FR3136259A1 - Panneau acoustique pour une turbomachine d’aeronef, procede et installation associes - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un panneau acoustique (9) pour une turbomachine (1) d’aéronef, le panneau acoustique (9) comprenant : - une première peau (10) formée d’un premier matériau composite présentant une première matrice polymérique et des fibres de renfort noyées dans la matrice, - une seconde peau (11) formée d’un second matériau composite présentant une seconde matrice polymérique thermoplastique et des fibres de renfort noyées dans la seconde matrice, et - une âme (12) présentant une structure en nid d’abeilles, l’âme (12) étant agencée entre la première peau (10) et la seconde peau (11), caractérisé en ce que la seconde peau (11) comprend des trous (11a) présentant un diamètre inférieur à 1 mm. Figure d’abrégé : Figure 2
Description
L’invention concerne le domaine des panneaux acoustiques pour les turbomachines d’aéronef, et en particulier pour les nacelles de turbomachine d’aéronef.
L’invention concerne également le domaine de la fabrication de ces panneaux acoustiques.
Une turbomachine d’aéronef comprend par exemple, d’amont en aval dans le sens d’écoulement des gaz le long d’un axe longitudinal, une soufflante, un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression et une tuyère d’échappement des gaz.
La soufflante permet l’aspiration d’un flux d’air se divisant en un flux primaire et un flux secondaire. Le flux primaire traverse une veine primaire de la turbomachine tandis que le flux secondaire est dirigé vers une veine secondaire entourant la veine primaire.
Le flux primaire est comprimé au sein des compresseurs. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brulé au sein de la chambre de combustion. Les gaz issus de la combustion traversent les turbines puis s’échappent au travers de la tuyère dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion.
La soufflante comprend typiquement un disque mobile en rotation autour de l’axe longitudinal et des pales montées sur le disque. Les pales sont entourées par un carter de soufflante centré sur l’axe longitudinal et destiné à retenir les pales en cas d’endommagement par exemple des pales.
Le carter de soufflante est typiquement entouré d’une nacelle qui permet de protéger la soufflante. Une telle soufflante est dite carénée par opposition aux soufflantes non carénées dont les pales ne sont pas entourées par un carter.
Les turbomachines, et notamment les soufflantes, sont une source de pollution sonore importante et il existe une forte demande visant à réduire ce type de pollution. A cet effet, il a été proposé d’équiper les nacelles de panneaux acoustiques afin de réduire le bruit généré par les soufflantes de turbomachines.
Un panneau acoustique comprend typiquement une structure en sandwich comprenant des première et seconde peaux, et entre lesquelles est agencée une âme présentant une structure en nid d’abeilles destinée à absorber les ondes sonores. La première peau est fixée au carter de la soufflante et la seconde peau est en contact avec le flux secondaire. La seconde peau présente typiquement des trous permettant aux ondes sonores de se propager dans l’âme au travers de laquelle elles sont absorbées. Les trous formés dans la seconde peau présentent généralement un diamètre supérieur à 1 mm.
Bien que réduisant significativement la pollution sonore générée par la turbomachine, ce type de panneau acoustique ne donne pas entière satisfaction. En effet, la seconde peau est la peau radialement interne c’est-à-dire la plus proche radialement de l’axe longitudinal et la première peau est la peau radialement externe c’est-à-dire la plus éloignée radialement de l’axe longitudinal. La seconde peau est donc au contact du flux d’air secondaire et constitue un facteur de la performance aérodynamique de la turbomachine. Les trous pratiqués dans cette seconde peau ont tendance à augmenter la trainée et à réduire les performances aérodynamiques de la turbomachine. Cependant, ces trous sont nécessaires au passage des ondes sonores dans le panneau acoustique pour leur absorption. Ainsi, à l’heure actuelle, la réduction du bruit est réalisée au détriment des performances aérodynamiques de la turbomachine.
