FR3065754A1 - Cellule d'absorption acoustique pour turboreacteur et panneau de traitement acoustique associe - Google Patents
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Abstract
Une cellule d'absorption acoustique (1) destinée à être montée sur une paroi d'un turboréacteur en contact avec un écoulement fluidique, la cellule (1) comprenant une cavité résonante (2) présentant une paroi (30) dotée d'au moins un orifice (4) associé à un col (5) comportant un tube (51) s'étendant à l'intérieur de la cavité résonante (2) en saillie depuis ladite paroi (30). Le col (5) comprend en outre une bague (52) tubulaire coaxiale avec le tube (51) et mobile par rapport audit tube (51), et la cellule (1) comprend des moyens (6) de déplacement de la bague (52) le long du tube (51), et des moyens (7) de commande des moyens (6) de déplacement configurés pour commander le déplacement de la bague (52) le long du tube (51) en fonction du régime de fonctionnement du turboréacteur entre au moins une première et une seconde positions définissant respectivement une première et une seconde fréquences de résonance de la cavité résonante (2).
Description
065 754
53785 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national
COURBEVOIE © Int Cl8 : F02 B 77/13 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
| ©) Date de dépôt : 28.04.17. | © Demandeur(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES |
| (© Priorité : | Société par actions simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : JODET NORMAN BRUNO ANDRE, | |
| GONZALEZ JEREMY PAUL FRANCISCO, MAR- | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | DJONO JACKY NOVI et RIOU GEORGES JEAN |
| demande : 02.11.18 Bulletin 18/44. | XAVIER. |
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| ©) Demande(s) d’extension : | © Mandataire(s) : CABINET BEAU DE LOMENIE. |
CELLULE D'ABSORPTION ACOUSTIQUE POUR TURBOREACTEUR ET PANNEAU DE TRAITEMENT ACOUSTIQUE ASSOCIE.
FR 3 065 754 - A1 tg/) Une cellule d'absorption acoustique (1) destinée à être montée sur une paroi d'un turboréacteur en contact avec un écoulement fluidique, la cellule (1 ) comprenant une cavité résonante (2) présentant une paroi (30) dotée d'au moins un orifice (4) associé à un col (5) comportant un tube (51 ) s'étendant à l'intérieur de la cavité résonante (2) en saillie depuis ladite paroi (30).
Le col (5) comprend en outre une bague (52) tubulaire coaxiale avec le tube (51) et mobile par rapport audit tube (51 ), et la cellule (1 ) comprend des moyens (6) de déplacement de la bague (52) le long du tube (51), et des moyens (7) de commande des moyens (6) de déplacement configurés pour commander le déplacement de la bague (52) le long du tube (51) en fonction du régime de fonctionnement du turboréacteur entre au moins une première et une seconde positions définissant respectivement une première et une seconde fréquences de résonance de la cavité résonante (2).
Arrière-plan de l'invention
L'invention concerne la propagation acoustique des systèmes de propulsion exploitant des turbomachines carénées et, plus particulièrement, une cellule de traitement acoustique à partir de laquelle est formée un panneau de traitement acoustique pour atténuer le bruit rayonné par l'interaction entre un rotor et son environnement.
Classiquement, le traitement acoustique d'un turboréacteur, et plus précisément du bruit rayonné par l'interaction entre le rotor et son environnement, est fait à l'aide de panneaux absorbants disposés au niveau des surfaces mouillées du conduit dans lequel se propagent les ondes sonores. On entend par surfaces mouillées, les surfaces en contact avec un écoulement fluide. Ces panneaux sont des matériaux composites de type sandwich emprisonnant un nid d'abeille, dont les propriétés absorbantes sont en partie obtenues grâce au principe des résonateurs de Helmholtz.
Un résonateur de Helmholtz est constitué d'une cavité résonante et d'un col s'étendant à l'intérieur de la cavité depuis un orifice formé dans une paroi et permettant à la cavité résonante de communiquer avec le milieu environnant dans lequel se propagent les ondes à atténuer. Le col assure ainsi la communication entre le milieu ambiant et la cavité d'air interne. Une fois le dispositif optimisé, le col assure un effet de dissipation visco-thermique, qui correspond à un mouvement rapide et alterné des ondes sonores au travers des extrémités du col provoquant de la dissipation par frottement.
Dans les technologies de traitement classique, la longueur du col est faible devant la hauteur de la cavité. Plus précisément, dans les technologies classiques, la longueur du col est égale à l'épaisseur d'une paroi en tôle composite (carbone + résine) qui constitue la surface mouillée du traitement, car le col est obtenu par simple perforation de cette paroi. On optimise le fonctionnement du résonateur de Helmholtz en dimensionnant la cavité d'air de façon à obtenir le maximum de vitesse acoustique au niveau du col. Cette optimisation impose des hauteurs de cavité de l'ordre du quart de la longueur d'onde de la fréquence principale à traiter. Elle offre par ailleurs des propriétés très intéressantes quant à l'importante largeur de bande fréquentielle couverte.
Cependant, les tendances actuelles pour l'optimisation des systèmes de propulsion sont orientées vers la diminution des nombres d'aubes et la réduction de la vitesse de rotation du fan. Cela implique que la fréquence du rayonnement acoustique fan-OGV diminue. Par Fan-OGV on entend un système qui associe un rotor et un stator dans le flux secondaire. Le rotor est appelé Fan ou Soufflante. Les stators sont appelés OGV pour « Outlet Guiding Vanes » en anglais ou Redresseurs. On pourrait dire aussi « rotor-stator ». La fréquence du rayonnement acoustique fan-OGV correspond à la fréquence du rayonnement acoustique généré par l'interaction entre les aubes du rotor et du stator, et par le rotor lui-même également.
