FR2912834A1

FR2912834A1 - Procede de realisation d'une couche acoustiquement resistive d'un panneau pour le traitement acoustique

Info

Publication number: FR2912834A1
Application number: FR0753365A
Authority: FR
Inventors: Bernard Duprieu; Valerie Frustie; Thomas Gilles; Caroline Cros
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2008-08-22
Anticipated expiration: 2027-02-20
Also published as: FR2912834B1

Abstract

L'objet de l'invention est un procédé de réalisation d'une couche acoustiquement résistive d'un panneau pour le traitement acoustique rapporté au niveau d'une surface d'un aéronef, comprenant de l'extérieur vers l'intérieur une couche poreuse acoustiquement résistive, au moins une structure alvéolaire et une couche réflectrice ou imperméable, ladite couche poreuse acoustiquement résistive comprenant des zones ouvertes (14) laissant passer les ondes sonores et des zones pleines (16) ne laissant pas passer les ondes sonores, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser des perforations au niveau de la couche acoustiquement résistive par un usinage chimique.

Description

PROCEDE DE REALISATION D'UNE COUCHE ACOUSTIQUEMENT RESISTIVE D'UN PANNEAU

POUR LE TRAITEMENT ACOUSTIQUE

La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'une couche acoustiquement résistive d'un panneau pour le traitement acoustique destiné à être rapporté au niveau d'une surface d'un aéronef. Pour limiter l'impact des nuisances sonores à proximité des aéroports, les normes 5 internationales sont de plus en plus contraignantes en matière d'émissions sonores. Des techniques ont été développées pour réduire le bruit émis par un aéronef, et notamment le bruit émis par un ensemble propulsif, en disposant, au niveau des parois des conduits, des revêtements visant à absorber une partie de l'énergie 10 sonore, notamment en utilisant le principe des résonateurs d'Helmholtz. De manière connue, un revêtement pour le traitement acoustique, également appelé panneau acoustique, comprend de l'extérieur vers l'intérieur une couche poreuse acoustiquement résistive, au moins une structure alvéolaire et une couche réflectrice ou imperméable. 15 La couche acoustiquement résistive est une structure poreuse ayant un rôle dissipatif, transformant partiellement l'énergie acoustique de l'onde sonore la traversant en chaleur. Elle comprend des zones dites ouvertes susceptibles de laisser passer les ondes acoustiques et d'autres dites fermées ou pleines ne laissant pas passer les ondes sonores mais destinées à assurer la résistance 20 mécanique de ladite couche. Cette couche acoustiquement résistive se caractérise notamment par un taux de surface ouverte qui varie essentiellement en fonction du moteur, des composants constituant ladite couche.

Une couche acoustiquement résistive est soumise à différentes contraintes. La couche acoustiquement résistive en contact avec les écoulements aérodynamiques est soumise à de fortes contraintes. Des couches acoustiquement résistives sont notamment décrites dans les 5 documents FR-2.844.304 et FR-2.821.788. Les orifices pratiqués dans la couche acoustiquement résistive génèrent des perturbations au niveau des écoulements aérodynamiques s'écoulant en surface de la couche acoustiquement résistive qui réduisent les caractéristiques aérodynamiques de l'aéronef, ces perturbations étant sensiblement 10 proportionnelles à la section des orifices. Cependant, la réduction de la section des orifices conduit à accroître sensiblement le nombre d'orifices pour obtenir un taux d'ouvert équivalent. Or, la multiplication des orifices tend généralement à fragiliser la couche acoustiquement résistive et à augmenter les coûts de fabrication. 15 Aussi, la présente invention vise à proposer un procédé de réalisation d'une couche acoustiquement résistive d'un panneau pour le traitement acoustique permettant d'accroître la durée de vie de ladite couche et/ou de réduire les temps de maintenance. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réalisation d'une couche 20 acoustiquement résistive d'un panneau pour le traitement acoustique rapporté au niveau d'une surface d'un aéronef, comprenant de l'extérieur vers l'intérieur une couche poreuse acoustiquement résistive, au moins une structure alvéolaire et une couche réflectrice ou imperméable, ladite couche poreuse acoustiquement résistive comprenant des zones ouvertes laissant passer les ondes sonores et des 25 zones pleines ne laissant pas passer les ondes sonores, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser les perforations au niveau de la couche acoustiquement résistive par un usinage chimique.

