • the acoustic component 150 and the lower multicellular structure 130 can be formed in a single piece.
  • the upper multicellular structure 110 and the intermediate acoustic skin 102 are assembled by fixing, by gluing or by welding, the second assembly face 110b of the upper multicellular structure 110 on the first assembly face 102a of the intermediate acoustic skin 102.
  • the presence of an imprint 102c of the lower edges 111b of the partitions 111 of the upper multicellular structure 110 on the first assembly face 102a of the intermediate acoustic skin 102 can facilitate positioning.
  • the acoustic component 150 and the intermediate acoustic skin 102 are assembled by fixing, by gluing or by welding, the first assembly face 150a of the acoustic component 150 on the second assembly face 102b of the intermediate acoustic skin 102.
  • the presence of an imprint 102d of the edges 152 and of the hollow acoustic elements 151 of the acoustic component 150 on the second assembly face 102b of the intermediate acoustic skin 102 can facilitate positioning.
  • the assembly of the intermediate acoustic skin 102 with the acoustic component 150 and/or the upper multicellular structure 110 can be produced by resistive welding or by induction, the intermediate acoustic skin 102 adopting the role of susceptor.
  • the acoustic component 150 and the intermediate acoustic skin 102 can be formed in a single piece.
  • the upper multicellular structure 110 and the intermediate acoustic skin 102 can be formed in a single piece.
  • the upper multicellular structure 110, the lower multicellular structure 130, the intermediate acoustic skin 102 and the hollow acoustic elements 151 can be produced simultaneously in a single piece, for example by additive manufacturing. The presence of the edges 152 is then not necessary.
  • the acoustic attenuation structure may comprise not only an intermediate acoustic skin, also called “septum”, but also an intermediate multicellular structure.
  • an intermediate acoustic skin also called “septum”
  • FIGS. 11 and 12 illustrate an acoustic attenuation structure 600 comprising, in order, an upper acoustic skin 101, an upper multicellular structure 110, an intermediate acoustic skin 102, an intermediate multicellular structure 120, an acoustic component 150, an lower multicellular structure 130 and a closing skin 103.
  • the upper acoustic skin 101, the upper multicellular structure 110, the acoustic component 150, the lower multicellular structure 130 and the closure skin 103 have the same characteristics and properties as in the previous examples. It is of course not departing from the scope of the invention if certain parameters vary, for example if the height, the section, the geometry, the inclination and/or the alignment of the elements is modified.
  • the intermediate multicellular structure 120 comprises a plurality of partitions 121 which form a network of ribs, thus delimiting cells 122.
  • the upper edges 121a of the partitions 121 define a first assembly face 120a of the lower multicellular structure 120.
  • the lower edges 121b partitions 121 define a second assembly face 120b of the lower multicellular structure 120.
  • the cells 122 extend from the first assembly face 120a to the second assembly face 120b of the lower multicellular structure 120.
  • the heights Hn 0 , H120 and HI 30 of the cells 112, 122 and 132 are chosen so as to obtain the processing of frequencies of interest according to the use which will be made of the acoustic attenuation structure.
  • the intermediate multicellular structure 120 is identical to the lower multicellular structure and to the upper multicellular structure.
  • the intermediate multicellular structure 120 can also have cells having a different geometric shape, height, sectional area or inclination from that of the lower multicellular structure or the upper multicellular structure.
  • the intermediate acoustic skin 102 can have the same characteristics as before, with the exception of the possible imprint on its second assembly face. Indeed, in this example, if the intermediate acoustic skin 102 has an imprint on its second assembly face, the imprint is that of the lower edges 121b of the partitions 121 of the lower multicellular structure 120.
  • the acoustic component 150 is assembled with the lower multicellular structure 130, the upper edges 131a of the partitions 151 being fixed, for example by welding or by gluing, to the lower face 152b of the edges 152 of the hollow acoustic elements 151.
  • the upper multicellular structure 110 and the intermediate acoustic skin 102 are assembled by fixing, by gluing or by welding, the second assembly face 110b of the upper multicellular structure 110 on the first assembly face 102a of the intermediate acoustic skin 102.
  • the presence of an imprint 102c of the lower edges 111b of the partitions 111 of the upper multicellular structure 110 on the first assembly face 102a of the intermediate acoustic skin 102 can facilitate positioning.
  • the intermediate multicellular structure 120 and the intermediate acoustic skin 102 are assembled by fixing, by gluing or by welding, the first assembly face 120a of the multicellular structure 120 on the second assembly face 102b of the intermediate acoustic skin 102.
  • the presence of an imprint of the lower edges 121b of the partitions 121 of the intermediate multicellular structure 120 on the second assembly face 102b of the intermediate acoustic skin 102 can facilitate positioning.
  • the assembly of the intermediate acoustic skin 102 with the multicellular structure(s) 110 and 120 can be achieved by resistive welding or by induction. , the intermediate acoustic skin 102 adopting the role of susceptor.
  • the intermediate multicellular structure 120 and the intermediate acoustic skin 102 can be formed in a single piece.
  • the upper multicellular structure 110 and the intermediate acoustic skin 102 can be formed in one piece.
  • the intermediate multicellular structure 120 and the acoustic component 150 are assembled by fixing, by gluing or by welding, the second assembly face 120b of the intermediate multicellular structure 120 on the assembly face 150a of the acoustic component 150.
  • the upper multicellular structure 110, the intermediate multicellular structure 120 and the hollow acoustic elements 151 can be produced simultaneously in a single piece, for example by additive manufacturing. The presence of the edges 152 is then not necessary.
  • FIGS. 13 and 14 illustrate an acoustic attenuation structure 700 comprising an upper acoustic skin 101, an upper multicellular structure 310, an intermediate acoustic skin 102, an acoustic component 750, a lower multicellular structure 130 and a closure skin 103 .
  • the upper acoustic skin 101, the upper multicellular structure 110, the intermediate acoustic skin 102, the lower multicellular structure 130 and the closure skin 103 have the same characteristics and properties as in the previous examples. It is of course not departing from the scope of the invention if certain parameters vary, for example if the height, the section, the geometry, the inclination and/or the alignment of the elements is modified.
  • Acoustic component 750 includes a plurality of complex hollow acoustic elements 751 each having a tapering shape between a base 751a and apex 751b.
  • the hollow acoustic elements 751 are connected to each other by one or more adjacent edges 752.
  • the edges 752 comprise an upper face 752a, located on the same plane as the bases 751a of the elements.
  • the bases 751a of the hollow acoustic elements 751 and the upper face 752a of the edges 752 define an assembly face 750a of the acoustic component 750.
  • the hollow acoustic elements 751 have a pyramidal shape. However, it is not beyond the scope of the invention if the hollow acoustic elements have, for example, a conical, spiral or funnel shape. In the example shown in Figures 13 and 14, the hollow acoustic elements 751 have a symmetry of revolution. However, it does not depart from the scope of the invention if the hollow acoustic elements are asymmetrical.
  • the hollow acoustic elements 751 have a thickness of less than 1 mm, for example between 0.3 mm and 0.5 mm.
  • the base 751a of the hollow acoustic elements 751 is included in a circle whose diameter is between 5 mm and 50 mm.
  • the base 751a of the hollow acoustic elements 751 is included in a circle of 20 mm in diameter.
  • the height H 750 of the hollow acoustic elements 751 is between 5 mm and 100 mm.
  • the height H750 of the hollow acoustic elements 751 is 20 mm.
  • the acoustic component 750 further comprises extension walls 753.
  • Each extension wall 753 extends from the base 751a of a hollow acoustic element 751, for example from the upper face 752a of the edges 752.
  • the upper edge of each extension wall 753 is intended to be in contact with the intermediate acoustic skin 102.
  • the extension walls 753 and the intermediate acoustic skin 102 define a plurality of cavities, which fulfill an acoustic function similar to that of a multicellular structure intermediate.
  • extension walls 753 extend in the same direction as the cells of the upper multicellular structure or the lower multicellular structure. Of course we don't go out of the scope of the invention if the extension walls 753 are oriented differently.