L'optimisation des panneaux de traitement nécessite alors l'augmentation de leur épaisseur pour pouvoir augmenter la hauteur de la cavité et ainsi diminuer la fréquence d'accord des cavités résonantes des panneaux. Cela rend les panneaux incompatibles avec les contraintes de masse et d'encombrement associées aux nouvelles architectures de type UHBR (Ultra High Bypass Ratio), c'est-à-dire à très faible taux de dilution.
Il est toujours possible de dimensionner le résonateur de Helmholtz de sorte qu'il soit efficace sur des fréquences plus basses, pour un encombrement radial réduit, par exemple, en jouant à la fois sur la hauteur du col et sur le volume de la cavité résonante.
La contrepartie, pour ce type de dimensionnement sous contrainte d'un encombrement réduit donné, est que la bande de fréquence sur laquelle agit le traitement de manière optimale se trouve drastiquement réduite lorsque la fréquence diminue comme cela est illustré sur la figure 1 qui présente une courbe d'atténuation acoustique reportant l'efficacité de traitement en fonction de la fréquence pour un résonateur de Helmholtz classique en trait plein et un résonateur de Helmholtz dont les dimensions ont été réduites selon l'état de l'art en traits pointillés.
Les résultats issus de mesures, présentés sur la figure 2 sous forme de coefficients d'absorption, illustrent la performance basse fréquence centrée à 550Hz d'une structure à grand col dont l'épaisseur globale est de 26mm, pour un niveau sonore de 140 dB, dont les mesures sont représentées par les carrés blancs, et pour un niveau sonore de 156 dB, dont les mesures sont représentées par les carrés noirs, par rapport à un résonateur classique à base de tôle perforée bien plus épais, dont la courbe apparaît en trait plein, ce dernier nécessitant la mise en œuvre d'une cavité de 150mm pour une performance équivalente dans cette gamme de fréquences.
Cette restriction concernant la largeur de bande fréquentielle d'atténuation est très pénalisante, car la variation du régime de la soufflante selon les phases de vol engendre des évolutions importantes de sa fréquence d'émission sonore. De ce fait, le traitement dimensionné de cette façon ne sera efficace que pour un seul régime.
Objet et résumé de l'invention
L'invention vise à fournir un résonateur basse fréquence présentant une largeur de bande fréquentielle permettant d'avoir un traitement efficace pour plus d'un régime de vitesse de fonctionnement du turboréacteur tout en maintenant des dimensions réduites pour le résonateur.
Un objet de l'invention propose une cellule d'absorption acoustique destinée à être montée sur une paroi d'un turboréacteur en contact avec un écoulement fluidique, la cellule comprenant une cavité résonante présentant des parois et au moins un orifice associé à un col comportant une portion tubulaire, ledit au moins un orifice communiquant avec le milieu extérieur dans lequel se propage le bruit à atténuer et ladite portion tubulaire s'étendant à l'intérieur de la cavité résonante et comportant, dans une direction axiale de la portion tubulaire orthogonale à un plan dans lequel s'étend l'orifice, une première extrémité libre et une seconde extrémité solidaire d'au moins une paroi autour de l'orifice avec lequel la portion tubulaire coopère.
Selon une caractéristique générale de l'invention, le col comprend en outre une bague tubulaire coaxiale avec la portion tubulaire et mobile par rapport à ladite portion tubulaire, et la cellule comprend des moyens de déplacement de la bague le long de la portion tubulaire pour modifier la longueur du col et des moyens de commande des moyens de déplacement configurés pour commander le déplacement de la bague le long de la portion tubulaire en fonction du régime de fonctionnement du turboréacteur entre au moins une première et une seconde positions correspondant respectivement à une première et une seconde fréquences de résonance de la cavité résonante.
La cellule selon l'invention permet ainsi d'atténuer le rayonnement associé au bruit à basse fréquence de façon efficace sur au moins deux régimes de rotation de soufflante distincts, pour un encombrement réduit par rapport à un traitement classique de type nid d'abeille. La cellule selon l'invention permet en effet de faire varier l'accord en fréquence du traitement acoustique pour une atténuation optimale du bruit de la soufflante autour d'au moins deux régimes connus de fonctionnement du moteur, comme par exemple deux régimes de rotation de la soufflante lors du décollage. Les fréquences à traiter pour le décollage sont inférieures à 1000 Hz.
On entend par tube, un objet creux plus haut que large d'allure cylindrique. On entend donc par portion tubulaire, une portion ayant une forme de tube, c'est-à-dire une forme creuse d'allure cylindrique.
En outre, on entend par cylindre, et donc une forme cylindrique, une surface réglée dont les génératrices sont parallèles, c'està-dire une surface dans l'espace constituée de droites parallèles. La forme à la base du tube peut donc être quelconque, comme par exemple, un cercle, une ellipse, un hexagone ou un quadrilatère.
Selon un premier mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique, la bague peut comprendre au moins une partie en matériau ferromagnétique, et les moyens de déplacement peuvent comprendre un actionneur électromagnétique configuré pour délivrer un champ électromagnétique permettant d'attirer la bague dans une des première ou seconde positions et de repousser la bague dans l'autre position.
L'utilisation d'un actionneur électromagnétique coopérant avec une partie ferromagnétique de la bague permet de monter l'actionneur aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur de la cellule, l'actionneur n'ayant pas besoin d'être en liaison mécanique avec la bague pour la déplacer.