Cette solution permet de générer moins de contraintes résiduelles lors de l'obtention des perforations, ce qui permet d'augmenter la durée de vie de la pièce et/ou de réduire les opérations de maintenance. Elle a également pour avantage de ne pas déformer la pièce lors de la déformation.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue en élévation d'une couche acoustiquement résistive selon l'invention, et - la figure 2 est une coupe illustrant une variante de profil de perforations. Des techniques ont été développées pour réduire le bruit émis par un aéronef, et notamment le bruit émis par un ensemble propulsif, en disposant, au niveau des parois des conduits, des revêtements visant à absorber une partie de l'énergie sonore, notamment en utilisant le principe des résonateurs d'Helmholtz. De manière connue, un revêtement pour le traitement acoustique, également appelé panneau acoustique, comprend de l'extérieur vers l'intérieur une couche poreuse acoustiquement résistive, au moins une structure alvéolaire et une couche réflectrice ou imperméable. Par couche, on entend une ou plusieurs couches de même nature ou non.

Une structure en nid d'abeilles est utilisée pour former la structure alvéolaire. Une tôle est généralement utilisée pour former la couche réflectrice imperméable. Différents types de matériaux peuvent être utilisés pour le nid d'abeilles et la tôle réflectrice.

Sur la figure 1, on a représenté en 10 une couche acoustiquement résistive avec en pointillés les parois latérales 12 d'une structure alvéolaire. Selon un mode de réalisation connu, la structure alvéolaire est réalisée à partir d'un nid d'abeilles.

Selon un mode de réalisation privilégié, la structure alvéolaire comprend d'une part une pluralité de premières bandes dites bandes longitudinales disposées dans des plans radiaux incorporant l'axe longitudinal de la nacelle, et d'autre part, une pluralité de secondes bandes dites bandes transversales sécantes aux plans radiaux. De préférence, au niveau de chaque point d'intersection avec les bandes transversales, chaque bande longitudinale est sensiblement perpendiculaire à la tangente de chaque bande transversale au point considéré. Selon un avantage important de ce mode de réalisation, les bandes sont éventuellement mises en forme préalablement à l'assemblage et ne sont plus déformées une fois assemblées ou lorsque les couches réflectrice ou acoustiquement résistive sont mises en place. Le panneau acoustique ainsi formé ayant des formes adaptées à celles de la surface à traiter, il n'est plus déformé lors de sa mise en place. Par conséquent, la liaison entre la structure alvéolaire et la couche réflectrice ou la couche acoustiquement résistive ne risque plus d'être endommagée et la position des parois latérales 12 des conduits délimités par les bandes transversales et longitudinales est parfaitement connue. La couche 10 acoustiquement résistive est une structure poreuse ayant un rôle dissipatif, transformant partiellement l'énergie acoustique de l'onde sonore la traversant en chaleur. Elle comprend des zones dites zones ouvertes 14 susceptibles de laisser passer les ondes acoustiques et d'autres dites zones fermées 16 ou pleines ne laissant pas passer les ondes sonores mais destinées à assurer la résistance mécanique de ladite couche. Cette couche 10 acoustiquement résistive se caractérise notamment par un taux de zone ouverte qui varie essentiellement en fonction du moteur, des composants constituant ladite couche. Les zones ouvertes 14 de la couche acoustiquement résistive sont disposées en fonction de la position des parois latérales 12 de la structure alvéolaire afin de déboucher dans les cavités délimitées par les parois latérales 12 et non de manière chevauchante avec les parois latérales 12. La couche acoustiquement résistive 10 comprend au niveau de la surface extérieure susceptible d'être en contact avec les écoulements aérodynamiques une feuille ou tôle comprenant des zones ouvertes 14 séparées par des zones pleines 16, lesdites zones pleines 16 définissant un réseau permettant la reprise des efforts. Selon les cas, la couche acoustiquement résistive comprend une seule feuille ou tôle ou un complexe comprenant au moins une tôle ou feuille et au moins un tissé 10 ou un non tissé. De préférence, les zones pleines 16 définissent au moins une série de bandes espacées de manière à délimiter des zones ouvertes 14. Selon un mode de réalisation, les zones pleines 16 définissent des bandes, une première série de bandes disposées selon une première direction et une seconde série de bandes 15 disposées selon une seconde direction sensiblement perpendiculaire à la première direction, les bandes de chaque série étant espacées de manière à délimiter des zones ouvertes 14. Les bandes formant les zones pleines 16 sont disposées au droit des parois latérales 12. En variante, on pourrait envisager plus de deux séries de bandes. 20 Avantageusement, la largeur des bandes de zones pleines est au plus égale à la plus petite des valeurs suivantes - 10 mm; - 30% de la largeur des zones ouvertes 14. Les zones pleines 16 sont adaptées pour assurer la fonction structurelle et la 25 reprise des efforts, notamment selon la première direction et selon la seconde direction. Selon des variantes, les zones pleines 16 peuvent permettre le passage d'un circuit de dégivrage à air chaud ou de type électrique.