  • Acoustic component 750 can be fabricated in well-known manner by polymer, composite, or metal additive manufacturing.
  • the acoustic component 750 can also be made partially in a well-known manner of thermoplastic material by injection or by stamping.
  • the thermoplastic material can be filled with short fibers or with continuous fibers. The thermoplastic material may not be loaded.
  • the acoustic component 750 can also be partially produced in a well-known manner by injection-compression of a filled or unfilled thermoplastic material or by injection with temperature control of the tooling of a filled or unfilled thermoplastic material.
  • thermoplastic materials which can be used to manufacture at least in part the acoustic component 750 include polyaryletherketones (PAEK) such as polyetheretherketone (PEEK) and polyetherketoneketone (PEKK), polyetherimides (PEI), polyphenylene sulfide (PPS ) and polysulfone (PSU).
  • PAEK polyaryletherketones
  • PEEK polyetheretherketone
  • PEKK polyetherketoneketone
  • PEI polyetherimides
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PSU polysulfone
  • the cells 112 and 132 of the upper and lower multicellular structures 110 and 130 have a hexagonal section, thus forming a so-called “honeycomb” structure.
  • the upper and/or lower multicellular structures have a square, rectangular, round or other section.
  • the acoustic attenuation structure 700 is produced by fixing the upper acoustic skin 101, for example by welding or by gluing, on the first assembly face 110a of the upper multicellular structure 110.
  • the closure skin 103 is fixed, for example by welding or by gluing, on the second assembly face 130b of the lower multicellular structure 130.
  • the closure skin 103 and the lower multicellular structure 130 can be formed in a single piece .
  • the acoustic component 750 is assembled with the lower multicellular structure 130, the upper edges 131a of the partitions 751 being fixed, for example by welding or by gluing, on the underside 752b of the edges 752 of the hollow acoustic elements 751.
  • the upper multicellular structure 110 and the intermediate acoustic skin 102 are assembled by fixing, by gluing or by welding, the second assembly face 110b of the upper multicellular structure 110 on the first assembly face 102a of the intermediate acoustic skin 102.
  • the presence of an imprint 102c of the lower edges 111b of the partitions 111 of the upper multicellular structure 110 on the first assembly face 102a of the intermediate acoustic skin 102 can facilitate positioning.
  • the acoustic component 750 and the intermediate acoustic skin 102 are assembled by fixing, by gluing or by welding, the first assembly face 750a of the acoustic component 750 on the second assembly face 102b of the intermediate acoustic skin 102.
  • the presence of an imprint 102d of the upper edges of the extension walls 753 of the acoustic component 750 on the second assembly face 102b of the intermediate acoustic skin 102 can facilitate positioning.
  • the assembly of the intermediate acoustic skin 102 with the acoustic component 750 and/or the upper multicellular structure 110 can be carried out by welding. resistive or by induction, the intermediate acoustic skin 102 adopting the role of susceptor.
  • the acoustic component 750 and the intermediate acoustic skin 102 can be formed in a single piece.
  • the upper multicellular structure 110, the intermediate acoustic skin 102, the lower multicellular structure 130, the hollow acoustic elements 751 and the extension walls 753 can be produced simultaneously in a single piece, by example by additive manufacturing.

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Abstract

L'invention concerne une structure d'atténuation acoustique (100) comprenant une structure multicellulaire inférieure (130) et une structure multicellulaire supérieure (110), au moins une partie des cellules (112) de la structure multicellulaire supérieure (110) débouchant au moins partiellement dans une ou plusieurs cellules (132) de la structure multicellulaire inférieure (130), la structure d'atténuation acoustique (100) étant caractérisée en ce qu'un élément acoustique creux (151) ayant une forme se rétrécissant progressivement entre une base et un sommet est présent dans chaque cellule (132) d'au moins une partie de la structure multicellulaire inférieure (130).

Description

STRUCTURE D'ATTENUATION ACOUSTIQUE D'UNE LARGE GAMME DE FREQUENCES
Domaine Technique
La présente invention se rapporte au domaine général des structures d'atténuation acoustiques. Elle concerne plus particulièrement les structures d'atténuation acoustiques utilisées pour réduire les bruits produits dans les moteurs d'avion comme dans les turbines à gaz ou échappement de ceux-ci.
Technique antérieure
Les structures d'atténuation acoustique sont typiquement constituées d’une plaque ou peau de surface acoustique perméable aux ondes acoustiques que l’on souhaite atténuer et d’une plaque ou peau pleine réfléchissante dite « plaque de fermeture », un corps cellulaire étant disposé entre ces deux parois. Le corps cellulaire est généralement constitué par un ensemble de cloisons, par exemple en forme de nid d'abeille. De façon bien connue, de telles structures forment des résonateurs de type Helmholtz qui permettent d’atténuer dans une certaine gamme de fréquences les ondes acoustiques. Des structures d'atténuation acoustique de ce type sont notamment décrites dans les documents US 5 912 442 et GB 2 314 526. Toutefois, les structures d'atténuation acoustique précédemment décrites ne permettent d'absorber qu'une gamme de fréquence très restreinte.
Il est souhaitable de produire des structures d'atténuation acoustique traitant largement les basses fréquences, tout en présentant des performances satisfaisantes dans les moyennes et hautes fréquences, par exemple dans le cas d'une soufflante de moteur à soufflante lente qui produit des basses fréquences et des harmoniques. En outre, l'encombrement et la masse de la structure d'atténuation acoustique doivent de préférence être limités, par exemple lorsque celle-ci est montée sur un avion.
Pour élargir la gamme de fréquences absorbées, il est connu de superposer deux corps cellulaires, présentant de préférence chacun une structure en nid d'abeille de taille différente pour traiter des fréquences différentes. Toutefois, cette solution présente des limites pour le traitement des basses fréquences. En effet, pour réduire les fréquences les plus basses, il est nécessaire de recourir à des corps cellulaires de grande épaisseur. Ainsi, la structure d'atténuation acoustique comprenant deux corps cellulaires empilés pour traiter à la fois les basses et les hautes fréquences sera relativement encombrante.
Exposé de l'invention
La présente invention a donc pour but principal de proposer une structure d'atténuation acoustique permettant de traiter une large gamme de fréquence, tout en conservant une masse et un encombrement réduit.
Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à une structure d'atténuation acoustique comprenant une structure multicellulaire inférieure et une structure multicellulaire supérieure, au moins une partie des cellules de la structure multicellulaire supérieure débouchant au moins partiellement dans une ou plusieurs cellules de la structure multicellulaire inférieure, la structure d'atténuation acoustique étant caractérisée en ce qu'un élément acoustique creux ayant une forme se rétrécissant progressivement entre une base et un sommet est présent dans chaque cellule d'au moins une partie de la structure multicellulaire inférieure.
Ainsi, l'utilisation d'éléments acoustiques creux complexes dans l'une des structures acoustiques multicellulaires permet de traiter les basses fréquences avec un encombrement limité. L'utilisation d'une deuxième structure d'atténuation acoustique permet simultanément de traiter des fréquences plus hautes.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, la base de l'élément acoustique creux est présente à l'extrémité de la cellule de la structure multicellulaire inférieure située en regard de la structure multicellulaire supérieure.
Ainsi, comme la base des éléments acoustiques creux complexes n'est pas située à l'extrémité de la structure d'atténuation acoustique, mais à une hauteur intermédiaire, les fréquences basses, moyennes et hautes peuvent être traitées.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, une peau acoustique intermédiaire est présente à l'extrémité des cellules de la structure multicellulaire supérieure situées en regard des cellules de la structure multicellulaire inférieure présentant des éléments acoustiques creux.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la peau acoustique intermédiaire est au contact de la base des éléments acoustiques creux présents dans les cellules de la structure multicellulaire inférieure.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la structure d'atténuation acoustique comprend en outre une structure multicellulaire intermédiaire de sorte qu'au moins une partie des cellules de la structure multicellulaire intermédiaire débouche au moins partiellement dans une ou plusieurs cellules de la structure multicellulaire inférieure et au moins partiellement dans une ou plusieurs cellules de la structure multicellulaire supérieure.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, chaque élément acoustique creux comprend des parois de prolongement s'étendant depuis la base dudit élément acoustique jusqu'à la peau acoustique intermédiaire.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les cellules de la structure multicellulaire inférieure présentent une forme géométrique identique à la forme géométrique des cellules de la structure multicellulaire supérieure.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les cellules de la structure multicellulaire inférieure présentent une section d'aire différente de l'aire de la section des cellules de la structure multicellulaire supérieure.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la hauteur des cellules de la structure multicellulaire inférieure est différente de la hauteur des cellules de la structure multicellulaire supérieure.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les cellules de la structure multicellulaire inférieure s'étendent selon une première direction et les cellules de la structure multicellulaire supérieure s'étendent selon une deuxième direction, la première direction et la deuxième direction étant sécantes.