Il existe donc un besoin de fournir un panneau acoustique pour une turbomachine d’aéronef qui présente de bonnes performances d’isolation acoustique tout en minimisant la trainée afin de préserver les performances aérodynamiques de la turbomachine.
A cet effet, l’invention propose un panneau acoustique pour une turbomachine d’aéronef, le panneau acoustique comprenant :
- une première peau formée d’un premier matériau composite présentant une première matrice polymérique et des fibres de renfort noyées dans la matrice,
- une seconde peau formée d’un second matériau composite présentant une seconde matrice polymérique thermoplastique et des fibres de renfort noyées dans la seconde matrice, et
- une âme présentant une structure en nid d’abeilles, l’âme étant agencée entre la première peau et la seconde peau.
Le panneau acoustique est remarquable en ce que la seconde peau comprend des trous présentant un diamètre inférieur à 1 mm.
Selon l’invention, le panneau acoustique comprend une seconde peau présentant des trous de diamètre inférieur à 1 mm.
Il a été constaté qu’une seconde peau présentant des trous avec un tel diamètre réduisait de manière significative la trainée aérodynamique de la turbomachine sans impacter la qualité d’isolation acoustique du panneau acoustique. Grâce à l’invention, il est donc possible de réduire les pollutions sonores de la turbomachine tout en préservant les performances aérodynamiques de la turbomachine.
En outre, selon l’invention, la seconde peau est réalisée en matériau composite à matrice polymérique thermoplastique. La matrice polymérique permet de pratiquer les trous de diamètre inférieur à 1 mm sans dégrader la seconde peau. En effet, il a été constaté que certains procédés de perçage permettant de réaliser des trous de faibles diamètres n’étaient pas compatibles avec tous les matériaux. Par exemple, la réalisation des trous par perçage laser nécessite la mise en œuvre d’une matrice résistant à des températures allant au-delà de 300°C. Les matrices polymérique de type thermodurcissable ne résistent pas à de telles températures et la réalisation des trous de diamètre inférieur à 1 mm sur de telles matrices a tendance à dégrader la seconde peau autour de la zone de perçage réduisant la qualité du panneau acoustique.
Grâce à l’invention, il est donc possible de fournir un panneau acoustique présentant de bonnes propriétés acoustiques et aérodynamiques.
Le panneau acoustique selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- le diamètre des trous est compris entre 0,1 mm et 0,8 mm, préférentiellement entre 0,3 mm et 0,8 mm,
- la seconde peau présente une épaisseur inférieure à 1 mm, avantageusement comprise entre 0,5 mm et 0,8 mm,
- la seconde matrice polymérique présente une température de fusion supérieure à 300°C, préférentiellement supérieure à 400°C,
- un revêtement comprenant une couche comprenant un matériau céramique, la première peau étant agencée entre le revêtement et l’âme,
- le revêtement comprend en outre une couche additionnelle en fibres de verre, agencée entre la couche et la première peau,
- la couche additionnelle comprend une première sous couche en fibres de verre non tissées et une seconde sous couche en fibre de verre tissées,
- un raidisseur,
- le raidisseur comprend un cadre comprenant des parois agencées sur des bords de la seconde peau et/ou des plots agencés sur la seconde peau.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un panneau acoustique selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- (100) former la seconde peau par placement automatique de fibres,
- (102) réaliser les trous sur la seconde peau,
- (104) former l’âme par fabrication additive sur la seconde peau, et
- (106) former la première peau par fabrication additive sur l’âme.
Le procédé peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- les trous sont réalisés par perçage laser,
- (108) déposer par projection thermique la couche du revêtement sur la première peau.
L’invention concerne également une installation pour la fabrication d’un panneau acoustique selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, comprenant :
- un premier poste de fabrication de la seconde peau comprenant :
- un dérouleur de bandes comprenant les fibres imprégnées dans la matrice polymérique thermoplastique,
- un galet de compactage des bandes,
- un dispositif de chauffage des bandes, et
- un organe de perçage de la seconde peau,
- un second poste de fabrication de l’âme et de la première peau comprenant un dispositif de fabrication additive.
