FR2928415A1

FR2928415A1 - Panneau acoustique d'une nacelle d'un aeronef

Info

Publication number: FR2928415A1
Application number: FR0801263A
Authority: FR
Inventors: Xavier Cazuc; Laurent Valleroy
Original assignee: Aircelle SA
Current assignee: Safran Nacelles SAS
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2009-09-11
Anticipated expiration: 2028-03-07
Also published as: FR2928415B1; WO2009115700A1

Abstract

L'invention concerne notamment un panneau acoustique (20) destiné à être monté dans une nacelle (1) d'un aéronef, ledit panneau (20) comportant:-une première couche (24) comprenant une peau interne acoustique perforée,- une deuxième couche (26) comprenant au moins une structure à âme alévolaire (27a, 27b) comprenant une pluralité d'unités à âme alvéolaire (28a, 28b), et- une troisième couche (30) comprenant une peau externe non perforée,caractérisé en ce que la peau externe relie les unités à âme alvéolaire (28a, 28b) entre elles et ladite peau comprend des moyens de rigidification (41) pour assurer la rigidité mécanique dudit panneau acoustique (20).

Description

La présente invention se rapporte notamment à un panneau acoustique destiné à être monté dans une nacelle d'un aéronef, ledit panneau comportant une première couche comprenant une peau interne acoustique perforée, une deuxième couche comprenant au moins une structure à âme alévolaire comprenant une pluralité d'unités à âme alvéolaire, et une troisième couche comprenant une peau externe non perforée. Les turboréacteurs d'aéronef sont générateurs d'une pollution sonore importante. Il existe une forte demande visant à réduire cette pollution, et ce d'autant plus que les turboréacteurs utilisés deviennent de plus en plus puissants. La conception de la nacelle entourant un turboréacteur contribue pour une grande partie à la réduction de cette pollution sonore. Afin d'améliorer d'avantage les performances acoustiques des aéronefs, les nacelles sont dotées de panneaux acoustiques visant à atténuer les bruits générés par le turboréacteur ainsi que les vibrations des structures.

Les panneaux acoustiques sont des structures bien connues pour absorber ces bruits. Ces panneaux comportent habituellement une ou plusieurs couches de structures à âme alvéolaire (structure couramment appelée en nid d'abeille ). Ces couches sont généralement revêtues sur leur face inférieure, c'est-à-dire non en contact avec le flux d'air à l'intérieur de la nacelle, d'une peau imperméable à l'air, dite pleine , et sur leur face supérieure, c'est-à-dire en contact avec le flux d'air à l'intérieur de la nacelle, d'une peau perforée perméable à l'air, dite acoustique . Le panneau acoustique peut comprendre en outre plusieurs couches de structures à âme alvéolaire entre lesquelles est insérée, par exemple collée, une peau poreuse ou multiperforée, dite septum . De tels panneaux constituent des résonateurs acoustiques aptes à piéger le bruit et donc à atténuer les émissions sonores en direction de l'extérieur de la nacelle. D'une façon connue, la structure à âme alvéolaire est réalisée à partir d'unité(s) alvéolaire(s) jointe(s), dite(s) bloc(s) de nids d'abeille . Une unité alvéolaire est obtenue généralement en superposant plusieurs feuilles de métal, d'alliage léger ou en composite sur lesquelles sont disposés ponctuellement des moyens de collage qui font adhérer les feuilles entre elles en certains points, encore appelés plots de jonction. L'unité alvéolaire ainsi produite est dite sous forme compactée . Afin de former les cellules alvéolaires, l'unité subit un étirement de sorte à séparer les feuilles qui restent jointes entre elles au niveau des plots de jonction. L'unité alvéolaire ainsi produite est dite sous forme expansée . Les propriétés acoustiques du panneau acoustique, c'est-à-dire son taux d'absorption du bruit en fonction de la fréquence et du niveau sonore du bruit, dépendent notamment de la jonction de la ou des unités alvéolaires, qui forment la structure à âme alvéolaire. La jonction des extrémités latérales d'unité(s) alvéolaire(s) est couramment réalisée à l'aide d'une colle moussante, telle que la colle FM 4108, qui a une importante capacité d'expansion. De la colle, généralement sous forme de film, est insérée entre les bords adjacents de deux unités alvéolaires qui, lors de son expansion, obstrue les cellules alvéolaires en créant des surépaisseurs au niveau des cloisons des alvéoles de la zone de jonction. Ces surépaisseurs présentent l'inconvénient de diminuer la surface acoustique efficace de la structure alvéolaire et aussi de provoquer des ruptures brutales d'impédance. Ces ruptures d'impédance contribuent à la diminution de la performance acoustique du panneau acoustique, par redistribution de l'énergie modale du bruit par les parties tournantes, lors du fonctionnement du turboréacteur. La mise en oeuvre d'une telle structure à âme alvéolaire est 20 complexe et ne permet pas d'obtenir un traitement acoustique complètement homogène. Un but de la présente invention est de fournir un panneau acoustique présentant une atténuation efficace du bruit induit lors du fonctionnement du turboréacteur tout en gardant une rigidité structurale 25 satisfaisante. A cet effet, selon un premier aspect, l'invention a pour objet un panneau acoustique destiné à être monté dans une nacelle d'un aéronef, ledit panneau comportant : -une première couche comprenant une peau interne acoustique 30 perforée, - une deuxième couche comprenant au moins une structure à âme alévolaire comprenant une pluralité d'unités à âme alvéolaire, et - une troisième couche comprenant une peau externe non perforée, caractérisé en ce que la peau externe relie les unités à âme 35 alvéolaire entre elles et ladite peau comprend des moyens de rigidification pour assurer la rigidité mécanique dudit panneau acoustique.