Brève description des dessins [Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique éclatée en perspective d'une structure d'atténuation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique en coupe de la structure d'atténuation acoustique de la figure 1 une fois assemblée.
[Fig. 3] La figure 3 est une représentation graphique du coefficient d'atténuation acoustique en fonction de la fréquence de la structure d'atténuation acoustique des figures 1 et 2 comparé à deux autres structures d'atténuation acoustique.
[Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique en coupe de la structure d'atténuation acoustique de la figure 1 une fois assemblée avec un désalignement des cellules.
[Fig. 5] La figure 5 est une vue schématique éclatée en perspective d'une structure d'atténuation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention, dans lequel les cellules supérieures sont moins larges que les cellules inférieures.
[Fig. 6] La figure 6 est une vue schématique en coupe de la structure d'atténuation acoustique de la figure 5 une fois assemblée.
[Fig. 7] La figure 7 est une vue schématique éclatée en perspective d'une structure d'atténuation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention, dans lequel les cellules supérieures sont inclinées par rapport aux cellules inférieures.
[Fig. 8] La figure 8 est une vue schématique en coupe de la structure d'atténuation acoustique de la figure 7 une fois assemblée.
[Fig. 9] La figure 9 est une vue schématique éclatée en perspective d'une structure d'atténuation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention, dans lequel une peau acoustique intermédiaire est insérée contre les éléments acoustiques creux.
[Fig. 10] La figure 10 est une vue schématique en coupe de la structure d'atténuation acoustique de la figure 9 une fois assemblée.
[Fig. 11] La figure 11 est une vue schématique éclatée en perspective d'une structure d'atténuation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention, dans lequel une peau acoustique intermédiaire est insérée entre la structure multicellulaire supérieure et une structure multicellulaire intermédiaire. [Fig. 12] La figure 12 est une vue schématique en coupe de la structure d'atténuation acoustique de la figure 11 une fois assemblée.
[Fig. 13] La figure 13 est une vue schématique éclatée en perspective d'une structure d'atténuation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention, dans lequel le composant acoustique comprend des parois de prolongement.
[Fig. 14] La figure 14 est une vue schématique en coupe de la structure d'atténuation acoustique de la figure 13 une fois assemblée.
Description des modes de réalisation
Les figures 1 et 2 illustrent une structure d'atténuation acoustique 100 comprenant dans l'ordre une peau acoustique supérieure 101, une structure multicellulaire supérieure 110, un composant acoustique 150, une structure multicellulaire inférieure 130 et une peau de fermeture 103.
La peau acoustique supérieure 101 a pour fonction de laisser passer les ondes sonores à atténuer à l'intérieur de la structure d'atténuation acoustique 100. A cet effet et dans l'exemple décrit ici, la peau acoustique 110 comprend une pluralité de perforations 101a.
La peau de fermeture 103 correspond à une surface pleine destinée à réfléchir les ondes sonores entrant dans la structure d'atténuation acoustique. La peau de fermeture peut être un élément constitutif de la structure d'atténuation acoustique comme dans l'exemple décrit ici ou correspondre à une structure d'un objet, par exemple un moteur d'avion. Dans ce dernier cas, la structure d'atténuation acoustique de l'invention ne comporte pas de peau de fermeture et est directement montée sur la structure de l'objet.
La peau acoustique supérieure 101 et la peau de fermeture 103 peuvent être réalisées en matériau composite, par exemple à base de fibres de carbone imprégnées de résine thermoplastique ou thermodurcissable. Elles peuvent ne pas comprendre de fibres.
La structure multicellulaire supérieure 110 comprend une pluralité de cloisons 111 qui forment un réseau de nervures, délimitant ainsi des cellules 112. Les bords supérieurs 111a des cloisons 111 définissent une première face d'assemblage 110a de la structure multicellulaire supérieure 110. Les bords inférieurs 111b des cloisons 111 définissent une deuxième face d'assemblage 110b de la structure multicellulaire supérieure 110. Ainsi, les cellules 112 s'étendent de la première face d'assemblage 110a à la deuxième face d'assemblage 110b de la structure multicellulaire supérieure 110.
La structure multicellulaire inférieure 130 comprend une pluralité de cloisons 131 qui forment un réseau de nervures, délimitant ainsi des cellules 132. Les bords supérieurs 131a des cloisons 131 définissent une première face d'assemblage 130a de la structure multicellulaire inférieure 130. Les bords inférieurs 131b des cloisons 131 définissent une deuxième face d'assemblage 130b de la structure multicellulaire inférieure 130. Ainsi, les cellules 132 s'étendent de la première face d'assemblage 130a à la deuxième face d'assemblage 130b de la structure multicellulaire inférieure 130.
Les hauteurs HnO et HI30 des cellules 112 et 132 sont choisies de sorte à obtenir le traitement de fréquences intéressantes selon l'utilisation qui sera faite de la structure d'atténuation acoustique.
Dans l'exemple présenté sur les figures 1 et 2, les cellules 112 et 132 des structures multicellulaires supérieure et inférieure 110 et 130 présentent une section hexagonale, formant ainsi une structure dite en « nid d'abeille ». On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les structures multicellulaires supérieure et/ou inférieure présentent une section carrée, rectangulaire, ronde ou autre.
Les structures multicellulaires supérieure et inférieure 110 et 130 peuvent être réalisées en matériau polymère, composite ou métallique, par fabrication additive ou selon les moyens conventionnels.
Le composant acoustique 150 comprend une pluralité d'éléments acoustiques creux complexes 151 ayant chacun une forme se rétrécissant progressivement entre une base 151a et un sommet 151b. Les éléments acoustiques creux 151 sont reliés les uns aux autres par un ou plusieurs bords adjacents 152. Les bords 152 comprennent une face supérieure 152a, située sur le même plan que les bases 151a des éléments acoustiques creux 151, et une face inférieure 152b opposée à la face supérieure 152a. Les bases 151a des éléments acoustiques creux 151 et la face supérieure 152a des bords 152 définissent une face d'assemblage 150a du composant acoustique 150.
Dans l'exemple présenté sur les figures 1 et 2, les éléments acoustiques creux 151 présentent une forme pyramidale. On ne sort cependant pas du cadre de l'invention si les éléments acoustiques creux présentent par exemple une forme conique, en spirale ou en entonnoir. Dans l'exemple présenté sur les figures 1 et 2, les éléments acoustiques creux 151 présentent une symétrie de révolution. On ne sort cependant pas du cadre de l'invention si les éléments acoustiques creux sont asymétriques.
De préférence, les éléments acoustiques creux 151 ont une épaisseur inférieure à 1 mm, par exemple comprise entre 0,3 mm et 0,5 mm. De préférence, la base 151a des éléments acoustiques creux 151 est incluse dans un cercle dont le diamètre est compris entre 5 mm et 50 mm. Par exemple, la base 151a des éléments acoustiques creux 151 est incluse dans un cercle de 20 mm de diamètre.
De préférence, la hauteur HI50 des éléments acoustiques creux 151 est comprise entre 5 mm et 100 mm. Par exemple, la hauteur HI50 des éléments acoustiques creux 151 est de 20 mm.