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la est une représentation schématique en coupe longitudinale d’une turbomachine d’aéronef,
la est une représentation schématique en perspective d’un panneau acoustique selon l’invention,
la est une représentation schématique en perspective d’un exemple de réalisation de l’âme du panneau acoustique,
la est un schéma synoptique d’un procédé de fabrication d’un panneau acoustique selon l’invention,
la est une représentation schématique d’une installation pour la fabrication d’un panneau acoustique selon l’invention,
la est une représentation schématique partielle d’un poste de fabrication de la seconde peau.
Un exemple de turbomachine 1 pour un aéronef est représenté sur la . La turbomachine 1 s’étend autour et le long d’un axe longitudinal X.
Dans la présente demande, les termes « amont », « aval », « axial », « axialement », sont définis par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine suivant l’axe longitudinal X.
Les termes « radial », « radialement », « interne », « intérieur », « externe », « extérieur », « extérieurement », sont définis par rapport à un axe radial Z qui est perpendiculaire à l’axe longitudinal X et par rapport à l’éloignement de l’axe longitudinal X le long de l’axe radial Z.
La turbomachine 1 comprend d’amont en aval, une soufflante 2, au moins un compresseur tel qu’un compresseur basse pression 3 et un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, au moins une turbine 6 telle qu’une turbine haute pression et une turbine basse pression, et une tuyère.
La soufflante 2 permet l’aspiration d’un flux d’air se divisant en un flux primaire F1 et un flux secondaire F2. Le flux primaire F1 traverse le moteur de la turbomachine 1 tandis que le flux secondaire F2 est dirigé vers une veine secondaire.
Le flux primaire F1 est comprimé au sein du compresseur basse pression 3 puis du compresseur haute pression 4. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brulé au sein de la chambre de combustion 5. Les gaz formés par la combustion traversent les turbines haute pression et basse pression. Les gaz s’échappent enfin au travers de la tuyère dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion.
La soufflante 2 comprend un disque mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X et des pales 7 montées sur le disque. Les pales 7 s’étendent radialement du disque. Les pales 7 sont entourées par un carter 8. Le carter 8 est centré sur l’axe longitudinal X. En outre, une nacelle (non représentée) est agencée autour du carter 8, de manière coaxiale et fixée à ce dernier.
Afin de réduire les pollutions sonores générées par la turbomachine 1, la turbomachine 1 comprend en outre au moins un panneau acoustique 9 fixé à l’intérieur du carter 8. Généralement, plusieurs panneaux acoustiques 9 sont fixés à l’intérieur du carter 8. Les panneaux acoustiques 9 présentent une forme complexe qui permet de s’adapter à la forme du carter 8. Chaque panneau acoustique 9 s’étend par exemple sur un secteur angulaire.
Chaque panneau acoustique 9 est apte à absorber une énergie acoustique sur une plage de fréquence comprise entre 100 Hz et 1500 Hz.
Chaque panneau acoustique 9 forme avantageusement une pièce monolithique.
En référence à la , chaque panneau acoustique 9 présente une épaisseur e comprise entre 10 mm et 50 mm. Une telle épaisseur confère une bonne isolation acoustique sans augmenter la trainée. Chaque panneau acoustique 9 présente une structure en sandwich. Chaque panneau acoustique 9 comprend une première peau 10, une seconde peau 11 et une âme 12 agencée entre la première peau 10 et la seconde peau 11. La seconde peau 11 et la première peau 10 sont avantageusement sensiblement parallèles.
Lorsque le panneau acoustique 9 est monté dans le carter 8, la première peau 10 est située à l’extérieur de la seconde peau 11. La seconde peau 11 forme avantageusement la peau la plus interne.