La partie ferromagnétique peut être une portion de la bague ou toute la bague, ou encore une partie ferromagnétique rapportée sur la bague.
De préférence, pour alléger la bague, et ainsi la cellule, la partie ferromagnétique peut être disposée sur une partie de la bague la plus proche de l'actionneur électromagnétique. Non seulement cela permet de réduire la masse de la bague et donc de la cellule mais cela permet aussi de réduire la puissance de l'actionneur électromagnétique et donc éventuellement de réduire son encombrement et sa masse.
Selon un deuxième mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique, la bague est de préférence en matériau inoxydable.
La bague doit être en matériau résistant à l'eau et de préférence inoxydable car la cellule est destinée à être montée sur une paroi mouillée, c'est-à-dire une paroi en contact avec un écoulement fluidique susceptible de transporter des particules d'eau qui pourraient oxyder la bague et donc accélérer l'usure de la bague et donc de la cellule.
Selon un troisième mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique, la cellule peut comprendre en outre une première butée disposée pour bloquer, dans ladite direction axiale, la bague dans ladite première position et une seconde butée disposée pour bloquer la bague dans ladite direction axiale dans ladite seconde position, la bague coulissant entre la première butée et la seconde butée le long de la portion tubulaire dans la direction axiale.
La première et la seconde butées permettent de réguler simplement la longueur du col respectivement entre la première et la seconde fréquences de résonance en fonction du régime de fonctionnement du turboréacteur.
Selon un quatrième mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique, la bague peut comprendre, dans ladite direction axiale, une première portion tubulaire acoustiquement opaque et une seconde portion tubulaire acoustiquement poreuse, la première portion de la bague s'étendant, dans la direction axiale, depuis une première extrémité de la bague en regard de l'orifice et ia seconde portion de la bague s'étendant, dans la direction axiale, depuis une seconde extrémité de la bague opposée à ladite première extrémité de la bague et la première portion de la bague s'étendant dans la direction axiale sur une longueur inférieure ou égale à la longueur de la portion tubulaire dans ladite direction axiale, la première butée étant formée par la paroi dotée de l'orifice, et la seconde butée étant formée par une paroi en regard, dans ladite direction axiale, de la paroi dotée de l'orifice, la longueur totale de la bague étant supérieure à la distance séparant ladite première extrémité de la portion tubulaire de ladite seconde butée.
Par acoustiquement opaque, on entend un matériau qu'une onde sonore ne peut traverser ou présentant un faible taux de transmission. Une portion tubulaire acoustiquement opaque permet donc de transporter sans perte une onde sonore dont la longueur d'onde correspond à la longueur de la portion tubulaire acoustiquement opaque. Au contraire, par acoustiquement poreux, on entend un matériau pouvant être traversé par une onde sonore.
La longueur de la portion tubulaire définit la première longueur d'onde de résonance qui correspond à la première fréquence de résonance de traitement de la cavité de résonance. La seconde fréquence d'accord du résonateur est définit par la seconde longueur d'onde de résonance de traitement de la cavité de résonance qui correspond à la somme de la longueur de la portion tubulaire dans la direction axiale et de la longueur de la partie opaque de la bague dépassant de la portion tubulaire lorsque la bague est en appui contre la seconde butée, c'est-à-dire lorsque l'extrémité de la bague depuis laquelle s'étend la portion poreuse de la bague est au contact de la paroi opposée à la paroi sur laquelle est fixée la portion tubulaire.
En effet, dans une première configuration, le système électromagnétique actionne le déplacement de la bague pour que celle-ci se place dans la première position dans laquelle la première extrémité de la bague est en butée contre la paroi dotée de l'orifice. Dans cette première configuration la hauteur du col, qui définit la longueur d'onde de traitement de la cavité résonante, correspond à la hauteur de la portion tubulaire.
Dans une seconde configuration, le système électromagnétique actionne le déplacement de la bague pour que celle-ci se place dans la seconde position dans laquelle la seconde extrémité de la bague, depuis laquelle s'étend la seconde portion acoustiquement poreuse, est en butée contre la paroi supérieure de la cavité, c'est-à-dire la paroi en regard de la paroi dotée de l'orifice. Dans cette seconde configuration, la hauteur du col correspond à la différence entre la hauteur de la cavité et la longueur de la seconde portion poreuse de la bague. Cette hauteur de col est supérieure à la hauteur de col dans la première configuration. Par conséquent, la cellule est accordée sur une longueur d'onde plus grande, et donc une fréquence plus basse.
Selon un cinquième mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique, la bague comprend, dans la direction axiale, une première extrémité en regard d'une paroi dotée de l'orifice et une seconde extrémité opposée à la première extrémité, ladite première extrémité libre de la portion tubulaire comprenant un épaulement annulaire s'étendant radialement dans une première direction radiale, c'est-à-dire vers la bague, et la première extrémité de la bague comprenant un épaulement annulaire complémentaire s'étendant radialement dans une seconde direction radiale, et donc vers le tube, opposée à la première direction radiale et coopérant avec l'épaulement annulaire de la première extrémité de la portion tubulaire pour former la seconde butée, la première butée comprenant ladite paroi dotée de lOrifice.
Ce mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique présente des pièces moins volumineuses, notamment une bague moins volumineuse, ce qui permet de réduire l'encombrement potentiel et la masse de la cellule. De plus, la bague présente une conception simplifiée avec la possibilité d'utiliser un seul matériau uniforme pour toute la bague.
