FR2941675A1

FR2941675A1 - Nacelle d'aeronef comprenant un systeme de traitement acoustique optimise.

Info

Publication number: FR2941675A1
Application number: FR0950634A
Authority: FR
Inventors: Frederic Chelin; Alain Porte; Fabrice Gantie
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2010-08-06
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: FR2941675B1

Abstract

L'objet de l'invention est une nacelle d'aéronef comprenant un conduit (32), une paroi périphérique (34), une lèvre (36) et un cadre avant (38) reliant la paroi périphérique (34) et le conduit (32) et formant avec la lèvre (36) un espace (50) dans lequel peut circuler de l'air chaud prévu pour le traitement du givre qui doit s'étendre d'un point A prévu au niveau de la paroi périphérique (34) à un point B prévu au niveau du conduit (32), le conduit (32) comportant un revêtement (44) pour le traitement acoustique, caractérisée en ce que le cadre avant (38) comprend une zone de jonction avec la lèvre (36) décalée vers l'avant de la nacelle par rapport au point B, et en ce que la nacelle comprend au moins un élément (52) en un matériau conducteur de la chaleur intercalé entre la lèvre (36) et le conduit (32) assurant la continuité des surfaces aérodynamiques de la lèvre (36) et du conduit (32) et la propagation de la chaleur depuis l'espace (50) vers l'arrière de la nacelle de manière à ce que la zone allant du point A au point B soit traitée sur le plan du givre.

Description

NACELLE D'AERONEF COMPRENANT UN SYSTEME DE TRAITEMENT ACOUSTIQUE OPTIMISE

La présente invention se rapporte à une nacelle d'aéronef comprenant un système de traitement acoustique optimisé. Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, une nacelle 10 comprend au moins un conduit 12, une paroi périphérique 14, et à l'avant, une entrée d'air délimitée par une lèvre 16 qui relie le conduit 12 et la paroi périphérique 14. De manière connue, le conduit 12 comporte un revêtement 18 pour le traitement acoustique comprenant de l'extérieur vers l'intérieur, une couche poreuse acoustiquement résistive, une structure alvéolaire et une couche réflectrice imperméable aux ondes sonores. Généralement, le revêtement 18 est réalisé en matériau composite pour ne pas trop augmenter la masse embarquée. Pour être efficace, le traitement acoustique doit intervenir sur une surface la plus importante possible et par conséquent s'étend vers la lèvre. Or, la zone de la lèvre doit également comprendre un traitement du givre.

Les systèmes permettant d'éviter la formation et/ou l'accumulation de glace et/ou de givre sont divisés en deux grandes familles, les premiers appelés systèmes anti-givrants permettant de limiter la formation de la glace et/ou du givre, les seconds appelés systèmes dégivrants limitant l'accumulation de la glace et/ou du givre et agissant une fois la glace et/ou le givre formé. Pour la suite de la description, on entend par système ou procédé de traitement du givre, un système ou un procédé anti-givrant ou un système ou un procédé dégivrant.