Le composant acoustique 150 peut comprendre en outre une pluralité de protubérances 153, appelées pions de centrage, situées sur la face d'assemblage 150a du composant acoustique 150, sur la face supérieure 152a des bords 152 des éléments acoustiques creux 151. La hauteur des protubérances 153 peut être inférieure ou égale à 2 mm.
Le composant acoustique 150 peut être fabriqué de manière bien connue par fabrication additive polymère, composite ou métallique.
Le composant acoustique 150 peut également être réalisé de manière bien connue en matériau thermoplastique par injection ou par estampage. Le matériau thermoplastique peut être chargé avec des fibres courtes ou avec des fibres continues. Le matériau thermoplastique peut ne pas être chargé.
Le composant acoustique 150 peut également être réalisé de manière bien connue par injection-compression d'un matériau thermoplastique chargé ou non. L'injection- compression consiste à injecter la matière dans un moule entrouvert. Ainsi, même si la matière se fige, les canaux s'obstruent moins. Lorsque la matière est répartie dans l'ensemble du moule, celui-ci est complètement fermé par un effort de fermeture pour revenir à la bonne cote. Cela permet d'obtenir des épaisseurs de parois pour les composants acoustiques plus fines qu'avec un procédé d'injection classique.
Le composant acoustique 150 peut également être réalisé de manière bien connue par injection avec pilotage de la température de l'outillage d'un matériau thermoplastique chargé ou non. L'injection avec pilotage de la température de l'outillage consiste à contrôler la température de l'outillage ou du moule au moyen d'un système d'asservissement de la température de l'outillage, par exemple avec un fluide caloporteur ou avec de l'air.
Les matériaux thermoplastiques qui peuvent être utilisés pour fabriquer le composant acoustique 150 sont notamment les polyaryléthercétones (PAEK) tels que le polyétheréthercétone (PEEK) et le polyéthercétonecétone (PEKK), les polyétherimides (PEI), le polysulfure de phénylène (PPS) et le polysulfone (PSU).
La structure d'atténuation acoustique 100 est réalisée en fixant la peau acoustique supérieure 101, par exemple par soudage ou par collage, sur la première face d'assemblage 110a de la structure multicellulaire supérieure 110. La peau de fermeture 103 est fixée, par exemple par soudage ou par collage, sur la deuxième face d'assemblage 130b de la structure multicellulaire inférieure 130. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la peau de fermeture 103 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formées en une seule pièce.
Le composant acoustique 150 est assemblé avec la structure multicellulaire inférieure 130, les bords supérieurs 131a des cloisons 151 étant fixés, par exemple par soudage ou par collage, sur la face inférieure 152b des bords 152 des éléments acoustiques creux 151. Dans l'exemple présenté sur les figures 1 et 2, l'axe de symétrie des éléments acoustiques creux 151 est confondu avec l'axe de symétrie des cellules 132 de la structure multicellulaire inférieure 130. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les éléments acoustiques creux 151 sont désaxés par rapport aux cellules 132. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formés en une seule pièce. Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire supérieure 110 peuvent être formés en une seule pièce. Par exemple, dans le cas où la structure multicellulaire supérieure 110 présente une hauteur H 110 inférieure à 25 mm, il est particulièrement souhaitable de réaliser le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire supérieure 110 lors d'une même opération d'estampage ou d'injection.
La structure multicellulaire inférieure 130, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire supérieure 110 sont assemblés en fixant, par collage ou par soudage, la deuxième face d'assemblage 110b de la structure multicellulaire supérieure 110 sur la face d'assemblage 150a du composant acoustique 150.
Si le composant acoustique 150 comprend des pions de centrage 153, comme illustré sur les figures 1 et 2, les pions de centrage 153 peuvent s'insérer dans des orifices présents sur les bords inférieurs 111b des cloisons 111 de la structure multicellulaire supérieure 110. Ces orifices présents sur les bords inférieurs 111b sont de préférence situés aux intersections de plusieurs cloisons 111.
Les pions de centrage peuvent également présenter des rainures correspondant aux bords inférieurs 111b des cloisons 111 de la structure multicellulaire supérieure 110, et de préférence correspondant à une intersection de plusieurs cloisons 111. Dans cette configuration, il n'est donc pas nécessaire de réaliser des orifices dans les bords inférieurs des cloisons de la structure multicellulaire supérieure.
Enfin, les pions de centrage peuvent être placés au niveau de plusieurs angles formés entre deux cloisons de la structure multicellulaire supérieure, les pions de centrage étant placés au niveau de plusieurs angles d'orientations différentes appartenant à des cellules différentes de la structure multicellulaire supérieure, de sorte à assurer positionnement unique entre le composant acoustique et la structure multicellulaire. Dans cette configuration, il n'est pas non plus nécessaire de réaliser des orifices dans les bords inférieurs des cloisons de la structure multicellulaire supérieure. Ainsi, les pions de centrage 153 facilitent la mise en position de la structure multicellulaire supérieure 110 sur le composant acoustique 150.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la structure multicellulaire supérieure 110, la structure multicellulaire inférieure 130 et les éléments acoustiques creux 151 peuvent être réalisés simultanément en une seule pièce, par exemple par fabrication additive. La présence des bords 152 n'est alors pas nécessaire.
La figure 3 présente les fréquences traitées par la structure d'atténuation acoustique 100 selon l'invention décrite précédemment, en comparaison avec deux autres structures d'atténuation acoustique. Par exemple, dans le cas d'une soufflante de moteur, on cherche à traiter les basses fréquences fi, ainsi que les harmoniques f2 et f3. On constate que la structure d'atténuation acoustique 100 selon l'invention, représentée par la courbe avec les étoiles, présente un coefficient d'absorption élevé pour les fréquences f i, f2 et f3 à atténuer.
Au contraire, la structure d'atténuation acoustique dont la base de l'élément acoustique creux est située à l'extrémité de la structure d'atténuation acoustique et non à une hauteur intermédiaire, représentée par la courbe avec les carrés, présente un coefficient d'absorption moins élevé pour chacune des fréquences que l'on cherche à traiter. On constate que si l'on ajustait les dimensions de la structure acoustique représentée par la courbe avec les carrés pour faire coïncider le pic dans les basses fréquences avec la fréquence f i, le coefficient d'absorption de la fréquence f2 serait extrêmement faible.
De même, la structure d'atténuation acoustique comprenant deux éléments acoustiques creux superposés l'un à l'autre, représentée par la courbe avec les cercles, présente un coefficient d'absorption moins élevé pour chacune des fréquences que l'on cherche à traiter. On constate que si l'on ajustait les dimensions de la structure acoustique représentée par la courbe avec les cercles pour faire coïncider le pic dans les basses fréquences avec fi et le pic dans les moyennes fréquences avec f2, le coefficient d'absorption de la fréquence f3 serait extrêmement faible. Dans l'exemple présenté sur la figure 2, les axes de symétrie des cellules 112 et 132 des structures multicellulaires supérieure et inférieure 110 et 130 sont confondus. Ainsi, les cloisons 111 de la structure multicellulaire supérieure 110 sont superposées aux cloisons 131 de la structure multicellulaire inférieure 130.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention illustré par la structure d'atténuation acoustique 200 présentée sur la figure 4, les axes de symétrie des cellules 112 et 132 des structures multicellulaires supérieure et inférieure 110 et 130 sont parallèles mais décalés. Ainsi, les cloisons 111 de la structure multicellulaire supérieure 110 ne sont pas superposées aux cloisons 131 de la structure multicellulaire inférieure 130. Cette configuration facilite l'opération d'assemblage de la structure d'atténuation acoustique, car il n'est pas nécessaire de contrôler l'alignement.
Dans les exemples présentés sur les figures 1 à 4, les cellules 112 et 132 des structures multicellulaires supérieure et inférieure 110 et 130 présentent toutes une section hexagonale de même aire.