Selon un sixième mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique, la seconde butée peut comprendre une cloison poreuse s'étendant à l'intérieur de la cavité résonante entre la première extrémité libre de la portion tubulaire et une paroi en regard de la paroi dotée de l'orifice, la cloison poreuse s'étendant dans un plan orthogonal à ladite direction axiale dans laquelle s'étend la portion tubulaire, la longueur totale de la bague dans la direction axiale étant inférieure à la longueur de la portion tubulaire dans la direction axiale et supérieure à la distance entre la première extrémité libre de la portion tubulaire et la cloison poreuse.
Ce mode de réalisation présente la conception la plus simple pour la portion tubulaire et la bague.
Selon un septième mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique, quelle que soit la position de la bague, le col comprend une longueur acoustique définie par la longueur, dans la direction axiale, sur laquelle le col comprend une partie acoustiquement opaque s'étendant d'une première extrémité solidaire de la paroi dotée de l'orifice à une seconde extrémité opposée à la première extrémité dans la direction axiale, la distance entre la seconde extrémité de la partie opaque et la paroi en regard de la paroi dotée de l'orifice étant supérieure au quart de la longueur du col.
Cette contrainte relative à la longueur acoustique permet de garantir le comportement de la cavité résonante. En effet, celle-ci agit comme un ressort qui travail en accord avec l'air contenu dans le col. Si l'extrémité du col est trop proche d'une paroi, ce fonctionnement pourrait être perturbé.
Selon un huitième mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique, la cavité résonante comprend une paroi dotée d'une pluralité d'orifices associés chacun à un col comprenant une portion tubulaire et une bague coulissante, l'espacement entre chaque col, dans une direction orthogonale à ladite direction axiale, étant supérieur à un diamètre de col.
Avoir plusieurs cols associés à plusieurs orifices dans une même cellule permet d'homogénéiser les caractéristiques acoustiques des parois.
Pour tous les modes de réalisation, l'accord en fréquence de la cellule respecte la formulation suivante :
C (T
Fréquence d accord = —— —7
Avec C la célérité du son, S la section du col, V le volume de cavité résonante, l'la longueur de col corrigée où l'=l+ô avec I la longueur géométrique de col, et ô la correction de col, ô s'exprimant à partir de l'équation suivante pour des résonateurs juxtaposés :
Ô = l,7r(l - 0,7Vâ)
Avec r le rayon d'un orifice et σ le taux de perforation.
Selon un neuvième mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique, la cellule peut comprendre en outre un revêtement aérodynamique et acoustiquement très poreux disposé sur l'orifice à l'extérieur de la cavité résonante.
Ce revêtement permet, notamment dans le cas où le diamètre du col est important, par exemple supérieur à 1,8 mm, de reconstituer la surface aérodynamique de la veine du turboréacteur sans opposer de résistance à la propagation des ondes sonores.
La revêtement aérodynamique et acoustiquement très poreux peut être formé par une tôle perforée ou une toile acoustiquement très poreuse.
Selon un dixième mode de réalisation de la cellule d'absorption acoustique, les moyens de déplacement sont montés à l'intérieur de la cavité résonante.
Le positionnement des moyens de déplacement à l'intérieur de la cavité résonante permet de maximiser le volume de la cavité résonante et donc de réduire l'encombrement total de la cellule.
Dans une variante, les moyens de déplacement sont montés à l'extérieur de la cavité résonante.
Le positionnement des moyens de déplacement à l'extérieur de la cavité résonante permet de faciliter la fabrication de la cellule, notamment en évitant de créer des passage pour les fils électriques d'alimentation des moyens de déplacement dans la cavité résonante.
Un autre objet de l'invention propose un panneau de traitement acoustique destiné à être disposé sur au moins une paroi d'un turboréacteur en contact avec un écoulement fluidique, caractérisé en ce qu'il comprend une juxtaposition d'une pluralité de cellules d'absorption acoustique telles que définies ci-dessus.
Encore un autre objet de l'invention propose un turboréacteur comprenant au moins un panneau de traitement acoustique tel que défini ci-dessus.
Un autre objet de l'invention propose un aéronef comprenant au moins un turboréacteur tel que défini ci-dessus.
Brève description des dessins.
L'invention sera mieux comprise à la lecture faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1, déjà décrite, présente une courbe d'atténuation acoustique reportant l'efficacité de traitement en fonction de la fréquence de l'onde sonore pour deux cellules différentes selon l'état de la technique ;
- la figure 2, déjà décrite, présente un graphique représentant l'évolution du coefficient d'absorption en fonction de la fréquence de l'onde sonore pour trois cellules différentes selon l'état de la technique ;
- les figures 3a et 3b présentent chacune une vue schématique en coupe d'un exemple de réalisation d'une cellule d'absorption acoustique selon un premier mode de réalisation de l'invention respectivement dans une première position et dans une seconde position ;
- les figures 4a et 4b présentent chacune une vue schématique en coupe d'un exemple de réalisation d'une cellule d'absorption acoustique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention respectivement dans une première position et dans une seconde position ;
- la figure 4c présente une vue schématique en coupe d'une variante de l'exemple de réalisation d'une cellule d'absorption acoustique selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 5a et 5b présentent chacune une vue schématique en coupe d'un exemple de réalisation d'une cellule d'absorption acoustique selon un troisième mode de réalisation de l'invention respectivement dans une première position et dans une seconde position ;
- les figures 6a et 6b présentent chacune une vue schématique en coupe d'un exemple de réalisation d'une cellule d'absorption acoustique selon un quatrième mode de réalisation de l'invention respectivement dans une première position et dans une seconde position ;
- la figure 7 présente une vue schématique en coupe d'un exemple de réalisation d'une cellule d'absorption acoustique selon un cinquième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 8 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un panneau de traitement acoustique comprenant une pluralité de cellules de la figure 1.