La première peau 10 est formée d’un premier matériau composite présentant une première matrice polymérique et des fibres de renfort noyées dans la matrice. Le matériau polymérique de la première matrice est par exemple choisi parmi les thermoplastiques tels que les polyoléfines par exemple un polyéthylène, un polypropylène ou les thermodurcissables tels que les époxydes.
Les fibres de renfort sont par exemple choisies parmi les fibres de carbone, de verre, de polyamide.
Les fibres de carbone sont par exemple des fibres de polyaryléthercétone (PAEK) telle qu'une polyéthercétone (PEK), une polyétheréthercétone (PEEK) ou une polyéthercétonecétone (ou PEKK) ou encore des fibres de polyacrylonitrile (PAN) telles que les fibres HexTow® AS4, AS7 ou IM7 commercialisées par la société Hexcel.
Avantageusement, les fibres sont des fibres continues, c'est-à-dire des mèches constituées d'ensembles de filaments continus parallèles ou retordus.
Avantageusement, les fibres sont des fibres à haute résistance et/ou à module intermédiaire, par exemple un module compris entre 200 GPa et 250 GPa.
La première peau 10 présente par exemple une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 2 mm, préférentiellement entre 0.8 mm et 2 mm.
La première peau 10 est avantageusement réalisée par fabrication additive.
La seconde peau 11 est formée d’un second matériau composite. Le second matériau composite comprend une seconde matrice polymérique choisie parmi les thermoplastiques et des fibres de renfort noyées dans la seconde matrice.
Le matériau thermoplastique de la seconde matrice peut être identique ou différent du thermoplastique de la première matrice polymérique. Le thermoplastique de la seconde matrice est par exemple choisi parmi les polyoléfines telles qu’un polyéthylène, un polypropylène ou les polymères fluorés ou les polyamides ou les polyaryléthercétones tels qu’un polyétheréthercétone (PEEK).
Avantageusement, la seconde matrice présente une température de fusion supérieure à 300°C, préférentiellement supérieure à 400°C et encore plus préférentiellement comprise entre 400°C et 500°C, préférentiellement entre 420°C et 480°C.
Les fibres de renfort sont par exemple choisies parmi les fibres de carbone, de verre, de polyamide.
Les fibres de carbone sont par exemple des fibres de polyaryléthercétone (PAEK) telle qu'une polyéthercétone (PEK), une polyétheréthercétone (PEEK) ou une polyéther-cétonecétone (ou PEKK) ou encore des fibres de polyacrylonitrile (PAN) telles que les fibres HexTow® AS4, AS7 ou IM7 commercialisées par la société Hexcel.
Avantageusement, les fibres sont des fibres continues, c'est-à-dire des mèches constituées d'ensembles de filaments continus parallèles ou retordus.
Avantageusement, les fibres sont des fibres à haute résistance et/ou à module intermédiaire, par exemple un module compris entre 200 GPa et 250 GPa.
Les fibres de renfort peuvent être identiques ou différentes des fibres de renfort de la première peau 10.
La seconde peau 11 est formée par la méthode de placement automatique de fibres. Ceci permet une fabrication automatisée de la seconde peau 11.
La seconde peau 11 présente des trous 11a. Les trous 11a sont traversant. Ils traversent ainsi la seconde peau 11 dans toute son épaisseur. Selon l’invention, les trous 11a présentent un diamètre inférieur à 1 mm, et avantageusement compris entre 0.1 mm et 0.8 mm et encore plus avantageusement entre 0.3 mm et 0.8 mm. Un tel diamètre des trous 11a permet de réduire la trainée aérodynamique de la turbomachine 1. En effet, la seconde peau 11 est au contact du flux secondaire F2 et sa présence entraine une trainée aérodynamique réduisant les performances de la turbomachine 1. Il a été constaté que des trous 11a de telles dimensions permettent de réduire considérablement cette trainée.