La présente invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de traitement du givre consistant à utiliser de l'air chaud prélevé au niveau du moteur et refoulé au niveau de la paroi interne des bords d'attaque. Pour assurer le fonctionnement de l'aéronef, le traitement du givre doit être réalisé depuis un point A disposé au niveau de la paroi périphérique 14 jusqu'à un point B prévu au niveau du conduit 12. A cet effet, un cadre avant 20 est prévu, comprenant une zone de jonction avec la paroi périphérique 14 au niveau du point A et une zone de jonction avec le conduit au niveau du point B. Selon un mode de réalisation, pour assurer la liaison entre le panneau formant la lèvre 16 et le panneau formant la paroi périphérique 14, les bords desdits panneaux sont plaqués puis fixés par tous moyens appropriés contre un rebord 22 du cadre avant 20. Selon un mode de réalisation pour assurer la liaison entre le panneau formant la lèvre et un des panneaux délimitant le conduit 12, les bords desdits panneaux sont chevauchants et maintenus plaqués l'un contre l'autre par tous moyens appropriés. Comme illustré sur la figure 2, le cadre avant 20 comprend un rebord 24 contre lequel est plaquée et fixée par tous moyens appropriés la face intérieure du panneau de la lèvre. Le cadre avant 20 et la lèvre 16 définissent un conduit avec une section en forme de D inversé qui s'étend sur toute la circonférence de la nacelle et dans lequel circule l'air chaud, la position du cadre avant 20 dépendant de la zone de traitement du givre qui s'étend entre les points A et B. Cet agencement ne donne pas satisfaction pour les raisons suivantes : Cette position du cadre avant 20 génère un conduit pour l'air chaud avec un volume important qui nécessite un débit important en air chaud au moment du dégivrage. Or, le traitement du givre peut être réalisé au moment de certaines phases du vol lors desquelles la motorisation fonctionne avec un faible régime ne permettant pas de générer un débit d'air chaud suffisant pour optimiser le traitement du givre. Selon un autre inconvénient, dans cette position le cadre avant est sensiblement perpendiculaire à la direction d'un impact d'oiseau. Aussi, pour résister à un tel impact, le cadre avant doit être renforcé par exemple en augmentant son épaisseur ou le nombre de renforts ce qui conduit à augmenter la masse embarquée et donc la consommation énergétique de l'aéronef. Selon une autre contrainte, le système pour le traitement du givre doit être compatible avec un système pour le traitement acoustique obtenu à partir 10 d'éléments en matériau composite. Le cadre avant 20 métallique émettant un rayonnement thermique, il est nécessaire de protéger le revêtement 18 pour le traitement acoustique en le recouvrant d'un film ou d'une peinture 26 en un matériau peu conducteur. Cependant, la température de l'air chaud utilisé augmentant, ce film 26 ne suffit 15 plus si bien qu'il est nécessaire d'éloigner le revêtement 18 du cadre avant 20 ce qui tend à réduire la surface traitée sur le plan acoustique. Selon, une autre contrainte illustrée sur la figure 2, l'air chaud utilisé pour le traitement du givre peut être refoulé dans le conduit 12 au niveau d'une sortie circonférentielle 28 prévue à proximité du rebord 24. 20 Une certaine distance est indispensable entre ladite sortie 28 et le revêtement 18 pour que l'air chaud ne brûle pas la couche externe du revêtement 18 pour le traitement acoustique en matériau composite. Comme précédemment, la température de l'air chaud utilisé augmentant, il est nécessaire d'éloigner de manière plus importante le revêtement 18 pour le 25 traitement acoustique en matériau composite de la sortie circonférentielle 28 ce qui tend à réduire la surface traitée sur le plan acoustique.

Aussi, la présente invention vise à pallier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant une nacelle dont la conception est optimisée sur le plan des traitements acoustique et du givre. A cet effet, l'invention a pour ob jet une nacelle d'aéronef comprenant un conduit, une paroi périphérique, une lèvre et un cadre avant reliant la paroi périphérique et le conduit et formant avec la lèvre un espace dans lequel peut circuler de l'air chaud prévu pour le traitement du givre qui doit s'étendre d'un point A prévu au niveau de la paroi périphérique à un point B prévu au niveau du conduit, le conduit comportant un revêtement pour le traitement acoustique, caractérisée en ce que le cadre avant comprend une zone de jonction avec la lèvre décalée vers l'avant de la nacelle par rapport au point B, et en ce que la nacelle comprend au moins un élément en un matériau conducteur de la chaleur intercalé entre la lèvre et le conduit assurant la continuité des surfaces aérodynamiques de la lèvre et du conduit et la propagation de la chaleur depuis l'espace vers l'arrière de la nacelle de manière à ce que la zone allant du point A au point B soit traitée sur le plan du givre. De préférence, l'élément assurant la jonction entre la lèvre et le conduit comprend un traitement acoustique en un matériau résistant à la chaleur. Cet agencement permet d'étendre le traitement acoustique en augmentant la surface traitée. 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 perspective d'une nacelle, - la figure 2 est coupe de l'avant d'une nacelle selon l'art antérieur, - la figure 3 est une coupe illustrant la position d'un cadre avant d'une nacelle selon l'invention, - la figure 4 est une coupe illustrant un mode de réalisation du traitement acoustique selon l'invention, et - les figures 5 à 7 sont des coupes illustrant en détails différentes variantes du système de traitement du givre selon l'invention.