Selon l'invention, les zones ouvertes 14 comprennent une pluralité de perforations 18. A titre d'exemple, on peut envisager des perforations oblongues. De préférence, les perforations 18 ont un profil qui s'évase au moins au niveau d'une surface. Selon un mode de réalisation, les perforations ont un profil tel que défini sur la figure 2. Ainsi, la section de la perforation 18 a un profil en diabolo, avec une section réduite qui s'élargit de part et d'autre afin de déboucher en surface par des sections plus larges. Ce type de profil est intéressant pour des fonctions aérodynamiques. Selon un mode de réalisation, les zones ouvertes 14 comprennent une pluralité de 10 microperforations 18 dont la plus grande dimension est inférieure à 2 mm, et de préférence est inférieure à 1,2 mm. Selon un mode de réalisation, les microperforations 18 ont une forme oblongue dont la plus grande dimension est orientée selon le sens 20 de l'écoulement des flux au niveau de la surface de la couche acoustiquement résistive. Cette forme 15 permet d'augmenter l'efficacité des microperforations 18. Les microperforations peuvent avoir les mêmes profils que les perforations illustrées en figure 2. La couche acoustiquement résistive peut comprendre des perforations ou des microperforations prévues pour faire communiquer l'intérieur des cellules de la structure alvéolaire avec l'extérieur, certaines perforations ou 20 micorperforations étant ainsi destinées au traitement acoustique et d'autres au traitement du givre. Avantageusement, au moins les perforations ou microperforations prévues pour le traitement du givre sont inclinées et ne sont pas normales à la surface extérieure de la couche acoustiquement résistive afin d'évacuer l'air chaud de 25 manière laminaire au niveau de la surface extérieure à traiter. Cette configuration permet également de diminuer le risque d'obstruction des trous (perforations ou microperforations ), notamment par la pollution.

De préférence, les microperforations 18 sont alignées selon plusieurs lignes pour une même zone ouverte et disposées en quinconce d'une ligne à l'autre. Selon un premier mode de réalisation les microperforations 18 sont réalisées par perforation au moyen d'un faisceau d'électrons, soit avec un mode de fonctionnement à impulsion en continue ou un mode de fonctionnement à multiimpulsion de type à percussion ou à trépassage. Selon un autre mode de réalisation, les perforations réalisées au niveau de la couche acoustiquement résistive sont réalisées par un usinage chimique. Dans un premier temps, un masque recouvrant les parties ne devant pas être perforées est appliqué sur au moins une des surfaces de la couche acoustiquement résistive. En suivant, on applique une solution d'attaque en surface qui au droit des zones non protégées par le masque va par un processus électrochimique dissoudre le métal et créer les perforations. De préférence, la tôle à perforer est immergée dans une solution d'attaque.