Dans les exemples présentés sur les figures 1 à 4, les cellules 112 de la structure multicellulaire inférieure présentent une hauteur Hn0 plus faible que la hauteur HI30 des cellules 132 de la structure multicellulaire supérieure. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les hauteurs HnO et HI30 des cellules 112 et 132 sont identiques, ou si les cellules 112 de la structure multicellulaire inférieure présentent une hauteur Hn0 plus grande que la hauteur HI30 des cellules 132 de la structure multicellulaire supérieure.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention illustré sur les figures 5 et 6, l'aire de la section des cellules de l'une des structures multicellulaires peut être différente de l'aire de la section des cellules de l'autre structure multicellulaire. Ainsi, l'une des structures multicellulaires peut comprendre un plus grand nombre de cellules sur une surface donnée que l'autre structure multicellulaire. Plus les cellules seront petites, plus les fréquences traitées seront hautes.
Ainsi, les figures 5 et 6 illustrent une structure d'atténuation acoustique 300 comprenant dans l'ordre une peau acoustique supérieure 301, une structure multicellulaire supérieure 310, un composant acoustique 150, une structure multicellulaire inférieure 130 et une peau de fermeture 103.
Dans cet exemple, le composant acoustique 150, la structure multicellulaire inférieure 130 et la peau de fermeture 103 présentent les mêmes caractéristiques et propriétés que dans les exemples précédents. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si certains paramètres varient, par exemple si la hauteur, la section, la géométrie, l'inclinaison et/ou l'alignement des éléments est modifié.
La peau acoustique supérieure 301 peut posséder les mêmes caractéristiques et propriétés que la peau acoustique supérieure 101 décrite précédemment, à l'exception des perforations 301a dont le nombre et la forme sont adaptés à la structure multicellulaire supérieure 310 située juste en dessous.
La structure multicellulaire supérieure 310 comprend une pluralité de cloisons 311 qui forment un réseau de nervures, délimitant ainsi des cellules 312. Les bords supérieurs 311a des cloisons 311 définissent une première face d'assemblage 310a de la structure multicellulaire supérieure 310. Les bords inférieurs 311b des cloisons 311 définissent une deuxième face d'assemblage 310b de la structure multicellulaire supérieure 310. Ainsi, les cellules 312 s'étendent de la première face d'assemblage 310a à la deuxième face d'assemblage 310b de la structure multicellulaire supérieure 310.
Les hauteurs H3i0 et HI30 des cellules 312 et 132 sont choisies de sorte à obtenir le traitement de fréquences intéressantes selon l'utilisation qui sera faite de la structure d'atténuation acoustique.
L'aire de la section des cellules 312 selon un plan perpendiculaire aux cloisons 311 est inférieure à l'aire de la section des cellules 132 selon un plan perpendiculaire aux cloisons 131. Ainsi, les cellules 312 de la structure multicellulaire supérieure 310 s'inscrivent dans un cercle plus petit que les cellules 132 de la structure multicellulaire inférieure 130.
Dans l'exemple présenté sur les figures 5 et 6, les cellules 312 et 132 des structures multicellulaires supérieure et inférieure 310 et 130 présentent une section hexagonale, formant ainsi une structure dite en « nid d'abeille ». On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les structures multicellulaires supérieure et/ou inférieure présentent une section carrée, rectangulaire, ronde ou autre.
La structure d'atténuation acoustique 300 est réalisée en fixant la peau acoustique supérieure 301, par exemple par soudage ou par collage, sur la première face d'assemblage 310a de la structure multicellulaire supérieure 310. La peau de fermeture 103 est fixée, par exemple par soudage ou par collage, sur la deuxième face d'assemblage 130b de la structure multicellulaire inférieure 130. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la peau de fermeture 103 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formées en une seule pièce.
Le composant acoustique 150 est assemblé avec la structure multicellulaire inférieure 130, les bords supérieurs 131a des cloisons 151 étant fixés, par exemple par soudage ou par collage, sur la face inférieure 152b des bords 152 des éléments acoustiques creux 151.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formés en une seule pièce. Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire supérieure 110 peuvent être formés en une seule pièce. Par exemple, dans le cas où la structure multicellulaire supérieure 110 présente une hauteur H 110 inférieure à 25 mm, il est particulièrement souhaitable de réaliser le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire supérieure 110 lors d'une même opération d'estampage et d'injection.
La structure multicellulaire inférieure 130, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire supérieure 310 sont assemblés en fixant, par collage ou par soudage, la deuxième face d'assemblage 310b de la structure multicellulaire supérieure 310 sur la face d'assemblage 150a du composant acoustique 150.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la structure multicellulaire supérieure 310, la structure multicellulaire inférieure 130 et les éléments acoustiques creux 151 peuvent être réalisés simultanément en une seule pièce, par exemple par fabrication additive. La présence des bords 152 n'est alors pas nécessaire. Dans les exemples présentés sur les figures 1 à 6, les axes de symétrie des cellules de la structure multicellulaire supérieure sont dirigés dans le même sens que les axes de symétrie des cellules de la structure multicellulaire inférieure.
Selon un autre mode de réalisation présenté sur les figures 7 et 8, les cellules de la structure multicellulaire supérieure peuvent s'étendre selon une direction différente de celle des cellules de la structure multicellulaire inférieure. Par exemple, dans le cas où les cellules présentent une symétrie de révolution, les axes de symétrie des cellules de la structure multicellulaire supérieure peuvent être inclinés par rapport aux axes de symétrie des cellules de la structure multicellulaire inférieure. Cette configuration permet de traiter des fréquences basses même dans le cas d'une épaisseur de structure multicellulaire limitée. Ainsi, à épaisseur égale, une structure multicellulaire comprenant des cellules inclinées permettra de traiter des fréquences plus basses qu'une structure multicellulaire comprenant des cellules droites.
Ainsi, les figures 7 et 8 illustrent une structure d'atténuation acoustique 400 comprenant dans l'ordre une peau acoustique supérieure 401, une structure multicellulaire supérieure 410, un composant acoustique 150, une structure multicellulaire inférieure 130 et une peau de fermeture 103.
Dans cet exemple, le composant acoustique 150, la structure multicellulaire inférieure 130 et la peau de fermeture 103 présentent les mêmes caractéristiques et propriétés que dans les exemples précédents. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si certains paramètres varient, par exemple si la hauteur, la section, la géométrie, l'inclinaison et/ou l'alignement des éléments est modifié.
La peau acoustique supérieure 401 peut posséder les mêmes caractéristiques et propriétés que les peaux acoustiques supérieures 101 et 301 décrite précédemment. Toutefois, la forme et le nombre des perforations 401a doivent être adaptés à la structure multicellulaire supérieure 410 située juste en dessous.
La structure multicellulaire supérieure 410 comprend une pluralité de cloisons 411 qui forment un réseau de nervures, délimitant ainsi des cellules 412. Les bords supérieurs 411a des cloisons 411 définissent une première face d'assemblage 410a de la structure multicellulaire supérieure 410. Les bords inférieurs 411b des cloisons 411 définissent une deuxième face d'assemblage 410b de la structure multicellulaire supérieure 410. Ainsi, les cellules 412 s'étendent de la première face d'assemblage 410a à la deuxième face d'assemblage 410b de la structure multicellulaire supérieure 410.
Les hauteurs H4io et HI30 des cellules 412 et 132 sont choisies de sorte à obtenir le traitement de fréquences intéressantes selon l'utilisation qui sera faite de la structure d'atténuation acoustique.
L'axe de symétrie des cellules 412 de la structure multicellulaire supérieure 410 n'est pas perpendiculaire à la première face d'assemblage 410a et n'est pas perpendiculaire à la deuxième face d'assemblage 410b de la structure multicellulaire supérieure 410. En revanche, l'axe de symétrie des cellules 132 de la structure multicellulaire inférieure 130 est perpendiculaire à la première face d'assemblage 130a et à la deuxième face d'assemblage 130b de la structure multicellulaire inférieure 130. Ainsi, l'angle entre l'axe de symétrie des cellules 412 de la structure multicellulaire supérieure 410 et l'axe de symétrie des cellules 132 de la structure multicellulaire inférieure 130 est non nul.
