FR2965251A1

FR2965251A1 - Nacelle de turboreacteur a bras munis de panneaux de traitement acoustique passif du bruit

Info

Publication number: FR2965251A1
Application number: FR1057811A
Authority: FR
Inventors: Jacky Novi Mardjono; Daniel Bernard Dao; Jacques Michel Albert Julliard; Georges Jean Xavier Riou; Michel Paul Lucien Vernet
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-03-30
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: FR2965251B1

Abstract

L'invention concerne une nacelle (24) de turboréacteur à double flux comprenant une structure annulaire externe (26) centrée sur un axe longitudinal (X-X) du turboréacteur et disposée autour d'une structure annulaire interne (28) de façon coaxiale à celle-ci de sorte à délimiter avec elle un canal annulaire (30) d'écoulement d'un flux froid issu du turboréacteur, et au moins un bras (100) s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la surface intérieure de la structure externe sur une distance (d) inférieure à la hauteur (h) du canal d'écoulement du flux froid, le bras étant pourvu sur au moins l'une de ses faces d'un panneau de traitement acoustique passif du bruit.

Description

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général du traitement acoustique passif du bruit émis par un turboréacteur d'aéronef. Les réglementations internationales et locales sont de plus en plus sévères face aux nuisances sonores produites par les avions, et notamment celles attribuables aux turboréacteurs. Pour se conformer à ces réglementations, les motoristes cherchent donc à réduire autant que possible le bruit émis par leurs turboréacteurs. Cette recherche passe notamment par la réduction du bruit provenant de la soufflante qui devient le composant majeur dans le bruit global émis par un turboréacteur. Le bruit émis par un turboréacteur, et en particulier par sa soufflante, peut être réduit en ayant recours à des panneaux de traitement acoustique passif. De tels panneaux sont le plus souvent disposés au niveau de la nacelle du moteur, par exemple en aval de la soufflante autour de la surface extérieure du capot primaire et de la surface intérieure du capot secondaire. Ces panneaux se composent généralement d'une ou plusieurs couches formées chacune d'une âme à structure alvéolaire prise en sandwich entre une peau pleine et une peau perforée. Par ailleurs, la tendance actuelle des motoristes est de faire évoluer les architectures de turboréacteurs vers des moteurs à taux de dilution de plus en plus élevés, de sorte à augmenter le rendement propulsif de ces turboréacteurs. Or, cette tendance conduit à la réduction de la taille de la nacelle, et donc de la surface disponible pouvant être traitée acoustiquement à l'aide de panneaux de traitement acoustique passif. Le recours à des panneaux à double couche permet en partie de compenser cette réduction de la surface traitée. Toutefois, une telle solution n'est pas pleinement satisfaisante en termes de réduction des émissions sonores.

Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant une nacelle de turboréacteur muni de moyens supplémentaires pour obtenir une atténuation efficace du bruit émis par le turboréacteur, notamment par la soufflante de celui-ci.

Ce but est atteint grâce à une nacelle de turboréacteur à double flux comprenant une structure annulaire externe centrée sur un axe longitudinal du turboréacteur et disposée autour d'une structure annulaire interne de façon coaxiale à celle-ci de sorte à délimiter avec elle un canal annulaire d'écoulement d'un flux froid issu du turboréacteur, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un bras s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la surface intérieure de la structure externe sur une distance inférieure à la hauteur du canal d'écoulement du flux froid, le bras étant pourvu sur au moins l'une de ses faces d'un panneau de traitement acoustique passif du bruit. Le ou les bras de la nacelle sont traités acoustiquement contre le bruit et s'étendent seulement sur la partie supérieure du canal d'écoulement de flux froid. De la sorte, les panneaux de traitement acoustique de ces bras permettent de dissiper la partie la plus importante de l'énergie sonore des sources acoustiques (qui est généralement localisée près de la paroi externe du canal d'écoulement de flux froid), sans pour autant trop pénaliser les performances aérodynamiques liées à leur présence dans le canal. En complément de la présence de panneaux de traitement acoustique passif du bruit sur la surface intérieure de la structure externe et/ou sur la surface extérieure de la structure interne de la nacelle, le ou les bras permettent d'augmenter la surface totale traitée et ainsi d'obtenir une atténuation efficace du bruit émis par le turboréacteur, et notamment par la soufflante de celui-ci. Par exemple, la surface traitée des bras peut représenter au moins 5% de la surface totale des panneaux de traitement acoustique disposés sur les structures interne et externe. Sur le plan acoustique, le ou les bras ont aussi pour avantage de rompre la symétrie de l'onde sonore en la déstructurant de façon à faciliter l'absorption de son énergie.