Description détaillée de modes de réalisation
Les figures 3a et 3b présentent chacune une vue schématique en coupe d'une cellule d'absorption acoustique selon un premier mode de réalisation de l'invention respectivement dans une première position et dans une seconde position.
La cellule 1 d'absorption acoustique comprend une cavité résonante 2 parallélépipédique comprenant six parois 3. Une des six parois paroi 3 comporte un orifice 4 communiquant avec le milieu extérieur M dans lequel se propage les ondes sonores à atténuer. La paroi 3 comportant l'orifice 4 est référencée 30 et désignée par la suite par l'expression paroi trouée.
La cellule 1 comprend en outre un col 5 comportant un tube 51 et une bague 52, un actionneur électromagnétique 6 et des moyens de commande 7 de l'actionneur électromagnétique.
Le tube 51 coopère avec l'orifice 4 et s'étend à l'intérieur de la cavité résonante 2, en saillie depuis la paroi trouée 30 dans une direction orthogonale au plan dans lequel s'étend la paroi trouée 30. Le tube 51 possède un axe de révolution X-X', défini par la suite comme la direction axiale du tube. L'axe de révolution X-X' s'étend dans une direction orthogonale au plan dans lequel s'étend la paroi trouée 30. Le tube 51 comporte une première extrémité 511 libre et une seconde extrémité 512 solidaire de la paroi trouée 30 sur la circonférence de l'orifice 4.
La bague 52 possède une forme tubulaire et est coaxiale avec le tube 51. Dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 3a et 3b la bague 52 possède un diamètre plus grand que celui du tube 51 de sorte que le tube 51 s'insère à l'intérieur de la bague 52. La bague 52 est mobile par rapport au tube 51 et peut coulisser axialement le long du tube 51 dans la direction axiale X-X'.
La bague 52 comprend, dans la direction axiale X-X', une première extrémité 521 en regard de la paroi trouée 30, une seconde extrémité 522 opposée à la première extrémité 521 et en regard de la paroi en regard de la paroi trouée 30 dans la direction axiale X-X' qui est référencée 31 et qui sera dénommée paroi supérieure 31 dans la suite de la description.
Dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 3a et
3b, la bague 52 comprend en outre une première portion tubulaire 523 acoustiquement opaque et une seconde portion tubulaire 524 acoustiquement poreuse réalisée en matériau ferromagnétique pour être sensible au champ magnétique produit par l'actionneur électromagnétique
6. La première portion 523 de la bague 52 s'étend, selon la direction axiale X-X', entre la première extrémité 521 et la seconde portion 524, et la seconde portion 524 de la bague 52 s'étend, selon la direction axiale XX', entre la seconde extrémité 522 et la première portion 523.
La cellule 1 comprend aussi une première butée 8 et une seconde butée 9.
La première butée 8 est formée par la paroi trouée 30. Ainsi, lorsque la bague 52 est déplacée le long du tube 51 dans la direction axiale X-X' vers la paroi trouée 30, la bague 52 est bloquée en fin de course dans une première position lorsque la première extrémité 521 de la bague 52 vient se trouver en appui contre la première butée 8 formée par la paroi trouée 30.
La première portion 523 de la bague 52 s'étend, selon la direction axiale X-X', sur une longueur inférieure ou égale à la longueur du tube 51. Ainsi, lorsque la bague 52 est dans la première position, la cellule 1 est accordée sur une première fréquence de résonance définie uniquement par la longueur du tube 51. La longueur acoustique du col 5 est alors définie par la longueur du tube 51 dans la direction axiale X-X'.
Dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 3a et 3b, la seconde butée 9 est formée par la paroi supérieure 31. La longueur totale de la bague 52 est supérieure à la distance séparant la première extrémité 511 libre du tube 51 de la paroi supérieure 31. Ainsi, lorsque la bague 52 est déplacée le long du tube 51 dans la direction axiale X-X' vers la paroi supérieure 31, la bague 52 se trouve bloquée en fin de course dans une seconde position lorsque la seconde extrémité 522 de la bague 52 vient en appui contre la seconde butée 9 formée par la paroi supérieure 31. Lorsque la bague 52 est dans la seconde position, la cellule 1 est accordée sur une seconde fréquence de résonance définie par la somme de la longueur du tube 51 avec la longueur de la première portion 523 de la bague dépassant de la première extrémité 511 du tube 51 en direction de la paroi supérieure 31. En d'autres termes, cette longueur, qui correspond à la longueur acoustique du col 5 pour la seconde position de la bague 52, correspond à la différence entre la distance séparant la paroi trouée 30 de la paroi supérieure 31 et la longueur de la seconde portion 523 acoustiquement poreuse de la bague 52.
Pour que la bague 52 interagisse avec le champ électromagnétique de l'actionneur électromagnétique 6, la bague 52 est réalisée en matériau ferromagnétique. Le matériau ferromagnétique est en outre inoxydable pour éviter l'usure au contact des particules d'eau.
Dans une variante, seule une portion de la seconde extrémité 522 de la bague 52 peut être en matériau ferromagnétique.
Dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 3a et 3b, l'actionneur électromagnétique 6 est monté à l'extérieur de la cavité résonante 2 contre la paroi supérieure 31. L'actionneur électromagnétique 6 est configuré pour déplacer la bague 52 le long du tube 51 entre la première et la seconde positions pour modifier la longueur acoustique du col 5.
Plus précisément, dans un premier mode de fonctionnement configuré pour accorder la cellule 1 sur la première fréquence, l'actionneur électromagnétique 6 repousse électromagnétiquement la bague 52 jusqu'à ce qu'elle soit en butée contre la première butée 8 formée par la paroi trouée 30, comme cela est illustré sur la figure 3a. Dans un second mode de fonctionnement configuré pour accorder la cellule 1 sur la seconde fréquence, l'actionneur électromagnétique 6 attire électromagnétiquement la bague 52 jusqu'à ce qu'elle soit en butée contre la seconde butée 9 formée par la paroi supérieure 31.
Les moyens de commande 7 sont couplés à l'actionneur électromagnétique 6 et sont configurés pour commander l'actionneur électromagnétique 6 pour déplacer la bague 52 le long du tube 51 en fonction du régime de fonctionnement du turboréacteur entre la première et la seconde positions.
Les figures 4a et 4b présentent chacune une vue schématique en coupe d'une cellule d'absorption acoustique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention respectivement dans une première position et dans une seconde position.
Les éléments identiques au premier mode de réalisation portent les mêmes références numériques.
La cellule 1' du deuxième mode de réalisation illustrée sur les figures 4a et 4b diffère de la cellule 1 du premier mode de réalisation illustrée sur les figures 3a et 3b par la seconde butée 9' et la bague 52'.
La bague 52' comprend une seule et même portion 520 en matériau acoustiquement opaque et ferromagnétique, tel que de l'acier inoxydable, et de longueur inférieure à la longueur du tube 51.
La première extrémité 511 du tube 51 comprend un épaulement annulaire 91 s'étendant radialement vers l'extérieur du tube 51, c'est-à-dire vers la bague 52, et la première extrémité 521 de la bague 52 comprend un épaulement annulaire complémentaire 92 s'étendant radialement vers l'intérieur de la bague 52, c'est-à-dire vers le tube 51. Le premier épaulement annulaire 91 du tube 51 coopère avec l'épaulement annulaire complémentaire 92 de la bague 52 pour former la seconde butée 9' lorsque la bague 52 est attirée par l'actionneur électromagnétique 6 pour être placée dans la seconde position et ainsi accorder la cellule Γ sur la seconde fréquence de résonance.
Dans la seconde position, la longueur acoustique du col 5 correspond à la somme de longueur du tube 51 et de la longueur de la bague 52 dépassant de la première extrémité 511 du tube 51 lorsque la bague 52 est dans la seconde position. Elle correspond à la différence entre la distance séparant la paroi trouée 30 de la paroi supérieure 31 et la distance séparant la seconde extrémité 522 de la bague 52 lorsque la bague 52 est dans la seconde position.
La figure 4c présente une vue schématique d'une variante de l'exemple de réalisation d'une cellule d'absorption acoustique selon le deuxième mode de réalisation de l'invention illustré sur les figures 4a et 4b.
Dans cette variante, le tube 51 présente un diamètre supérieur à la bague 52 de sorte que la bague 52 se trouve emmanchée à l'intérieur du tube 51. Et la première extrémité 511 du tube 51 comprend un épaulement annulaire 91 s'étendant radialement vers l'intérieur du tube 51, c'est-à-dire vers la bague 52, et la première extrémité 521 de la bague 52 comprend un épaulement annulaire complémentaire 92 s'étendant radialement vers l'extérieur de la bague 52, c'est-à-dire vers le tube 51.
La première butée 8 est formée par une portion de la paroi 30 se prolongeant au-delà, radialement vers l'intérieur, du tube 51 pour former un épaulement pour supporter la bague 52 dans la première position.
Les figures 5a et 5b présentent chacune une vue schématique en coupe d'une cellule d'absorption acoustique selon un troisième mode de réalisation de l'invention respectivement dans une première position et dans une seconde position.
Les éléments identiques au premier mode de réalisation portent les mêmes références numériques.
La cellule 1 du troisième mode de réalisation illustrée sur les figures 5a et 5b diffère de la cellule 1 du premier mode de réalisation illustrée sur les figures 3a et 3b par la seconde butée 9 et la bague 52.
La bague 52 comprend une seule et même portion 520 en matériau acoustiquement opaque et ferromagnétique et de longueur inférieure à la longueur du tube 51, tout comme pour le deuxième mode de réalisation. En revanche, contrairement au deuxième mode de réalisation, elle ne comporte pas d'épaulement annulaire.
La cellule 1 comprend une cloison acoustiquement poreuse 9 formant la seconde butée.
La cloison poreuse 9 s'étend à l'intérieur de la cavité résonante 2 entre la première extrémité 511 libre du tube 51 et la paroi supérieure
31. La cloison poreuse 9 s'étend parallèlement à la paroi trouée 30 et à la paroi supérieure 31, c'est-à-dire dans un plan orthogonal à la direction axiale X-X'. La distance séparant la première extrémité 511 du tube 51 de la cloison poreuse 9 est inférieure à la longueur de la bague 52.
Dans la seconde position, la longueur acoustique du col 5 correspond à la somme de longueur du tube 51 et de la longueur de la bague 52 dépassant de la première extrémité 511 du tube 51 lorsque la bague 52 est dans la seconde position. Elle correspond à la différence entre la distance séparant la paroi trouée 30 de la paroi supérieure 31 et la distance séparant la cloison poreuse 9 de la paroi supérieure 31.