Les trous 11a présentent une section par exemple circulaire.
Les trous 11a sont réalisés par perçage laser ou par perçage mécanique. Le perçage laser présente l’avantage de permettre la réalisation de trous de diamètre inférieur à 1 mm sur la seconde peau 11 mise en forme et de manière automatisée réduisant ainsi considérablement le temps et les coûts de fabrication du panneau acoustique 9. Aussi, la seconde matrice étant en thermoplastique, le perçage laser ne dégrade pas la seconde peau 11 contrairement aux matériaux thermodurcissables qui ne résistent pas aux températures mises en œuvre lors du perçage laser.
Avantageusement, la seconde peau 11 présente une épaisseur inférieure à 1 mm, avantageusement comprise entre 0.5 mm et 0.8 mm.
L’âme 12 est agencée entre la première peau 10 et la seconde peau 11. L’âme 12 présente une structure en nid d’abeilles. L’âme 12 comprend notamment des cellules alvéolaires 12a. Chaque cellule alvéolaire 12a présente par exemple une section hexagonale ou triangulaire. La section des cellules alvéolaires 12a peut différer d’une cellule alvéolaire 12a à l’autre. Chaque cellule alvéolaire 12a est creuse et présente une cavité interne 12b qui communique avec au moins un trou 11a. Ceci permet à chaque cellule alvéolaire 12a d’absorber une partie de l’énergie acoustique émise par la soufflante 2.
Avantageusement, l’âme 12 comprend une superposition de cellules alvéolaires 12a. L’âme 12 comprend par exemple une première nappe de cellules alvéolaires 12a et une seconde nappe de cellules alvéolaires 12a (non représentées). Les première et seconde nappes sont séparées par un septum. Dans le présent domaine technique, un septum est une membrane perforée qui est transparente à certaines gammes de fréquences et imperméable à d'autres gammes de fréquences. Une telle configuration de l’âme 12 permet au panneau acoustique 9 d’absorber l’énergie sonore dans un domaine de fréquence plus large. En effet, la première nappe permet d’absorber l’énergie sonore dans une première gamme de fréquence tandis que la seconde nappe permet d’absorber l’énergie sonore dans une autre gamme de fréquence. Par ailleurs, grâce au diamètre des trous 11a, il est possible d’augmenter la hauteur du panneau acoustique 9 pour une absorption de l’énergie acoustique dans une large gamme de fréquences sans augmenter la trainée. En effet, de manière générale, plus la hauteur du panneau est grande, plus la trainée aérodynamique est importante.
L’âme 12 est par exemple réalisée en un matériau métallique tel que de l’aluminium ou en matériau polymérique ou composite. L’âme 12 est par exemple réalisée dans le même matériau que la première peau 10.
L’âme 12 est avantageusement réalisée par fabrication additive directement sur la seconde peau 11. Ainsi, la fabrication du panneau acoustique 9 selon l’invention peut être entièrement automatisée sans étape manuelle d’assemblage.
En référence à la , de manière avantageuse, le panneau acoustique 9 comprend un raidisseur et préférentiellement une pluralité de raidisseurs. Les raidisseurs permettent de rigidifier le panneau acoustique 9. Ceci permet de limiter les risques d’effondrement du panneau acoustique 9.
Les raidisseurs comprennent par exemple un cadre 13 et/ou des plots 14.
Avantageusement, le cadre 13 est agencé sur la seconde peau 11 . Le cadre 13 présente par exemple une forme carrée ou rectangulaire. Le cadre 13 comprend des parois 13a agencées sur des bords, et avantageusement les quatre bords de la seconde peau 11 et des entretoises 13b agencées à l’intérieur des parois 13a. Le cadre 13 présente par exemple une hauteur sensiblement égale à la hauteur des cellules alvéolaires 12a.