Sur les figures 3 à 7, on a représenté en 30 une nacelle comprenant un conduit 32, une paroi périphérique 34 ainsi qu'une lèvre 36 à l'avant reliant ledit conduit 32 et ladite paroi périphérique 34 et délimitant une entrée d'air. Les autres éléments de la nacelle ne sont pas décrits car ils sont connus de l'homme du métier.

Généralement, la paroi du conduit (ou de la lèvre) est obtenue par l'assemblage de plusieurs panneaux, de plusieurs plaques, de plusieurs peaux ou analogues. Pour la suite de la description, toutes ces formes de paroi seront désignées par le terme panneau. La structure de la nacelle 30 comprend un cadre avant 38 reliant la paroi 15 périphérique 34 et le conduit 32, et supportant la lèvre 36. Au niveau d'un premier bord, le cadre avant 38 peut comprendre une surface d'appui 40 au niveau de laquelle sont solidarisées la paroi périphérique 34 et/ou la lèvre 36. Selon un mode de réalisation, pour réduire l'influence sur la traînée, les panneaux 20 de la surface périphérique et de la lèvre sont mis bout à bout et ne se chevauchent pas et sont tous les deux solidarisés à la surface d'appui 40. Au niveau d'un second bord, le cadre avant 38 peut comprendre une surface d'appui 42 au niveau de laquelle sont solidarisés le conduit 32 et/ou la lèvre 36. Afin de réduire les nuisances sonores, le conduit 32 comprend un revêtement 44 25 pour le traitement acoustique, comportant de l'intérieur vers l'extérieur, une couche réflectrice acoustique, au moins une structure alvéolaire et au moins une structure acoustiquement résistive. Le revêtement pour le traitement acoustique n'est pas détaillé car il est également connu de l'homme du métier. Pour limiter la masse embarquée, les éléments formant le revêtement acoustique sont en matériau composite. La nacelle comprend également un système de traitement du givre au niveau de la lèvre 36 qui doit couvrir une zone qui s'étend selon une section longitudinale d'un point A prévu au niveau de la paroi périphérique 34 à un point B prévu au niveau du conduit 32. La présente invention se rapporte plus particulièrement aux nacelles intégrant un système de traitement du givre par air chaud. Dans ce cas, des moyens sont prévus pour insuffler de l'air chaud à l'intérieur de la lèvre afin que ce dernier en contact avec la surface intérieure de la lèvre empêche la formation de givre ou son accumulation au niveau de la surface extérieure de la lèvre. Selon un mode de réalisation, l'air chaud est prélevé au niveau de la motorisation et des canalisations sont prévues pour l'acheminer dans l'espace 50 délimité par le cadre avant 38 et la lèvre 36 qui forme un conduit circonférentiel. Ces différents éléments ne sont pas plus décrits car ils sont connus de l'homme du métier. Selon l'invention, la zone de jonction du cadre avant 38 avec la lèvre 36 au niveau de l'entrée d'air de la nacelle est décalée vers l'avant de la nacelle par rapport au point B, et au moins un élément 52 en un matériau conducteur de la chaleur intercalé entre la lèvre 36 et le conduit 32 assure la continuité des surfaces aérodynamiques de la lèvre 36 et du conduit 32 et la propagation de la chaleur depuis l'espace 50 vers l'arrière de la nacelle de manière à ce que la zone allant du point A au point B soit traitée sur le plan du givre. Cette solution permet d'éloigner l'air chaud de l'espace 50 et le cadre avant 38 25 du revêtement acoustique 44 en matériau composite. L'élément 52 assure la propagation de la chaleur depuis l'espace 50 vers l'arrière de la nacelle ce qui permet d'étendre le traitement du givre au-delà de la zone de jonction du cadre avant 38 et de la lèvre 36. Toutefois, cet élément 52 étant en contact avec le flux d'air entrant dans la nacelle, il se refroidit progressivement si bien qu'il existe un gradient de températures entre la zone de jonction dudit élément 52 avec la lèvre 36 et la zone de jonction dudit élément 52 avec le conduit 32. Ainsi, la température de l'élément 52 au niveau de sa zone de jonction avec le conduit 32 est compatible avec le revêtement 44 pour le traitement acoustique en matériau composite. La propagation du traitement du givre au-delà du cadre avant 30 en direction de l'arrière de la nacelle découle de la propagation de la chaleur par conduction au travers de l'élément 52. Selon un autre avantage de l'invention, le fait de décaler la zone de jonction entre le cadre avant 38 et la lèvre 36 vers l'avant de la nacelle permet de réduire le volume de l'espace 50 et donc le débit nécessaire en air chaud. Ainsi, cet agencement permet d'étendre le traitement du givre intervenant lors de certaines phases du vol lors desquelles la motorisation fonctionne à faible régime et ne délivre qu'un débit réduit d'air chaud.