Dans l'exemple présenté sur les figures 7 et 8, les cellules 412 et 132 des structures multicellulaires supérieure et inférieure 410 et 130 présentent une section hexagonale, formant ainsi une structure dite en « nid d'abeille ». On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les structures multicellulaires supérieure et/ou inférieure présentent une section carrée, rectangulaire, ronde ou autre.
La structure d'atténuation acoustique 400 est réalisée en fixant la peau acoustique supérieure 401, par exemple par soudage ou par collage, sur la première face d'assemblage 410a de la structure multicellulaire supérieure 410. La peau de fermeture 103 est fixée, par exemple par soudage ou par collage, sur la deuxième face d'assemblage 130b de la structure multicellulaire inférieure 130. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la peau de fermeture 103 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formées en une seule pièce.
Le composant acoustique 150 est assemblé avec la structure multicellulaire inférieure 130, les bords supérieurs 131a des cloisons 151 étant fixés, par exemple par soudage ou par collage, sur la face inférieure 152b des bords 152 des éléments acoustiques creux 151.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formés en une seule pièce. Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire supérieure 110 peuvent être formés en une seule pièce. Par exemple, dans le cas où la structure multicellulaire supérieure 110 présente une hauteur H 110 inférieure à 25 mm, il est particulièrement souhaitable de réaliser le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire supérieure 110 lors d'une même opération d'estampage et d'injection.
La structure multicellulaire inférieure 130, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire supérieure 410 sont assemblés en fixant, par collage ou par soudage, la deuxième face d'assemblage 410b de la structure multicellulaire supérieure 410 sur la face d'assemblage 150a du composant acoustique 150.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la structure multicellulaire supérieure 410, la structure multicellulaire inférieure 130 et les éléments acoustiques creux 151 peuvent être réalisés simultanément en une seule pièce, par exemple par fabrication additive. La présence des bords 152 n'est alors pas nécessaire.
Selon un autre mode de réalisation présenté sur les figures 9 et 10, la structure d'atténuation acoustique peut comprendre en outre une peau acoustique intermédiaire, également appelée « septum », interposée entre la structure multicellulaire supérieure et la structure multicellulaire inférieure. L'insertion d'une telle peau acoustique intermédiaire directement à la base des cônes permet de modifier le profil d'absorption des fréquences, en élargissant les bandes d'absorptions.
Ainsi, les figures 9 et 10 illustrent une structure d'atténuation acoustique 500 comprenant dans l'ordre une peau acoustique supérieure 101, une structure multicellulaire supérieure 110, une peau acoustique intermédiaire 102, un composant acoustique 150, une structure multicellulaire inférieure 130 et une peau de fermeture 103. Dans cet exemple, la peau acoustique supérieure 101, la structure multicellulaire supérieure 110, le composant acoustique 150, la structure multicellulaire inférieure 130 et la peau de fermeture 103 présentent les mêmes caractéristiques et propriétés que dans les exemples précédents. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si certains paramètres varient, par exemple si la hauteur, la section, la géométrie, l'inclinaison et/ou l'alignement des éléments est modifié.
La peau acoustique intermédiaire 102 est une peau perméable à l'air. La peau acoustique intermédiaire 102 peut prendre la forme d'une plaque multi-perforée, d'un grillage métallique ou d'une membrane. La peau acoustique intermédiaire comprend une première face d'assemblage 102a et une deuxième face d'assemblage 102b opposée à la première face d'assemblage 102b.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la peau acoustique intermédiaire 102 peut comprendre sur sa première face d'assemblage 102a l'empreinte 102c des bords inférieurs 111b des cloisons 111 de la structure multicellulaire supérieure 110, et peut comprendre sur sa deuxième face d'assemblage 102b l'empreinte 102d des faces supérieures 152a des bords 152 et des éléments acoustiques creux 151. Ces empreintes 102c et 102d permettent de faciliter le centrage et la mise en position de la peau acoustique intermédiaire 102 par rapport à la structure multicellulaire supérieure et au composant acoustique 150.
La peau acoustique intermédiaire 102 peut être réalisée en matériau composite, comprenant ou non des fibres, ou en matériau métallique. De préférence, la peau acoustique intermédiaire 102 est réalisée dans des matières thermoplastiques telles que les polyaryléthercétones (PAEK) tels que le polyétheréthercétone (PEEK) et le polyéthercétonecétone (PEKK), les polyétherimides (PEI), le polycarbonate (PC), le polysulfure de phénylène (PPS) et le polyéthersulfone (PESU), qui peuvent être chargées. La peau acoustique intermédiaire 102 peut également être réalisée avec une résine thermodurcissable, chargée ou non.
Selon le ou les matériaux choisis pour réaliser la peau acoustique 120, la peau acoustique 120 peut être fabriquée par usinage, soudage, estampage-surmoulage, injection ou injection-compression. La structure d'atténuation acoustique 500 est réalisée en fixant la peau acoustique supérieure 101, par exemple par soudage ou par collage, sur la première face d'assemblage 110a de la structure multicellulaire supérieure 110. La peau de fermeture 103 est fixée, par exemple par soudage ou par collage, sur la deuxième face d'assemblage 130b de la structure multicellulaire inférieure 130. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la peau de fermeture 103 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formées en une seule pièce.
Le composant acoustique 150 est assemblé avec la structure multicellulaire inférieure 130, les bords supérieurs 131a des cloisons 151 étant fixés, par exemple par soudage ou par collage, sur la face inférieure 152b des bords 152 des éléments acoustiques creux 151.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formés en une seule pièce.
La structure multicellulaire supérieure 110 et la peau acoustique intermédiaire 102 sont assemblées en fixant, par collage ou par soudage, la deuxième face d'assemblage 110b de la structure multicellulaire supérieure 110 sur la première face d'assemblage 102a de la peau acoustique intermédiaire 102. La présence d'une empreinte 102c des bords inférieurs 111b des cloisons 111 de la structure multicellulaire supérieure 110 sur la première face d'assemblage 102a de la peau acoustique intermédiaire 102 peut faciliter la mise en position.
Le composant acoustique 150 et la peau acoustique intermédiaire 102 sont assemblés en fixant, par collage ou par soudage, la première face d'assemblage 150a du composant acoustique 150 sur la deuxième face d'assemblage 102b de la peau acoustique intermédiaire 102. La présence d'une empreinte 102d des bords 152 et des éléments acoustiques creux 151 du composant acoustique 150 sur la deuxième face d'assemblage 102b de la peau acoustique intermédiaire 102 peut faciliter la mise en position.
Dans le cas où la peau acoustique intermédiaire 102 est réalisée en matériau métallique ou en matériau composite avec des particules métalliques, l'assemblage de la peau acoustique intermédiaire 102 avec le composant acoustique 150 et/ou la structure multicellulaire supérieure 110 peut être réalisé par soudage résistif ou par induction, la peau acoustique intermédiaire 102 adoptant le rôle de suscepteur.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le composant acoustique 150 et la peau acoustique intermédiaire 102 peuvent être formés en une seule pièce. Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, la structure multicellulaire supérieure 110 et la peau acoustique intermédiaire 102 peuvent être formées en une seule pièce.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la structure multicellulaire supérieure 110, la structure multicellulaire inférieure 130, la peau acoustique intermédiaire 102 et les éléments acoustiques creux 151 peuvent être réalisés simultanément en une seule pièce, par exemple par fabrication additive. La présence des bords 152 n'est alors pas nécessaire.
Selon un autre mode de réalisation présenté sur les figures 11 et 12, la structure d'atténuation acoustique peut comprendre non seulement une peau acoustique intermédiaire, également appelée « septum », mais également une structure multicellulaire intermédiaire. Ainsi, on peut modifier le spectre de fréquences traitées, et plus particulièrement les fréquences et les largeurs des pics d'absorption, selon le décalage de la peau acoustique intermédiaire par rapport à la base des cônes.
Ainsi, les figures 11 et 12 illustrent une structure d'atténuation acoustique 600 comprenant dans l'ordre une peau acoustique supérieure 101, une structure multicellulaire supérieure 110, une peau acoustique intermédiaire 102, une structure multicellulaire intermédiaire 120, un composant acoustique 150, une structure multicellulaire inférieure 130 et une peau de fermeture 103.