Le ou les bras de la nacelle s'étendent radialement sur une distance comprise entre un tiers et les trois-quarts de la hauteur du canal d'écoulement du flux froid. De préférence, cette distance correspond sensiblement à la moitié de la hauteur du canal d'écoulement du flux froid. Le ou les bras peuvent être pourvus sur chacune de leurs deux faces latérales d'un panneau de traitement acoustique passif du bruit. Dans ce cas, chaque panneau de traitement acoustique passif du bruit comprend une paroi poreuse disposée du côté du canal d'écoulement du flux froid, une paroi pleine et une âme à structure alvéolaire prise en sandwich entre les parois, la paroi pleine étant avantageusement commune aux deux panneaux.

De même, le ou les bras peuvent être pourvus sur une face inférieure d'un panneau de traitement acoustique passif du bruit. Le ou les bras peuvent être escamotables dans la structure externe. Dans cette variante de réalisation, les bras seront déployés dans le canal d'écoulement de flux froid lors des phases de vol à proximité des aéroports de façon à réduire les nuisances sonores et seront escamotés dans la structure externe de la nacelle lors des autres phases de vol pour ne pas engendrer de pertes aérodynamiques. Les faces du ou des bras ont de préférence un profil aérodynamique de façon à réduire leur traînée et minimiser davantage les pertes aérodynamiques.

Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique et en coupe longitudinale d'un turboréacteur à double flux équipé d'une nacelle selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en développé de l'ensemble nacelle et turboréacteur de la figure 1 montrant la répartition des bras de celle-ci ; - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 1 ; - les figures 4A et 4B sont des vues d'un bras de la nacelle de la figure respectivement en perspective et en coupe ; et - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une nacelle selon une variante de réalisation de l'invention.

Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 représente un turboréacteur 10 d'avion du type à double corps et double flux auquel s'applique notamment l'invention. Bien entendu, l'invention s'applique également à d'autres types de turboréacteurs d'aéronef.