Le panneau acoustique selon l'invention comporte une structure à âme alvéolaire comprenant une ou plusieurs unités alvéolaires jointe(s) de manière à ne pas obstruer les cellules alvéolaires. En effet, la zone de jonction de la structure selon l'invention se limite à la peau externe. De ce fait, les cellules alvéolaires sont bouchées par la peau externe mais sans qu'aucune cellule alvéolaire du panneau selon l'invention ne soit obstruée totalement ou partiellement. Ainsi, la totalité des cellules à âme alvéolaire est sensiblement remplie d'air ce qui évite toute rupture de l'absorption acoustique au niveau de la jonction entre deux unités alvéolaires comme cela est le cas dans l'art antérieur. De plus, la surface acoustique efficace du panneau acoustique selon l'invention est augmentée par rapport aux panneaux acoustiques de l'art antérieur. Ainsi, le panneau acoustique selon l'invention permet de façon avantageuse une diminution efficace du bruit sans rupture d'impédance. D'un point de vue mécanique, le panneau de l'invention offre une résistance mécanique supérieure à celle des panneaux acoustiques de la technique antérieure. En effet, grâce aux moyens de rigidification, la structure selon l'invention se comporte comme un bloc entier non jointé constitué de cellules alvéolaires. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la structure selon l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles: - le panneau de l'invention comprend une pluralité de structures à âme alvéolaire séparées par au moins un septum perforé ce qui permet d'obtenir une meilleure absorption acoustique ; - les moyens de rigidification comprennent au moins un raidisseur ce qui permet un montage aisé sur le panneau de l'invention ; - le ou les raidisseurs présentent une section transversale en forme de L, d'omega ou de T ce qui assure une bonne rigidité au panneau de l'invention sans trop alourdir ce dernier ; -le panneau de l'invention comprend une pluralité de raidisseurs disposés de manière sensiblement irrégulière sur la surface de la peau externe de la troisième couche ce qui permet, localement ou sur sensiblement toute la surface de la peau externe, d'augmenter ou de diminuer la densité des raidisseurs en fonction des contraintes susceptibles d'êtres endurées par le panneau de l'invention ; - les moyens de rigidification comprennent au moins un ensemble structural non acoustique ce qui permet d'assurer une rigidité mécanique permettant de supporter des contraintes mécaniques exercées sur sensiblement tout le panneau de l'invention; -l'ensemble structural comprend une première et une deuxième peaux entre lesquelles est disposée au moins une structure à âme alvéolaire, les première et deuxième peaux n'étant pas perforées ce qui améliore la rigidité du panneau de l'invention.