Dans cet exemple, la peau acoustique supérieure 101, la structure multicellulaire supérieure 110, le composant acoustique 150, la structure multicellulaire inférieure 130 et la peau de fermeture 103 présentent les mêmes caractéristiques et propriétés que dans les exemples précédents. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si certains paramètres varient, par exemple si la hauteur, la section, la géométrie, l'inclinaison et/ou l'alignement des éléments est modifié. La structure multicellulaire intermédiaire 120 comprend une pluralité de cloisons 121 qui forment un réseau de nervures, délimitant ainsi des cellules 122. Les bords supérieurs 121a des cloisons 121 définissent une première face d'assemblage 120a de la structure multicellulaire inférieure 120. Les bords inférieurs 121b des cloisons 121 définissent une deuxième face d'assemblage 120b de la structure multicellulaire inférieure 120. Ainsi, les cellules 122 s'étendent de la première face d'assemblage 120a à la deuxième face d'assemblage 120b de la structure multicellulaire inférieure 120.
Les hauteurs Hn0, H120 et HI30 des cellules 112, 122 et 132 sont choisies de sorte à obtenir le traitement de fréquences intéressantes selon l'utilisation qui sera faite de la structure d'atténuation acoustique.
La structure multicellulaire intermédiaire 120 peut être fabriquée avec les matériaux et selon les méthodes de fabrication ou de réalisation décrits précédemment pour les autres structures multicellulaires.
Dans l'exemple présenté sur les figures 11 et 12, la structure multicellulaire intermédiaire 120 est identique à la structure multicellulaire inférieure et à la structure multicellulaire supérieure. Toutefois, la structure multicellulaire intermédiaire 120 peut également présenter des cellules ayant une forme géométrique, une hauteur, une aire de section ou une inclinaison différente de celle de la structure multicellulaire inférieure ou de la structure multicellulaire supérieure.
La peau acoustique intermédiaire 102 peut posséder les mêmes caractéristiques que précédemment, à l'exception de l'éventuelle empreinte sur sa deuxième face d'assemblage. En effet, dans cet exemple, si la peau acoustique intermédiaire 102 possède une empreinte sur sa deuxième face d'assemblage, l'empreinte est celle des bords inférieurs 121b des cloisons 121 de la structure multicellulaire inférieure 120.
La structure d'atténuation acoustique 600 est réalisée en fixant la peau acoustique supérieure 101, par exemple par soudage ou par collage, sur la première face d'assemblage 110a de la structure multicellulaire supérieure 110. La peau de fermeture 103 est fixée, par exemple par soudage ou par collage, sur la deuxième face d'assemblage 130b de la structure multicellulaire inférieure 130. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la peau de fermeture 103 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formées en une seule pièce.
Le composant acoustique 150 est assemblé avec la structure multicellulaire inférieure 130, les bords supérieurs 131a des cloisons 151 étant fixés, par exemple par soudage ou par collage, sur la face inférieure 152b des bords 152 des éléments acoustiques creux 151.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le composant acoustique 150 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formés en une seule pièce.
La structure multicellulaire supérieure 110 et la peau acoustique intermédiaire 102 sont assemblées en fixant, par collage ou par soudage, la deuxième face d'assemblage 110b de la structure multicellulaire supérieure 110 sur la première face d'assemblage 102a de la peau acoustique intermédiaire 102. La présence d'une empreinte 102c des bords inférieurs 111b des cloisons 111 de la structure multicellulaire supérieure 110 sur la première face d'assemblage 102a de la peau acoustique intermédiaire 102 peut faciliter la mise en position.
La structure multicellulaire intermédiaire 120 et la peau acoustique intermédiaire 102 sont assemblées en fixant, par collage ou par soudage, la première face d'assemblage 120a de la structure multicellulaire 120 sur la deuxième face d'assemblage 102b de la peau acoustique intermédiaire 102. La présence d'une empreinte des bords inférieurs 121b des cloisons 121 de la structure multicellulaire intermédiaire 120 sur la deuxième face d'assemblage 102b de la peau acoustique intermédiaire 102 peut faciliter la mise en position.
Dans le cas où la peau acoustique intermédiaire 102 est réalisée en matériau métallique ou en matériau composite avec des particules métalliques, l'assemblage de la peau acoustique intermédiaire 102 avec la ou les structures multicellulaires 110 et 120 peut être réalisé par soudage résistif ou par induction, la peau acoustique intermédiaire 102 adoptant le rôle de suscepteur.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la structure multicellulaire intermédiaire 120 et la peau acoustique intermédiaire 102 peuvent être formées en une seule pièce. Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, la structure multicellulaire supérieure 110 et la peau acoustique intermédiaire 102 peuvent être formées en une seule pièce.
La structure multicellulaire intermédiaire 120 et le composant acoustique 150 sont assemblés en fixant, par collage ou par soudage, la deuxième face d'assemblage 120b de la structure multicellulaire intermédiaire 120 sur la face d'assemblage 150a du composant acoustique 150.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la structure multicellulaire supérieure 110, la structure multicellulaire intermédiaire 120 et les éléments acoustiques creux 151 peuvent être réalisés simultanément en une seule pièce, par exemple par fabrication additive. La présence des bords 152 n'est alors pas nécessaire.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention illustré sur les figures 13 et 14, une peau intermédiaire peut être placée à une hauteur intermédiaire dans la structure multicellulaire supérieure.
Ainsi, les figures 13 et 14 illustrent une structure d'atténuation acoustique 700 comprenant une peau acoustique supérieure 101, une structure multicellulaire supérieure 310, une peau acoustique intermédiaire 102, un composant acoustique 750, une structure multicellulaire inférieure 130 et une peau de fermeture 103.
Dans cet exemple, la peau acoustique supérieure 101, la structure multicellulaire supérieure 110, la peau acoustique intermédiaire 102, la structure multicellulaire inférieure 130 et la peau de fermeture 103 présentent les mêmes caractéristiques et propriétés que dans les exemples précédents. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si certains paramètres varient, par exemple si la hauteur, la section, la géométrie, l'inclinaison et/ou l'alignement des éléments est modifié.
Le composant acoustique 750 comprend une pluralité d'éléments acoustiques creux complexes 751 ayant chacun une forme se rétrécissant progressivement entre une base 751a et un sommet 751b. Les éléments acoustiques creux 751 sont reliés les uns aux autres par un ou plusieurs bords adjacents 752. Les bords 752 comprennent une face supérieure 752a, située sur le même plan que les bases 751a des éléments acoustiques creux 751, et une face inférieure 752b opposée à la face supérieure 752a. Les bases 751a des éléments acoustiques creux 751 et la face supérieure 752a des bords 752 définissent une face d'assemblage 750a du composant acoustique 750.
Dans l'exemple présenté sur les figures 13 et 14, les éléments acoustiques creux 751 présentent une forme pyramidale. On ne sort cependant pas du cadre de l'invention si les éléments acoustiques creux présentent par exemple une forme conique, en spirale ou en entonnoir. Dans l'exemple présenté sur les figures 13 et 14, les éléments acoustiques creux 751 présentent une symétrie de révolution. On ne sort cependant pas du cadre de l'invention si les éléments acoustiques creux sont asymétriques.
De préférence, les éléments acoustiques creux 751 ont une épaisseur inférieure à 1 mm, par exemple comprise entre 0,3 mm et 0,5 mm. De préférence, la base 751a des éléments acoustiques creux 751 est incluse dans un cercle dont le diamètre est compris entre 5 mm et 50 mm. Par exemple, la base 751a des éléments acoustiques creux 751 est incluse dans un cercle de 20 mm de diamètre.
De préférence, la hauteur H750 des éléments acoustiques creux 751 est comprise entre 5 mm et 100 mm. Par exemple, la hauteur H750 des éléments acoustiques creux 751 est de 20 mm.