Selon un mode de réalisation, la tôle est métallique, de préférence en titane, et la solution d'attaque est adaptée pour provoquer un phénomène de corrosion dudit métal de façon à obtenir une perforation. A titre d'exemple, la gamme d'usinage pourrait être la suivante : - préparation de la surface afin d'obtenir une meilleure adhérence du masque et 20 en rendant possible son enlèvement par un simple pelage, - mise en place du masque sur toute la surface, - retrait d'une partie du masque afin de découvrir les zones à usiner, - immersion dans la solution d'attaque, -rinçage, 25 - neutralisation éventuelle, - rinçage, - séchage, -démasquage final.

Cette solution pour obtenir les perforations a pour avantage de ne pas soumettre la tôle à un échauffement localisé susceptible d'engendrer des contraintes résiduelles comme pourrait le faire un usinage à l'aide d'un faisceau laser ou sans arrachage de matière comme pourrait le faire un usinage conventionnel.

Ainsi, cette solution engendre des contraintes résiduelles moins importantes ce qui permet d'augmenter la durée de vie de la pièce et de réduire les opérations de maintenance. De ce fait, les visites de contrôle et les opérations de maintenance sont espacées ce qui permet de réduire le temps d'immobilisation de l'aéronef.

Selon un autre avantage, cette solution permet de ne pas déformer la pièce lors de la perforation. Avantageusement, cette opération d'usinage est réalisée sur une tôle déjà mise en forme selon la forme de la structure alvéolaire. En suivant, la couche acoustiquement résistive est reliée par soudage à la structure alvéolaire.

En variante, il est possible de réaliser au préalable une zone de plus faible épaisseur, notamment par usinage chimique, au niveau des zones où seront pratiquées les perforations ou microperforations, tout en gardant des zones non perforées plus épaisses pour assurer la tenue mécanique. L'usinage chimique peut provoquer l'emprisonnement d'éléments étrangers (ions) dans un réseau cristallin de la tôle. Lors de l'assemblage, l'opération de soudage provoque une élévation de température qui permet de libérer ces éléments étrangers. Par conséquent, cette opération permet de réduire encore les contraintes résiduelles.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de réalisation d'une couche (10) acoustiquement résistive d'un panneau pour le traitement acoustique rapporté au niveau d'une surface d'un aéronef, comprenant de l'extérieur vers l'intérieur une couche poreuse acoustiquement résistive, au moins une structure alvéolaire et une couche réflectrice ou imperméable, ladite couche poreuse acoustiquement résistive comprenant des zones ouvertes (14) laissant passer les ondes sonores et des zones pleines (16) ne laissant pas passer les ondes sonores, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser des perforations au niveau de la couche acoustiquement résistive par un usinage chimique.

2. Procédé de réalisation d'une couche acoustiquement résistive d'un panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à recouvrir en partie au moins une surface de la couche acoustiquement résistive avec un masque puis à appliquer une solution d'attaque adaptée au matériau de la couche acoustiquement résistive sur ladite surface qui au droit des zones non protégées par le masque va par un processus électrochimique dissoudre le métal et créer des perforations.

3. Procédé de réalisation d'une couche acoustiquement résistive d'un panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser des perforations sous forme de microperforations (18) dont la plus grande dimension est inférieure à 2 mm.

4. Procédé de réalisation d'une couche acoustiquement résistive d'un panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les microperforations (18) ont des formes oblongues dont la plus grande dimension est orientée selon le sens des flux s'écoulant au niveau de la surface de la couche acoustiquement résistive.

5. Procédé de réalisation d'une couche acoustiquement résistive d'un panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les microperforations (18) sont alignées selon plusieurs lignes pour une même zone ouverte (14) et disposées en quinconce d'une ligne à l'autre.

6. Couche acoustiquement résistive d'un panneau pour le traitement acoustique obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.

7. Procédé de réalisation d'un panneau pour le traitement acoustique rapporté au niveau d'une surface d'un aéronef comprenant une couche acoustiquement résistive obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à souder la couche acoustiquement résistive avec la structure alvéolaire.

8. Panneau pour le traitement acoustique rapporté au niveau d'une surface d'un aéronef obtenu selon le procédé de la revendication 7.

9. Nacelle d'un aéronef comprenant un panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 8.

10. Aéronef comprenant un panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 8.