Les figures 6a et 6b présentent chacune une vue schématique en coupe d'une cellule d'absorption acoustique selon un quatrième mode de réalisation de l'invention respectivement dans une première position et dans une seconde position.
Les éléments identiques au premier mode de réalisation portent les mêmes références numériques.
La cellule 100 du quatrième mode de réalisation diffère de la cellule 1 du premier mode de réalisation illustrée sur les figures 3a et 3b en ce qu'elle comprend non pas un orifice 4 associé à un col 5 mais quatre orifices 4 réalisés dans la paroi 300 et associés chacun à un col 5, les cols étant réalisés chacun de la même manière que dans le premier mode de réalisation.
La figure 7 présente une vue schématique en coupe d'un exemple de réalisation d'une cellule d'absorption acoustique selon un cinquième mode de réalisation de l'invention
Les éléments identiques au premier mode de réalisation portent les mêmes références numériques.
La cellule 1' du cinquième mode de réalisation diffère de la cellule 1 du premier mode de réalisation illustrée sur les figures 3a et 3b en ce que le col 5' comprend une portion tronconique 50 et une portion tubulaire 51.
La portion tronconique 50 s'étend entre l'orifice 4 et la portion tubulaire 51. L'orifice 4 s'étend sur toute la largeur de la cavité résonnante
2. La portion tronconique 50 comprend une première extrémité 501 solidaire, sur sa périphérie, des parois latérales 3 de la cavité résonnante 2 et une seconde extrémité 502 solidaire de la seconde extrémité 512 de la portion tubulaire 51. Alternativement, dans un mode de réalisation non représenté, la portion tronconique 50 s'étend entre la paroi 30 trouée et la portion tubulaire 51. Dans ce cas, l'orifice 4 ne s'étend donc pas sur toute la largeur de la cavité résonnante 2. A sa première extrémité 501, la portion tronconique 50 se raccorde à la paroi 30 trouée à l'endroit du contour de l'orifice 4. A sa seconde extrémité 502, la portion tronconique 50 se raccorde à la seconde extrémité 512 de la portion tubulaire 51.
La cavité résonnante 2 comprend en outre une tôle perforée 35 montée sur l'orifice 4 et fixée aux parois latérales 3.
La cellule d'absorption acoustique 1' se comporte comme celle du premier mode de réalisation avec la bague tubulaire 52 coulissant le long de la portion tubulaire 51, la portion tubulaire 51 jouant le rôle du tube 51 du premier mode de réalisation et la première butée 8 étant formée par l'évasement de la portion tronconique 50 ou par un bourrelet annulaire disposé autour de la seconde extrémité 512 de la portion tubulaire 51.
La figure 8 présente une vue en coupe schématique d'un panneau 10 de traitement acoustique comportant une juxtaposition d'une pluralité de cellules 1 d'absorption acoustique selon le premier mode de réalisation.
Dans le mode de réalisation du panneau 10 illustré sur la figure 8, chaque cellule 1 comprend un moyen de commande 7 de l'actionneur électromagnétique 6 de la cellule 1, chaque moyen de commande 7 étant distinct des moyens de commande des autres cellules.
Dans une variante, le panneau 10 peut comprendre une unité de commande commune pour toutes les cellules. Les moyens de commande 7 de chaque cellule 1 sont remplacées par une même unité de commande pour commander les actionneurs électromagnétiques 6 de chaque cellule 1.
L'invention fournit ainsi un panneau de traitement acoustique doté d'un résonateur basse fréquence présentant une largeur de bande fréquentielle modifiable, c'est-à-dire dont la fréquence de résonnance est modifiable, ce qui permet d'avoir un traitement efficace pour plus d'un régime de vitesse de fonctionnement du turboréacteur tout en maintenant des dimensions réduites pour le résonateur.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Cellule d'absorption acoustique (1, Γ, 1 ,1', 100) destinée à être montée sur une paroi d'un turboréacteur en contact avec un écoulement fluidique, la cellule (1, 1', 1 ,1', 100) comprenant une cavité résonante (2) présentant des parois (3, 30) et au moins un orifice (4) associé à un col (5) comportant une portion tubulaire (51), ledit au moins un orifice (4) communiquant avec le milieu extérieur (M) dans lequel se propage le bruit à atténuer et ladite portion tubulaire (51) s'étendant à l'intérieur de la cavité résonante (2) et comportant, dans une direction axiale (X-X') de la portion tubulaire (51) orthogonale à un plan dans lequel s'étend l'orifice (4), une première extrémité (511) libre et une seconde extrémité (512) solidaire d'au moins une paroi (30) autour de l'orifice (4) avec lequel la portion tubulaire (51) coopère, caractérisée ce que le col (5) comprend en outre une bague (52) tubulaire coaxiale avec la portion tubulaire (51) et mobile par rapport à ladite portion tubulaire (51), et la cellule (1, 1', 1 ,1', 100) comprend des moyens (6) de déplacement de la bague (52) le long de la portion tubulaire (51) pour modifier la longueur du col (5), et des moyens (7) de commande des moyens (6) de déplacement configurés pour commander le déplacement de la bague (52) le long de la portion tubulaire (51) en fonction du régime de fonctionnement du turboréacteur entre au moins une première et une seconde positions correspondant respectivement à une première et une seconde fréquences de résonance de la cavité résonante (2).