Selon un deuxième aspect, l'invention a pour objet une nacelle de turboréacteur comprenant un panneau acoustique selon l'invention.

L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-dessous 15 annexées: - La figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'une nacelle selon l'invention ; -la figure 2 est une coupe schématique partielle d'un mode de réalisation d'un panneau acoustique de l'invention ; - la figure 3 est une coupe schématique partielle d'un autre mode de réalisation d'un panneau acoustique de l'invention ; la figure 4 est une coupe schématique partielle d'un autre mode de réalisation d'un panneau acoustique de l'invention ; la figure 5 est un agrandissement de la zone V de la figure 2 ; la figure 6 est un agrandissement de la zone VI de la figure 3; - la figure 7 est un agrandissement de la zone VII de la figure 2 ; - la figure 8 est un agrandissement de la zone VIII de la figure 3.

30 Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, une nacelle 1 selon l'invention comprend une structure amont d'entrée d'air 2, une structure médiane 3 entourant une soufflante 4 d'un turboréacteur 5, et une structure aval. La structure aval comporte de manière connue en soi une structure externe 6, dite OFS, abritant des moyens d'inversion de poussée 7, et une 35 structure interne 9, dite IFS. La nacelle 1 selon l'invention est fixée en aval par l'intermédiaire de tout moyen approprié, notamment de bielles, à un mât de 20 25 suspension, non représenté, destiné au rattachement de la nacelle 1 sous une aile d'aéronef. La structure amont d'entrée d'air 2 comporte un ensemble de lèvre d'entrée d'air qui peut comporter tout moyen de dégivrage connu de l'homme 5 du métier. En effet, en vol, selon les conditions de température et d'humidité, de la glace peut se former sur la nacelle au niveau de la surface externe de l'ensemble de la lèvre d'entrée d'air. La présence de glace ou de givre modifie les propriétés aérodynamiques de l'entrée d'air et perturbe l'acheminement de 10 l'air vers la soufflante. L'ensemble de lèvre d'entrée d'air comporte une paroi 11 fixée aux parois de la structure médiane 3 par tout moyen connu de l'homme du métier de sorte à canaliser convenablement l'air vers les aubes 13 de la souflante. Selon les modes de réalisation représentés aux figures 2 et 3, la 15 structure médiane 3 comporte dans sa partie amont un panneau acoustique 20 selon l'invention destiné à atténuer la nuisance sonore due au fonctionnement du turboréacteur 5. De manière avantageuse, le panneau acoustique 20 de l'invention s'étend sensiblement de la structure d'entrée d'air 2 jusqu'au carter du moteur 20 22. Typiquement, le panneau acoustique 20 comporte plusieurs couches. La couche 24 comprend une peau destinée à être montée sur la nacelle 1 du côté du flux d'air présent dans le canal annulaire d'écoulement 8. Cette peau est perforée d'une multitude de trous (non représentés) de petit 25 diamètre, notamment compris entre 1,2 et 1,9 mm, typiquement égal à environ 1,5mm. La perforation de ladite peau est effectuée par tout moyen adapté connu de l'homme du métier, tel qu'un laser, un jet d'eau ou une perforatrice usuelle de type multibroche. Les trous sont espacés de manière à ce que le rapport entre la surface perforée et la surface totale comprenant les trous 30 permet l'absorption de la ou des fréquences du bruit souhaité. Sur cette couche 24 est fixée une deuxième couche 26 par tout moyen connu de l'homme du métier, notamment par collage avec, par exemple, un adhésif. La deuxième couche 26 comprend au moins une structure à âme alvéolaire, typiquement fabriquée dans un alliage léger, tel que 35 l'aluminium, ou dans un matériau tel que le Nomex qui correspond à un papier à base de fibres polyamides et de résine phénolique.