Selon un autre avantage, le cadre avant est plus incliné par rapport à l'art antérieur ce qui renforce sa résistance aux chocs d'oiseaux, contribuant ainsi à optimiser sa masse. Selon une première variante illustrée sur la figure 3, l'élément 50 se présente sous forme d'une cale dont une première extrémité 54 est intercalée entre la surface d'appui 42 et la lèvre 36 et dont l'autre extrémité 56 est accolée contre le conduit 32 qui comprend un décrochement dont la hauteur est adaptée à l'épaisseur de la cale de manière à ce que les surfaces en contact avec les flux d'air entrant dans la nacelle de la cale 50 et du conduit 32 soient continues. De la même manière, la première extrémité 54 de la cale comprend un décrochement dont la hauteur est adaptée à l'épaisseur de la lèvre 36 de manière à ce que les surfaces en contact avec les flux d'air entrant dans la nacelle de la cale 50 et de la lèvre 36 soient continues.

Selon une autre caractéristique de l'invention illustrée sur les figures 4 à 7, l'élément 52 comprend un revêtement 58 pour le traitement acoustique en un matériau résistant à la chaleur, par exemple métallique. Cet agencement permet d'optimiser le traitement acoustique en augmentant la surface traitée.

Ce revêtement comprend de l'intérieur vers l'extérieur, une couche réflectrice acoustique, au moins une structure alvéolaire et au moins une structure acoustiquement résistive, cette dernière formant la surface en contact avec le flux d'air entrant dans la nacelle. Selon l'invention, le système pour le traitement acoustique comprend deux parties, une première partie en matériau composite et une seconde partie en un matériau résistant à la chaleur intercalé entre la première partie et l'espace 50 prévu pour l'air chaud du traitement du givre. Cet agencement permet d'optimiser le traitement acoustique dans la mesure où la surface traitée est augmentée tout en le rendant compatible avec le traitement du givre et en limitant la masse embarquée. De préférence, des moyens pour empêcher l'air chaud de pénétrer dans les cellules de la structure alvéolaire sont prévus pour que le traitement acoustique ne soit pas affecté par le traitement du givre. Selon une caractéristique de l'invention, l'élément 52 comprend des moyens pour évacuer l'air chaud utilisé pour le traitement du givre dans le conduit 32. Avantageusement, la direction du flux d'air chaud éjecté forme un angle avec la surface extérieure variant de 5 à 60°. De préférence, l'angle est compris entre 5 et 30° pour obtenir un bon compromis entre le refroidissement de l'air chaud et les perturbations du flux aérodynamique circulant dans le conduit.