- 2. Cellule (1, Γ, 1 ,1', 100) selon la revendication 1, dans laquelle la bague (52) comprend au moins une partie en matériau ferromagnétique, et les moyens (6) de déplacement comprennent un actionneur électromagnétique configuré pour délivrer un champ électromagnétique permettant d'attirer la bague (52) dans une des première ou seconde positions et de repousser la bague (52) dans l'autre position.
- 3. Cellule (1, Γ, 1 ,1', 100) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle la bague (52) est en matériau inoxydable.
- 4. Cellule (1, Γ, Γ ,1', 100) selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre une première butée (8) disposée pour bloquer, dans ladite direction axiale (X-X'), la bague (52) dans ladite première position et une seconde butée (9, 9', 9) disposée pour bloquer, dans ladite direction axiale (X-X'), la bague (52) dans ladite seconde position, la bague (52) coulissant entre la première et la seconde butées le long de la direction axiale (X-X').
- 5. Cellule (1) selon la revendication 4, dans laquelle la bague (52) comprend, dans ladite direction axiale (X-X'), une première portion (523) tubulaire acoustiquement opaque et une seconde portion (524) tubulaire acoustiquement poreuse, la première portion (523) de la bague (52) s'étendant, dans la direction axiale (X-X'), depuis une première extrémité (521) de la bague (52) en regard de l'orifice (4) et la seconde portion (524) de la bague (52) s'étendant, dans la direction axiale (X-X'), depuis une seconde extrémité (522) de la bague (52) opposée à ladite première extrémité (521) de la bague (52) et la première portion (523) de la bague (52) s'étendant dans la direction axiale (X-X') sur une longueur inférieure ou égale à la longueur de la portion tubulaire (51) dans ladite direction axiale (X-X9, la première butée (8) étant formée par une paroi (30) dotée de l'orifice (4), et la seconde butée (9) étant formée par une paroi (31) en regard, dans ladite direction axiale (X-X'), de la paroi (30) dotée de l'orifice (4), la longueur totale de la bague (52) étant supérieure à la distance séparant ladite première extrémité (511) de la portion tubulaire (51) de ladite seconde butée (9).
- 6. Cellule (1') selon la revendication 4, dans laquelle la bague (52') comprend, dans la direction axiale (X-X'), une première extrémité (521) en regard d'une paroi (30) dotée de l'orifice (4) et une seconde extrémité (522) opposée à la première extrémité (521), ladite première extrémité (511) de la portion tubulaire (51) comprenant un épaulement annulaire (91) s'étendant radialement dans une première direction radiale, et la première extrémité (521) de la bague (52) comprenant un épaulement annulaire complémentaire (92) s'étendant radialement dans une seconde direction radiale opposée à la première direction radiale et coopérant avec ledit épaulement annulaire (91) pour former la seconde butée (9'), la première butée (8) comprenant ladite paroi (30) dotée de l'orifice (4).
- 7. Cellule (1) selon la revendication 4, dans laquelle la seconde butée comprend une cloison poreuse (9) s'étendant à l'intérieur de la cavité résonante (2) entre la première extrémité (511) de la portion tubulaire (51) et une paroi (31) en regard de la paroi (30) dotée de l'orifice (4), la cloison poreuse (9) s'étendant dans un plan orthogonal à ladite direction axiale (X-X') dans laquelle s'étend la portion tubulaire (51), la longueur totale de la bague (52) dans la direction axiale (X-X') étant inférieure à la longueur de la portion tubulaire (51) dans la direction axiale (X-X') et supérieure à la distance entre la première extrémité (511) de la portion tubulaire (51) et la cloison poreuse (9).
- 8. Cellule (1, Γ, 1 ,1', 100) selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel, quelle que soit la position de la bague (52), le col (5) comprend une longueur acoustique définie par la longueur, dans la direction axiale (X-X'), sur laquelle le col (5) comprend une partie acoustiquement opaque s'étendant d'une première extrémité (511) solidaire de la paroi (30) dotée de l'orifice (4) à une seconde extrémité opposée à la première extrémité (511) dans la direction axiale (X-X'), la distance entre la seconde extrémité de la partie opaque et la paroi (31) en regard de la paroi (30) dotée de l'orifice (4) étant supérieure au quart de la longueur du col.
- 9. Cellule (100) selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la cavité résonante (2) comprend une paroi (300) dotée d'une pluralité d'orifices (4) associés chacun à un col (5) comprenant une portion tubulaire (51) et une bague (52) coulissante, l'espacement entre chaque col (5), dans une direction orthogonale à ladite direction axiale (XX'), étant supérieur à un diamètre de col (5).
- 10. Cellule selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant en outre un revêtement (35) aérodynamique et acoustiquement très poreux monté sur ledit au moins un orifice (4) à l'extérieur de la cavité résonante (2).
- 11. Cellule selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle 5 les moyens de déplacement (6) sont montés à l'intérieur de la cavité résonante (2).
- 12. Cellule (1, 1', 1 ,1', 100) selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle les moyens de déplacement (6) sont montés à10 l'extérieur de la cavité résonante (2).
- 13. Panneau (10) de traitement acoustique destiné à être disposé sur au moins une paroi d'un turboréacteur en contact avec un écoulement fluidique, caractérisé en ce qu'il comprend une juxtaposition15 d'une pluralité de cellules d'absorption acoustique (1) selon l'une des revendications 1 à 12.
- 14. Turboréacteur comprenant au moins un panneau de traitement acoustique (10) selon la revendication 13.
- 15. Aéronef comprenant au moins un turboréacteur selon la revendication 14.1/5EFFICACITE TRAITEMENTFREQUENCE (Hzl
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