Les plots 14 sont agencés sur la seconde peau 11 et entre les cellules alvéolaires 12a. Les plots 14 présentent par exemple une section circulaire. La hauteur des plots 14 est avantageusement égale à la hauteur des cellules alvéolaires 12a. Les plots 14 présentent par exemple un alésage interne. Ainsi, en plus de donner de la raideur au panneau acoustique 9, les plots 14 permettent la fixation du panneau acoustique 9 au carter 8 par l’intermédiaire de vis de fixation (non représentées) traversant les plots 14 et fixées au carter 8.
De manière préférée, le panneau acoustique 9 comprend en outre un revêtement 15 agencé sur la première peau 10. La première peau 10 est ainsi agencée entre l’âme 12 et le revêtement 15. Le revêtement 15 comprend une couche 15a comprenant un matériau céramique et préférentiellement comprenant majoritairement un matériau céramique et encore plus préférentiellement consistant en un matériau céramique. Le matériau céramique comprend par exemple de la zyrcone yttriée, de la silice, de l’alumine. La couche 15a permet d’améliorer la résistance au feu du panneau acoustique 9 ainsi que son isolation thermique.
La couche 15a est par exemple déposée par projection thermique.
Afin d’améliorer encore le caractère isolant du revêtement 15, ce dernier comprend en outre une couche additionnelle en fibres de verre. La couche additionnelle est agencée entre la couche 15a en matériau céramique et la première peau 10.
La couche additionnelle comprend par exemple une première sous couche 15b par exemple en fibres de verre non tissées et une seconde sous couche 15c par exemple en fibre de verre tissées ou en thermoplastique pour favoriser l’accroche à la première peau 10. La seconde sous-couche 15c est agencée entre la première sous-couche 15b et la première peau 10. La seconde sous-couche 15c est par exemple appliquée par traitement de surface par voie humide tel que par trempage ou aspersion.
Le revêtement 15 présente par exemple une épaisseur comprise entre 0,2 mm et 5 mm.
Un procédé de fabrication du panneau acoustique 9 va maintenant être décrit en référence à la . Le procédé comprend une première étape 100 de formation de la seconde peau 11 par placement automatique de fibres. Durant cette première étape 100, plusieurs bandes 210 de fibres pré imprégnées sont déposées sur un support 220. Les bandes 210 sont ensuite compactées et chauffées pour favoriser l’adhésion des bandes 210 entre elles. La température de chauffage des bandes 210 est comprise entre 400 °C et 500°C, préférentiellement entre 400°C et 450°C, encore plus préférentiellement de 420°C.
Ensuite, dans une deuxième étape 102, les trous 11a sont réalisés sur la seconde peau 11. Durant cette deuxième étape 102, la seconde peau 11 est percée par perçage mécanique ou laser.
Le perçage laser est particulièrement avantageux en ce qu’il permet de réaliser des trous de faibles diamètres sur la seconde peau 11 mise en forme sans dégradation de la seconde peau 11 dont la matrice est en matériau polymère thermoplastique.
Le perçage laser est par exemple réalisé par un laser. Le laser est par exemple un laser de puissance à impulsion courte ou ultra-courte. Le laser génère avantageusement un rayonnement de longueur d’onde comprise entre 1 nm et 1 mm. Le rayonnement généré est donc dans le domaine de l’infrarouge, du visible ou de l’ultraviolet.
Puis, dans une troisième étape 104, l’âme 12 est formée par fabrication additive sur la seconde peau 11. L’âme 12 est donc directement formée sur la seconde peau 11. Aucune étape d’assemblage supplémentaire n’est donc nécessaire. L’âme 12 est par exemple formée par la technique de dépôt de filament fondu (connue sous l’acronyme FFF pour « Fused Filament Fabrication » en langue anglaise).