Selon une première variante illustrée en détails sur la figure 5, la face de la lèvre 36 et la face de l'extrémité 54 de la cale 52 sont espacées au moins à certains endroits pour permettre le passage de l'air chaud depuis l'espace 50 jusque dans le conduit de la nacelle à l'intérieur duquel s'écoule l'air entrant.

Selon un mode de réalisation, la face de la lèvre 36 et/ou la face de l'extrémité 54 de la cale 52 comprennent des formes en creux sous forme de rainures longitudinales formant une pluralité de canaux s'étendant depuis l'espace 50 jusque dans le conduit 32 de la nacelle.

Selon les deux variantes illustrées sur les figures 6 et 7, l'élément 52 assure également la fonction d'élément de liaison entre le cadre avant 38 et la lèvre 36. Selon un premier mode de réalisation illustré sur la figure 6, l'élément comprend une cavité 60 délimitée par une face arrière 62, vers l'avant par une première paroi 64 en forme sensiblement d'anneau disposée dans un plan sensiblement transversal dont l'extrémité est reliée par tous moyens appropriés au cadre avant 38 et vers l'arrière par une seconde paroi 66. La première paroi 64 comprend un prolongement 68 vers l'avant de la nacelle relié par tous moyens appropriés à la lèvre 36. La seconde paroi 66 comprend un prolongement 70 vers l'arrière de la nacelle 15 relié par tous moyens appropriés au conduit 32 et notamment au revêtement 44 pour le traitement acoustique. Selon une variante illustrée sur la figure 6, la face arrière 62 assure la fonction de couche réflectrice acoustique et la cavité 60 contient au moins une structure alvéolaire, une couche acoustiquement résistive fermant la cavité 60. Selon cette 20 variante, la profondeur de la cavité 60 est adaptée en fonction de la hauteur du revêtement acoustique 58. Selon cette variante, la première paroi 64 comprend au moins un orifice 72 permettant de faire communiquer l'espace 50 et la cavité 60. Au moins un canal 74 est avantageusement prévu entre la structure alvéolaire et la couche acoustiquement résistive pour acheminer l'air chaud 25 depuis l'orifice 72 jusqu'à au moins une sortie 76 ménagée au niveau de la couche acoustiquement résistive et éjecter l'air chaud dans le conduit 32 de la nacelle. A cet effet, au moins une paroi en U est intercalée entre la couche acoustiquement résistive et la structure alvéolaire de manière à délimiter avec ladite couche acoustiquement résistive un canal 74 et d'empêcher l'air chaud de pénétrer dans les cellules de ladite structure alvéolaire. Selon une autre variante illustrée sur la figure 7, la cavité 60 contient un revêtement pour le traitement acoustique comprenant de l'intérieur vers l'extérieur une couche réflectrice acoustique, au moins une structure alvéolaire, au moins une couche acoustiquement résistive, ladite couche réflectrice acoustique étant écartée de la paroi arrière 62 de manière à ménager un espacement autorisant le passage de l'air chaud, ce dernier étant évacué au niveau d'au moins une sortie 78 prévue à proximité de la seconde paroi 66, la première paroi 64 comportant un orifice 80 permettant de faire communiquer l'espace 50 et la cavité 60. Selon ce mode de réalisation, des cloisons sont prévues au niveau des chants du revêtement pour le traitement acoustique pour empêcher l'air chaud de pénétrer dans les cellules de la structure alvéolaire.