Le composant acoustique 750 comprend en outre des parois de prolongement 753. Chaque paroi de prolongement 753 s'étend depuis la base 751a d'un élément acoustique creux 751, par exemple à partir de la face supérieure 752a des bords 752. Le bord supérieur de chaque paroi de prolongement 753 est destiné à être au contact de la peau acoustique intermédiaire 102. Ainsi, les parois de prolongement 753 et la peau acoustique intermédiaire 102 définissent une pluralité de cavités, qui remplissent une fonction acoustique similaire à celle d'une structure multicellulaire intermédiaire.
Dans l'exemple illustré sur les figures 13 et 14, les parois de prolongement 753 s'étendent dans la même direction que les cellules de la structure multicellulaire supérieure ou de la structure multicellulaire inférieure. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les parois de prolongement 753 sont orientées différemment.
Le composant acoustique 750 peut être fabriqué de manière bien connue par fabrication additive polymère, composite ou métallique.
Le composant acoustique 750 peut également être réalisé partiellement de manière bien connue en matériau thermoplastique par injection ou par estampage. Le matériau thermoplastique peut être chargé avec des fibres courtes ou avec des fibres continues. Le matériau thermoplastique peut ne pas être chargé.
Le composant acoustique 750 peut également être réalisé partiellement de manière bien connue par injection-compression d'un matériau thermoplastique chargé ou non ou par injection avec pilotage de la température de l'outillage d'un matériau thermoplastique chargé ou non.
Les matériaux thermoplastiques qui peuvent être utilisés pour fabriquer au moins en partie le composant acoustique 750 sont notamment les polyaryléthercétones (PAEK) tels que le polyétheréthercétone (PEEK) et le polyéthercétonecétone (PEKK), les polyétherimides (PEI), le polysulfure de phénylène (PPS) et le polysulfone (PSU).
Dans l'exemple présenté sur les figures 13 et 14, les cellules 112 et 132 des structures multicellulaires supérieure et inférieure 110 et 130 présentent une section hexagonale, formant ainsi une structure dite en « nid d'abeille ». On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les structures multicellulaires supérieure et/ou inférieure présentent une section carrée, rectangulaire, ronde ou autre.
La structure d'atténuation acoustique 700 est réalisée en fixant la peau acoustique supérieure 101, par exemple par soudage ou par collage, sur la première face d'assemblage 110a de la structure multicellulaire supérieure 110. La peau de fermeture 103 est fixée, par exemple par soudage ou par collage, sur la deuxième face d'assemblage 130b de la structure multicellulaire inférieure 130. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la peau de fermeture 103 et la structure multicellulaire inférieure 130 peuvent être formées en une seule pièce.
Le composant acoustique 750 est assemblé avec la structure multicellulaire inférieure 130, les bords supérieurs 131a des cloisons 751 étant fixés, par exemple par soudage ou par collage, sur la face inférieure 752b des bords 752 des éléments acoustiques creux 751.
La structure multicellulaire supérieure 110 et la peau acoustique intermédiaire 102 sont assemblées en fixant, par collage ou par soudage, la deuxième face d'assemblage 110b de la structure multicellulaire supérieure 110 sur la première face d'assemblage 102a de la peau acoustique intermédiaire 102. La présence d'une empreinte 102c des bords inférieurs 111b des cloisons 111 de la structure multicellulaire supérieure 110 sur la première face d'assemblage 102a de la peau acoustique intermédiaire 102 peut faciliter la mise en position.
Le composant acoustique 750 et la peau acoustique intermédiaire 102 sont assemblés en fixant, par collage ou par soudage, la première face d'assemblage 750a du composant acoustique 750 sur la deuxième face d'assemblage 102b de la peau acoustique intermédiaire 102. La présence d'une empreinte 102d des bords supérieurs des parois de prolongement 753 du composant acoustique 750 sur la deuxième face d'assemblage 102b de la peau acoustique intermédiaire 102 peut faciliter la mise en position.
Dans le cas où la peau acoustique intermédiaire 102 est réalisée en matériau métallique ou en matériau composite avec des particules métalliques, l'assemblage de la peau acoustique intermédiaire 102 avec le composant acoustique 750 et/ou la structure multicellulaire supérieure 110 peut être réalisé par soudage résistif ou par induction, la peau acoustique intermédiaire 102 adoptant le rôle de suscepteur.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le composant acoustique 750 et la peau acoustique intermédiaire 102 peuvent être formés en une seule pièce.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la structure multicellulaire supérieure 110, la peau acoustique intermédiaire 102, la structure multicellulaire inférieure 130, les éléments acoustiques creux 751 et les parois de prolongement 753 peuvent être réalisés simultanément en une seule pièce, par exemple par fabrication additive.
Les modes de réalisation présentés ci-dessus et dans les figures 1 à 14 peuvent être combinés. Par exemple, on ne sort pas du cadre de l'invention si la hauteur, la section, la géométrie, la taille ou l'inclinaison des cellules d'une ou plusieurs structures multicellulaires est modifiée dans les exemples donnés pour les différents modes de réalisation de l'invention.

Claims

27 Revendications
[Revendication 1] Structure d'atténuation acoustique (100) comprenant une structure multicellulaire inférieure (130) et une structure multicellulaire supérieure (110), au moins une partie des cellules (112) de la structure multicellulaire supérieure (110) débouchant au moins partiellement dans une ou plusieurs cellules (132) de la structure multicellulaire inférieure (130), la structure d'atténuation acoustique (100) étant caractérisée en ce qu'un élément acoustique creux (151) ayant une forme se rétrécissant progressivement entre une base (151a) et un sommet (151b) est présent dans chaque cellule (132) d'au moins une partie de la structure multicellulaire inférieure (130).
[Revendication 2] Structure d'atténuation acoustique selon la revendication 1, dans laquelle la base (151a) de l'élément acoustique creux (151) est présente à l'extrémité de la cellule (132) de la structure multicellulaire inférieure (130) située en regard de la structure multicellulaire supérieure (110).
[Revendication 3] Structure d'atténuation acoustique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle une peau acoustique intermédiaire (102) est présente à l'extrémité des cellules (112) de la structure multicellulaire supérieure (110) situées en regard des cellules (132) de la structure multicellulaire inférieure (130) présentant des éléments acoustiques creux (151).
[Revendication 4] Structure d'atténuation acoustique selon la revendication 3 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, dans laquelle la peau acoustique intermédiaire (102) est au contact de la base (151a) des éléments acoustiques creux (151) présents dans les cellules (132) de la structure multicellulaire inférieure (130).
[Revendication 5] Structure d'atténuation acoustique selon la revendication 3 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, dans laquelle chaque élément acoustique creux (751) comprend des parois de prolongement (753) s'étendant depuis la base (751a) dudit élément acoustique (751) jusqu'à la peau acoustique intermédiaire (102).
[Revendication 6] Structure d'atténuation acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre une structure multicellulaire intermédiaire (120) de sorte qu'au moins une partie des cellules (122) de la structure multicellulaire intermédiaire (120) débouche au moins partiellement dans une ou plusieurs cellules (132) de la structure multicellulaire inférieure (130) et au moins partiellement dans une ou plusieurs cellules (112) de la structure multicellulaire supérieure (110).
[Revendication 7] Structure d'atténuation acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle les cellules (132) de la structure multicellulaire inférieure (130) présentent une forme géométrique identique à la forme géométrique des cellules (112) de la structure multicellulaire supérieure (110).
[Revendication 8] Structure d'atténuation acoustique (300 ; 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle les cellules (132) de la structure multicellulaire inférieure (130) présentent une section d'aire différente de l'aire de la section des cellules (312 ; 412) de la structure multicellulaire supérieure (310 ; 410).
[Revendication 9] Structure d'atténuation acoustique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la hauteur des cellules (132) de la structure multicellulaire inférieure (130) est différente de la hauteur des cellules (112) de la structure multicellulaire supérieure (110).
[Revendication 10] Structure d'atténuation acoustique (400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle les cellules (132) de la structure multicellulaire inférieure (130) s'étendent selon une première direction et les cellules (412) de la structure multicellulaire supérieure (410) s'étendent selon une deuxième direction, la première direction et la deuxième direction étant sécantes.
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