Puis, dans une quatrième étape 106, la première peau 10 est formée par fabrication additive sur l’âme 12. La première peau 10 est donc directement formée sur l’âme 12. Aucune étape d’assemblage supplémentaire n’est donc nécessaire. La première peau 10 est par exemple formée par la technique de dépôt de filament fondu (connue sous l’acronyme FFF pour « Fused Filament Fabrication » en langue anglaise).
Ensuite, dans une cinquième étape 108 optionnelle, le revêtement 15 est déposé sur la première peau 10. Dans une première sous étape, la couche additionnelle est déposée sur la première peau 10 puis la couche 15a en céramique est déposée par projection thermique.
Enfin, dans une sixième étape 110 de finition optionnelle, le panneau acoustique 9 est usiné.
Selon l’invention, le procédé de fabrication du panneau acoustique 9 est entièrement automatisé ce qui permet de réduire le temps de fabrication du panneau acoustique 9 et de réduire considérablement les coûts. Par ailleurs, la qualité des trous 11a en termes de forme et de dimensions grâce à la méthode de perçage laser permet de fournir un panneau acoustique 9 présentant des performances acoustiques remarquables tout en présentant une faible trainée.
Une installation pour la fabrication du panneau acoustique 9 va maintenant être décrite en référence aux figures 5 et 6.
L’installation comprend un premier poste 200 de fabrication de la seconde peau 11 et un second poste 300 de fabrication de l’âme 12 et de la première peau 10.
Le premier poste 200 est par exemple représenté sur la . Le premier poste 200 comprend un dérouleur 230 des bandes 210 de fibres pré imprégnées dans la seconde matrice polymérique thermoplastique. Le dérouleur 230 permet de déposer les bandes 210 sur le support 220.
Le premier poste 200 comprend en outre un galet de compactage 240. Le galet de compactage 240 permet d’appliquer une pression sur les bandes 210 déposées sur le support 220 afin de favoriser l’adhésion entre les bandes 210. Le galet de compactage 240 est mobile en translation le long des bandes 210 selon une direction D1. Ceci permet d’appliquer une pression sur toute la longueur des bandes 210 pour favoriser l’adhésion des bandes 210 entre elles sur toute leurs longueurs.
Le premier poste 200 comprend en outre un dispositif de chauffage 250 des bandes 210. Le dispositif de chauffage 250 permet de chauffer les bandes 210 au fur et à mesure de leur dépôt sur le support 220. Ceci permet de favoriser l’adhésion des bandes 210 entre elles par fusion de la matrice thermoplastique. La combinaison de la pression et de la température favorise donc l’adhésion des bandes entre elles. La température de chauffage est comprise entre 400 °C et 500°C, préférentiellement entre 400°C et 450°C, encore plus préférentiellement de 420°C. Le dispositif de chauffage 250 est par exemple un laser tel qu’un laser infrarouge.
Le premier poste 200 comprend en outre un organe de perçage 260 de la seconde peau 11. L’organe de perçage 260 est par exemple un laser ou un perceur mécanique. Le laser est par exemple un laser de puissance à impulsion courte ou ultra-courte. Le laser génère avantageusement un rayonnement de longueur d’onde comprise entre 1 nm et 1 mm. Le rayonnement généré est donc dans le domaine de l’infrarouge, du visible ou de d’ultraviolet.
Le second poste 300 de fabrication de l’âme 12 et de la première peau 11 comprend un dispositif de fabrication additive (non représenté). Le dispositif de fabrication additive comprend par exemple un premier distributeur de filaments, une première extrudeuse, et un plateau de dépôt des filaments fondus. Selon un autre exemple de réalisation et notamment lorsque l’âme 12 et la première peau 10 sont fabriquées à partir de matériaux distincts, le dispositif de fabrication additive comprend en outre un second distributeur de filaments et une seconde extrudeuse.
L’installation peut comprendre en outre un troisième poste 400 de fabrication du revêtement 15. Le troisième poste 400 comprend un dispositif de projection thermique. Le dispositif de projection thermique comprend par exemple une torche permettant la projection d’une poudre comprenant un matériau céramique et préférentiellement majoritairement céramique, via un gaz vecteur.