Typiquement, chaque structure à âme alvéolaire est composée d'une pluralité d'unités alvéolaires. Afin de former une structure à âme alvéolaire, au moins deux unités à âme alvéolaire sont reliées entre elles de manière latérale à savoir selon une direction sensiblement parallèle à l'axe 15 de la nacelle. Les unités formant la structure à âme alvéolaire peuvent être identiques ou différentes. Ainsi, il est possible que deux unités présentes dans une structure à âme alvéolaire n'aient pas de cellule alvéolaire de section transversale et/ou de hauteur identique(s). Autrement dit, l'épaisseur entre chaque unité alvéolaire et/ou le nombre de cellules alvéolaires des unités alvéolaires peu(ven)t être différent(s) d'une unité à une autre. Ainsi de manière avantageuse, la structure à âme alvéolaire résultante peut être ajustée en fonction de la perte acoustique désirée. Dans le cas où la deuxième couche 26 comporte une pluralité de structures à âme alvéolaire, ces dernières sont empilées selon une direction 15 sensiblement perpendiculaire à l'axe 15 de la nacelle. Selon les modes de réalisation représentés aux figures 2 et 3, la deuxième couche 26 comporte deux structures à âme alvéolaire 27a et 27b appliquée l'une sur l'autre selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe 15 de la nacelle. Chaque structure 27a et 27b comporte des unités 20 alvéolaires sensiblement uniformes 28a et 28b. La structure à âme alvéolaire 27a est, dans ce cas, de hauteur inférieure à celle de la structure 27b. De plus, les structures à âme alvéolaire 27a et 27b sont préférentiellement séparées par au moins un septum 29 perforé selon tout procédé connu de l'homme du métier. Le panneau 20 de l'invention comportant 25 une pluralité de structures à âme alvéolaire 27a et 27b séparée par un septum 29 présente une meilleure absorption acoustique. Sur cette deuxième couche 26 est fixée une troisième couche 30 par tout moyen connu de l'homme du métier, notamment par collage avec, par exemple, un adhésif. La troisième couche 30 comprend une peau pleine non 30 perforée et destinée à fermer les cellules alvéolaires absorbantes de la deuxième couche 26. Les peaux perforées et pleines des couches respectives 24 et 30 peuvent être réalisées notamment soit en alliage métallique léger de type aluminium soit en un matériau à base de fibres (carbone, verre, bore ou encore 35 aramide) noyées ou non dans une résine. Dans le cas où les fibres sont noyées dans une résine, on parle usuellement de tissus pré-imprégnés.

La peau externe de la troisième couche 30 relie les unités à âme alvéolaire 28a et 28b entre elles. Parallèlement, ladite peau comprend des moyens de rigidification pour assurer la rigidité mécanique du panneau acoustique 20 selon l'invention.

De ce fait, le panneau acoustique 20 de l'invention présente l'avantage de ne pas recourir à un collage latéral des unités 28a et 28b de sorte que les cellules à âme alvéolaire sont libres d'absorber la ou les fréquences du bruit désirée(s). La tenue mécanique du panneau 20 de l'invention est assurée par les moyens de rigidification qui n'interfèrent pas, de manière avantageuse, avec la capacité d'absorption du panneau 20 de l'invention. Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens de rigidification comprennent au moins un raidisseur ce qui permet un montage aisé sur le panneau 20 de l'invention. Lesdits moyens de rigidification sont fixés généralement sur la peau externe de la troisième couche 30 dans l'espace 40 par tout moyen connu de l'homme du métier, notamment au moyen de vis ou par collage. De manière préférée, le ou les raidisseurs présentent une section transversale en forme de L 41 (figure 2), en forme d'oméga 43 (figure 4) ou en forme de T (non représenté). De tel(s) raidisseur(s) permet(tent) d'assurer une bonne rigidité au panneau 20 de l'invention sans trop alourdir ce dernier. Selon un mode de réalisation, les raidisseurs 41 ou 43 sont disposés de manière sensiblement régulière sur la surface de la peau externe. Néanmoins, selon un mode de réalisation préférentiel, le panneau de l'invention 20 comporte une pluralité de raidisseurs 41 et 43 disposés de manière sensiblement irrégulière sur la surface de la peau externe. Ainsi, localement ou sur sensiblement toute la surface de la peau externe, il est possible d'augmenter ou de diminuer la densité des raidisseurs 41 et 43 en fonction des contraintes susceptibles d'êtres endurées par le panneau 20 de l'invention. Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 3, les moyens de rigidification comprennent au moins un ensemble structural non acoustique 50 ce qui permet d'assurer une rigidité mécanique permettant de supporter des contraintes mécaniques exercées sur sensiblement tout le panneau 20 de l'invention.

Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant, l'ensemble structural 50 comprend une première peau 52 et une deuxième peau 54 entre lesquelles est disposée au moins une structure à âme alvéolaire 56. Les premières 52 et deuxièmes 54 peaux ne sont pas perforées. En effet, leur rôle n'est pas de diminuer la nuisance sonore. Cette fonction est assurée par l'ensemble formé par les première 24 et deuxième 26 couches. En revanche, la structure à âme alvéolaire 56 ainsi que les deux autres peaux 52 et 54 améliorent la rigidité du panneau 20 de l'invention. La structure à âme alvéolaire 56 peut être similaire à la structure à 10 âme alvéolaire 27a, 27b, décrite ci-dessus. Selon les modes de réalisations représentés aux figures 5 et 6, le panneau de l'invention 20 est fixé sur le carter du moteur 22, en aval dudit panneau 20, par l'intermédiaire de tout moyen connu de l'homme du métier. La fixation peut être réalisée, notamment, par l'intermédiaire d'une bride 60 15 rapportée sur la peau externe. La bride 60 est fixée, par exemple par boulon, sur la bride 62 du moteur. Selon le mode de réalisation de la figure 6, la structure 50 n'est pas montée sur la totalité de la peau externe si bien qu'une partie de la peau externe à proximité de la bride carter 62 peut recevoir la bride 60.

20 Selon les modes de réalisation représentés aux figures 7 et 8, la peau externe rejoint la structure d'entrée d'air 2. De ce fait, la liaison entre la structure d'entrée d'air 2 et le panneau acoustique 20 de l'invention est, par exemple, réalisée par chevauchement de la peau 70 issue la peau externe, d'une cloison avant 72 de la structure d'entrée d'air et de la paroi 11 de la 25 structure d'entrée d'air. La fixation dans la zone de chevauchement peut être réalisée par tout moyen connu de l'homme du métier.

Claims

REVENDICATIONS

1. Panneau acoustique (20) destiné à être monté dans une nacelle (1) d'un aéronef, ledit panneau (20) comportant : - une première couche (24) comprenant une peau interne 5 acoustique perforée, - une deuxième couche (26) comprenant au moins une structure à âme alévolaire (27a, 27b) comprenant une pluralité d'unités à âme alvéolaire (28a, 28b), et - une troisième couche (30) comprenant une peau externe non 10 perforée, caractérisé en ce que la peau externe relie les unités à âme alvéolaire (28a, 28b) entre elles et ladite peau comprend des moyens de rigidification (41 ; 43 ; 50) pour assurer la rigidité mécanique dudit panneau acoustique (20).

2. Panneau (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de structures à âme alvéolaire (27a, 27b) séparées par au moins un septum (29) perforé. 20

3. Panneau (20) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de rigidification (41 ; 43 ; 50) comprennent au moins un raidisseur (41 ; 43).

4. Panneau (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le ou 25 les raidisseurs (41 ; 43) présentent une section transversale en forme de L (41), d'omega (43) ou de T.

5. Panneau (20) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de raidisseurs (41 ; 43) disposés de manière sensiblement 30 irrégulière sur la surface de la peau externe de la troisième couche (30).

6. Panneau (20) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de rigidification (41 ; 43 ; 50) comprennent au moins un ensemble structural (50) non acoustique. 15 355

7. Panneau (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'ensemble structural (50) comprend une première (52) et une deuxième (54) peaux entre lesquelles est disposée au moins une structure à âme alvéolaire (56), les première (52) et deuxième (54) peaux n'étant pas perforées.

8. Nacelle (1) de turboréacteur comprenant un panneau acoustique, caractérisé en ce que le panneau acoustique (20) est selon l'une quelconque des revendications précédentes.