De façon connue, le turboréacteur 10 comprend, d'amont en aval, une soufflante 12, un compresseur basse pression 14, un compresseur haute pression 16, une chambre de combustion 18, une turbine haute pression 20 et une turbine basse pression 22, ces différents éléments étant centrés sur un axe longitudinal X-X. Le turboréacteur 10 comprend encore une nacelle 24 formée notamment d'une structure annulaire externe 26 centrée sur l'axe longitudinal X-X du turboréacteur et disposée autour d'une structure annulaire interne 28 de façon coaxiale à celle-ci. Ces structures délimitent entre elles un canal annulaire 30 d'écoulement d'un flux froid issu du turboréacteur. Ce canal 30 d'écoulement du flux froid est disposé autour d'un canal annulaire 32 d'écoulement d'un flux chaud issu du turboréacteur en lui étant coaxial. Afin d'atténuer le bruit émis par le turboréacteur, et plus particulièrement le bruit provenant de la soufflante 12, il est prévu de disposer sur la surface extérieure de la structure interne 28 et sur la surface intérieure de la structure externe 26 des panneaux 34 de traitement acoustique passif du bruit. De tels panneaux 34 s'étendent par exemple sur presque toute la longueur des structures interne et externe (à l'exception de la surface sur laquelle s'étendent les aubes fixes 36 décrites ultérieurement). Ce sont généralement des panneaux à simple ou double couche fonctionnant sur le principe de résonateurs de Helmholtz, c'est-à-dire ayant une paroi poreuse disposée du côté du canal d'écoulement du flux froid, une paroi pleine et une ou plusieurs âmes à structure alvéolaire prises en sandwich entre ces parois. Par ailleurs, selon l'invention, il est prévu d'augmenter la surface traitée acoustiquement en munissant la nacelle d'un ou plusieurs bras 100 pourvus sur au moins l'une de leurs faces d'un panneau de traitement acoustique passif du bruit 110. Par exemple, la surface des panneaux 110 des bras 100 peut représenter au moins 5% de la surface totale des panneaux de traitement acoustique 34 disposés au niveau des structures externe 26 et interne 28. Outre le fait d'être traités acoustiquement, ces bras ont pour particularité de s'étendre chacun radialement vers l'intérieur depuis la surface intérieure de la structure externe 26 (sur laquelle ils sont fixés) sur une distance d qui est inférieure à la hauteur h du canal 30 d'écoulement du flux froid (mesurée à l'emplacement du bras). Plus précisément, chaque bras 100 s'étend radialement sur une distance d comprise entre 1/3 (un tiers) et 3/4 (trois-quarts) de la hauteur h du canal 30 d'écoulement du flux froid, soit : (1/3)h d <_ (3/4)h. De préférence, cette même distance d correspond sensiblement à la moitié de la hauteur du canal d'écoulement du flux froid, c'est-à-dire : d = (1/2)h. Des bras munis de panneaux de traitement acoustique passif du bruit et s'étendant radialement sur de telles hauteurs permettent de déstructurer les modes acoustiques azimutaux les plus énergétiques. En effet, les modes acoustiques les plus énergétiques sont ceux se situant dans cette zone annulaire extérieure du canal d'écoulement du flux froid. Comme représenté de façon plus détaillée sur la figure 2, chaque bras 100 présente un profil aérodynamique afin de réduire le plus possible les pertes aérodynamiques liées à leur présence dans le canal d'écoulement de flux froid. Chaque bras 100 se compose notamment de deux faces latérales 102 reliées entre elles par un bord d'attaque 104a et un bord de fuite 104b. Une face inférieure (ou fond) 106 ferme le bras à son extrémité interne (figures 3 et 4A). Comme indiqué précédemment, au moins l'une des faces du bras est pourvue d'un panneau de traitement acoustique passif du bruit 110. Ainsi, dans l'exemple de réalisation des figures 2 à 4A-4B, les deux faces latérales 102 des bras sont munies de tels panneaux 110. On pourra également prévoir de munir les bords d'attaque 104a et de fuite 104b de tels panneaux si l'espace disponible est suffisant. De même, la face inférieure 106 peut aussi être traitée acoustiquement contre le bruit à l'aide d'un tel panneau. Les panneaux de traitement acoustique passif du bruit 110 fonctionnent sur le principe des résonateurs de Helmholtz. Aussi, comme représenté sur la figure 4B, chaque panneau de traitement acoustique passif du bruit peut comprendre une paroi poreuse 112 disposée du côté du canal d'écoulement du flux froid, une paroi pleine 114 et une âme à structure alvéolaire 116 prise en sandwich entre ces deux parois.

La structure alvéolaire 116 de chaque panneau est fixée (par collage ou brasage par exemple) sur la peau pleine 114 qui lui sert de support. Cette structure alvéolaire est constituée d'un réseau de cavités en forme de nid d'abeille. De façon avantageuse, lorsque les deux faces latérales 102 d'un même bras sont chacune munies d'un panneau de traitement acoustique du bruit ayant la constitution décrite ci-dessus, la paroi pleine 114 de ces panneaux est commune aux deux panneaux. Alternativement aux panneaux à structure alvéolaire en forme de nid d'abeille, il pourrait être envisagé de réaliser un panneau de traitement acoustique à partir d'un matériau poreux à forte porosité (métallique ou composite par exemple). Dans ce cas, la structure du panneau pourrait être entièrement constituée d'un tel matériau poreux avec éventuellement une âme. Cette solution présente l'avantage de permettre de réduire sensiblement l'épaisseur du panneau. Par ailleurs, les bras 100 sont répartis autour de l'axe longitudinal X-X du turboréacteur de façon à disposer au mieux les zones traités acoustiquement sur toute la circonférence de la nacelle en fonction des sources acoustiques. En particulier, afin de rompre davantage la symétrie des ondes sonores, ces bras peuvent être répartis angulairement de manière irrégulière comme représenté sur les figures 2 et 3. Toujours dans ce but, les caractéristiques des panneaux de traitement acoustique portés par ces bras peuvent varier pour chaque bras et/ou pour chaque face latérale d'un même bras. Selon leur localisation autour de l'axe longitudinal X-X du turboréacteur, le profil des bras 100 sera adapté de façon à minimiser les pertes aérodynamiques.

Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 3, sont représentés des aubes fixes 36, également appelées OGV (pour Outlet Guide Vane). Ces aubes fixes reliant la structure externe à la structure interne sont situées dans le canal d'écoulement du flux froid derrière les aubes de la soufflante et permettent de redresser le flux d'air. Parmi ces aubes fixes 36, certaines sont des bras structuraux de liaison 37 servant au passage de servitudes du moteur (ces bras structuraux 37 sont par exemple au nombre de trois et sont régulièrement répartis autour de l'axe X-X). Par ailleurs, les bras 100 peuvent être au nombre de dix et être espacés de manière irrégulière autour de l'axe X-X. Ils peuvent être situés axialement derrière les aubes fixes 36 et angulairement entre les bras structuraux de liaison 37. Bien entendu, les bras selon l'invention pourraient être disposés autrement par rapport aux aubes fixes et aux bras de liaison. On notera également que tous les bras 100 n'ont pas nécessairement la même longueur comme représenté sur la figure 2. La figure 5 représente un autre mode de réalisation des bras selon l'invention dans lequel ces bras 100 sont positionnés dans le canal 30 d'écoulement du flux froid en aval du carter du turbopropulseur et sont escamotables dans la structure 26 de la nacelle au moyen par exemple d'un vérin 38 actionné par un moteur 40. De la sorte, les bras 100 peuvent être déployés dans le canal 30 d'écoulement de flux froid lors des phases de vol à proximité des aéroports de façon à réduire les nuisances sonores (voir la figure 5, en haut) et être escamotés dans la structure externe 26 de la nacelle lors des autres phases de vol pour ne pas engendrer de pertes aérodynamiques (voir la figure 5, en bas). Dans ce mode de réalisation, les bras 100 se déplacent en translatant radialement vers l'intérieur ou l'extérieur sous l'actionnement du vérin 38. En position rétractée, le profil de la face inférieure des bras reforme le profil de la paroi extérieure du canal d'écoulement de flux froid. Alternativement à ce mode d'escamotage, les bras pouvaient pivoter autour d'un axe tangentiel pour venir s'escamoter dans la structure externe de la veine.

Claims

REVENDICATIONS1. Nacelle (24) de turboréacteur à double flux comprenant une structure annulaire externe (26) centrée sur un axe longitudinal (X-X) du turboréacteur et disposée autour d'une structure annulaire interne (28) de façon coaxiale à celle-ci de sorte à délimiter avec elle un canal annulaire (30) d'écoulement d'un flux froid issu du turboréacteur, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un bras (100) s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la surface intérieure de la structure externe sur une distance (d) inférieure à la hauteur (h) du canal d'écoulement du flux froid, le bras étant pourvu sur au moins l'une de ses faces d'un panneau (110) de traitement acoustique passif du bruit.
2. Nacelle selon la revendication 1, dans laquelle le bras s'étend radialement sur une distance (d) comprise entre un tiers et les trois-quarts de la hauteur (h) du canal (30) d'écoulement du flux froid.
3. Nacelle selon la revendication 2, dans laquelle la distance (d) correspond sensiblement à la moitié de la hauteur (h) du canal (30) d'écoulement du flux froid.
4. Nacelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le bras est pourvu sur chacune de ses deux faces latérales (102) d'un panneau de traitement acoustique passif du bruit.
5. Nacelle selon la revendication 4, dans laquelle chaque panneau (110) de traitement acoustique passif du bruit comprend une paroi poreuse (112) disposée du côté du canal d'écoulement du flux froid, une paroi pleine (114) et une âme à structure alvéolaire (116) prise en sandwich entre les parois, la paroi pleine étant commune aux deux panneaux.
6. Nacelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le bras est pourvu sur une face inférieure (106) d'un panneau (110) de traitement acoustique passif du bruit.
7. Nacelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le bras est escamotable dans la structure externe.
8. Nacelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans 5 laquelle les faces du bras ont un profil aérodynamique.
9. Turboréacteur à double flux comprenant une nacelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.