L’installation selon l’invention permet donc une fabrication en ligne du panneau acoustique 9 sans intervention manuelle.
Claims (13)
- Panneau acoustique (9) pour une turbomachine (1) d’aéronef, le panneau acoustique (9) comprenant :
- une première peau (10) formée d’un premier matériau composite présentant une première matrice polymérique et des fibres de renfort noyées dans la matrice,
- une seconde peau (11) formée d’un second matériau composite présentant une seconde matrice polymérique thermoplastique et des fibres de renfort noyées dans la seconde matrice, et
- une âme (12) présentant une structure en nid d’abeilles, l’âme (12) étant agencée entre la première peau (10) et la seconde peau (11),
caractérisé en ce que la seconde peau (11) comprend des trous (11a) présentant un diamètre inférieur à 1 mm. - Panneau acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le diamètre des trous (11a) est compris entre 0,1 mm et 0,8 mm, préférentiellement entre 0,3 mm et 0,8 mm.
- Panneau acoustique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde peau (11) présente une épaisseur inférieure à 1 mm, avantageusement comprise entre 0,5 mm et 0,8 mm.
- Panneau acoustique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde matrice polymérique présente une température de fusion supérieure à 300°C, préférentiellement supérieure à 400°C.
- Panneau acoustique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un revêtement (15) comprenant une couche (15a) comprenant un matériau céramique, la première peau (10) étant agencée entre le revêtement (15) et l’âme (12).
- Panneau acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le revêtement (15) comprend en outre une couche additionnelle en fibres de verre, agencée entre la couche (15a) et la première peau (10).
- Panneau acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche additionnelle comprend une première sous couche (15b) en fibres de verre non tissées et une seconde sous couche (15c) en fibre de verre tissées.
- Panneau acoustique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un raidisseur.
- Panneau acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le raidisseur comprend un cadre (13) comprenant des parois (13a) agencées sur des bords de la seconde peau (11) et/ou des plots (14) agencés sur la seconde peau (11).
- Procédé de fabrication d’un panneau acoustique (9) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- (100) former la seconde peau (11) par placement automatique de fibres,
- (102) réaliser les trous (11a) sur la seconde peau (11),
- (104) former l’âme (12) par fabrication additive sur la seconde peau (11), et
- (106) former la première peau (10) par fabrication additive sur l’âme (12). - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les trous (11a) sont réalisés par perçage laser.
- Procédé selon l’une des revendications 10 ou 11, le panneau acoustique (9) étant tel que décrit à l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre l’étape suivante :
- (108) déposer par projection thermique la couche (15a) du revêtement (15) sur la première peau (10). - Installation pour la fabrication d’un panneau acoustique (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant :
- un premier poste (200) de fabrication de la seconde peau (11) comprenant :
un dérouleur (230) de bandes (210) comprenant les fibres imprégnées dans la seconde matrice polymérique thermoplastique,
un galet (240) de compactage des bandes (210),
un dispositif de chauffage (250) des bandes (210), et
un organe de perçage (260) de la seconde peau (11),
- un second poste (300) de fabrication de l’âme (12) et de la première peau (10) comprenant un dispositif de fabrication additive.
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Citations (4)
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| US20190337632A1 (en) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | Rohr, Inc. | Aircraft propulsion system assembly including one or more acoustic panels |
| US20210324794A1 (en) * | 2018-08-08 | 2021-10-21 | General Electric Company | Acoustic cores with sound-attenuating protuberances |
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2022
- 2022-06-03 FR FR2205369A patent/FR3136259A1/fr active Pending
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2023
- 2023-06-01 WO PCT/FR2023/050766 patent/WO2023233109A1/fr unknown
Patent Citations (4)
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| WO2023233109A1 (fr) | 2023-12-07 |
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