Claims

REVENDICATIONS1. Nacelle d'aéronef comprenant un conduit (32), une paroi périphérique (34), une lèvre (36) et un cadre avant (38) reliant la paroi périphérique (34) et le conduit (32) et formant avec la lèvre (36) un espace (50) dans lequel peut circuler de l'air chaud prévu pour le traitement du givre qui doit s'étendre d'un point A prévu au niveau de la paroi périphérique (34) à un point B prévu au niveau du conduit (32), le conduit (32) comportant un revêtement (44) pour le traitement acoustique, caractérisée en ce que le cadre avant (38) comprend une zone de jonction avec la lèvre (36) décalée vers l'avant de la nacelle par rapport au point B, et en ce que la nacelle comprend au moins un élément (52) en un matériau conducteur de la chaleur intercalé entre la lèvre (36) et le conduit (32) assurant la continuité des surfaces aérodynamiques de la lèvre (36) et du conduit (32) et la propagation de la chaleur depuis l'espace (50) vers l'arrière de la nacelle de manière à ce que la zone allant du point A au point B soit traitée sur le plan du givre.
2. Nacelle d'aéronef selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément (52) assurant la jonction de la lèvre (36) et du conduit (32) comprend un revêtement (58) pour le traitement acoustique en un matériau résistant à la chaleur.
3. Nacelle d'aéronef selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément (52) assurant la jonction de la lèvre (36) et du conduit (32) comprend des moyens pour évacuer l'air chaud utilisé pour le traitement du givre dans le conduit (32).
4. Nacelle d'aéronef selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'élément (52) se présente sous forme d'une cale dont une extrémité (54) est 25 plaquée contre la lèvre (36), la face de la lèvre (36) et la face del'extrémité (54) de la cale (52) étant espacées au moins à certains endroits pour permettre le passage de l'air chaud depuis l'espace (50) jusque dans le conduit de la nacelle à l'intérieur duquel s'écoule l'air entrant.
5. Nacelle d'aéronef selon la revendication 4, caractérisée en ce que la face de la lèvre (36) et/ou la face de l'extrémité (54) de la cale (52) comprennent des formes en creux sous forme de rainures longitudinales formant une pluralité de canaux s'étendant depuis l'espace (50) jusque dans le conduit (32) de la nacelle.
6. Nacelle d'aéronef selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'élément (52) assurant la jonction de la lèvre (36) et du conduit (32) comprend une cavité (60) délimitée par une face arrière (62), vers l'avant par une première paroi (64) en forme sensiblement d'anneau disposée dans un plan sensiblement transversal dont l'extrémité est reliée par tous moyens appropriés au cadre avant (38) et vers l'arrière par une seconde paroi (66), ladite première paroi (64) comprenant un prolongement (68) vers l'avant de la nacelle relié par tous moyens appropriés à la lèvre (36), ladite seconde paroi (66) comprenant un prolongement (70) vers l'arrière de la nacelle relié par tous moyens appropriés au conduit (32).
7. Nacelle d'aéronef selon la revendication 6, caractérisée en ce que la face arrière (62) constitue une couche réflectrice d'un revêtement acoustique contenu dans la cavité (60) et dont la couche acoustiquement résistive ferme ladite cavité (60).
8. Nacelle d'aéronef selon la revendication 7, caractérisée en ce que la première paroi (64) comprend au moins un orifice (72) permettant de faire communiquer l'espace (50) et la cavité (60), au moins un canal (74) étant prévu entre la structure alvéolaire et la couche acoustiquement résistive pour acheminer l'air chaud depuis l'orifice (72) jusqu'à au moins une sortie (76)ménagée au niveau de la couche acoustiquement résistive et éjecter l'air chaud dans le conduit (32) de la nacelle.
9. Nacelle d'aéronef selon la revendication 6, caractérisé en ce la cavité (60) contient un revêtement pour le traitement acoustique comprenant de l'intérieur vers l'extérieur une couche réflectrice, au moins une structure alvéolaire, au moins une couche acoustiquement résistive, ladite couche réflectrice étant écartée de la paroi arrière (62) de manière à ménager un espacement autorisant le passage de l'air chaud.
10. Nacelle d'aéronef selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première paroi (64) comporte un orifice (80) permettant de faire communiquer l'espace (50) et la cavité (60), au moins une sortie (78) étant prévue à proximité de la seconde paroi (66) pour évacuer l'air chaud dans le conduit (32).