WO2001048734A1 - Procede de fabrication d'un panneau d'attenuation acoustique a couche resistive a propriete structurale et panneau ainsi obtenu - Google Patents

Procede de fabrication d'un panneau d'attenuation acoustique a couche resistive a propriete structurale et panneau ainsi obtenu Download PDF

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WO2001048734A1
WO2001048734A1 PCT/FR2000/003648 FR0003648W WO0148734A1 WO 2001048734 A1 WO2001048734 A1 WO 2001048734A1 FR 0003648 W FR0003648 W FR 0003648W WO 0148734 A1 WO0148734 A1 WO 0148734A1
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WO
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acoustic
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structural property
panel
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PCT/FR2000/003648
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Robert Andre
Alain Porte
Hervé Batard
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Airbus France
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    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1052—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing
    • Y10T156/1056—Perforating lamina

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic attenuation panel more particularly intended for the at least partial absorption of sound energy from gas flows at high speed.
  • the invention will be described in its application to the production of noise attenuation panels generated in particular by aircraft turbine engines, in certain locations of the nacelle, for example at the entrance and at the exit of the fan channel, but it is understood that the invention is capable of applications in any other environment where it is necessary or desirable to use a structure of the panel type combining lightness, high mechanical strength and acoustic properties.
  • the panel according to the invention is of the well known type consisting of a sandwich comprising a honeycomb structure of the honeycomb type flanked, aerodynamic vein side, an acoustically resistive layer and, on the opposite side, a rear reflector.
  • the honeycomb structure may be simple, that is to say with a single resonator or with a monolayer honeycomb core, or else multiple, that is to say with superimposed resonators or with honeycomb core formed by several superimposed layers separated or not by septa.
  • the acoustically resistive layer has a dissipative role. When the sound wave passes through it, viscous effects occur which partially transform acoustic energy into heat. The alveolar structure behind the resistive layer traps this sound wave thanks to the cells which behave like waveguides perpendicular to the surface of said layer, the wave reflecting on the rear reflector of the panel.
  • such a panel must, because of its environment, withstand severe conditions of use. In particular, it must not present any risk of delamination of the resistive layer even in the presence of a high vacuum and must be resistant to erosion or abrasion as well as to corrosion, have good electrical conductivity and be able to absorb the energy of a mechanical impact.
  • Such a panel must also and of course have sufficient structural properties to in particular receive and transfer the aerodynamic, inertial forces and those related to the maintenance of the nacelle, towards the structural nacelle / engine connections.
  • the surface condition of the resistive layer must finally meet the aerodynamic requirements of the environment.
  • Such a panel comprises a honeycomb flanked, on one side, by an acoustic resistive layer constituted by a rigid and thin lattice of composite material and, on the other side, by a reflector.
  • Such a structure has the advantage of good control of the percentage of open area of the resistive layer because said lattice is formed of orthogonal wicks of fibers, for example carbon, delimiting between them openings the size of which can be adjusted during process of impregnating the fibers with the aid of a thermosetting resin and then hardening of the resin, the fabric being subjected to shaping under pressure and at temperature in order to obtain said rigid and thin lattice.
  • the resistive layer thus obtained also has good structural strength and finally has the advantage of being a monolayer component.
  • This resistive layer has a high acoustic non-linearity which means that its surface impedance varies significantly with the acoustic level.
  • the grazing flow will produce a phenomenon of narrowing of the air passage sections in the holes.
  • the acoustic resistance of this layer will also depend on the speed of this grazing flow.
  • the resistive layer offers a frequency window of limited efficiency, as well as a low resistance to erosion.
  • the resistive layer is formed of two components, namely, a structural layer, on the honeycomb side, and a microporous layer on the surface.
  • the structural layer is formed from a fabric of relatively wide mesh carbon fibers defining an opening rate of approximately 30% of the total surface of the layer.
  • the surface microporous layer is a fine mesh fabric of mineral or synthetic fibers or a metallic fabric, acting as an acoustic damper.
  • such a structure has the major drawback of an additional assembly penalizing in time and cost, due to the two-component nature of the resistive layer. If the increased assembly constraints of this structure are not well controlled, there are risks of acoustic non-uniformity, as well as delamination of the resistive layer.
  • the panel comprises a resistive layer on the surface, two superposed honeycombs separated by a resistive layer, called a septum, generally microporous and a reflector.
  • an acoustic attenuation panel formed of a sandwich comprising a honeycomb structure flanked, on one side, by a reflector and, on the other side, by a fabric. metal itself covered with a perforated metal sheet.
  • the metal sheet is first prepared and then pierced before being put in place and shaped on the assembly, produced in addition, of the honeycomb structure, the reflector and the metallic fabric.
  • the shaping of the pre-perforated sheet will cause local deformations of parts of the sheet and therefore holes located in these parts. These deformations are capable of appreciably modifying the area of the holes and therefore the local porosity rate of the perforated sheet, thus causing inhomogeneity of the porosity of the sheet, detrimental to its effectiveness in terms of acoustic attenuation. Furthermore, such shaping is difficult because the sheet is relatively rigid.
  • the invention aims to overcome the various drawbacks of these known techniques by proposing a method of manufacturing an acoustic attenuation panel of the type with a honeycomb structure flanked, on the one hand, by a reflector and, on the other hand, by an acoustically resistive layer with two components respectively with acoustic property and with structural property, making it possible to obtain panels with complex shape in particular with evolving curvatures which can be significant and in particular monoblock panels of generally annular shape with or without splint, such as those intended at the entrances and nacelle fan channel outlet, having both very good mechanical properties and optimal acoustic properties.
  • the subject of the invention is a method of manufacturing an acoustic attenuation panel comprising a honeycomb structure flanked, on the one hand, by a reflector and, on the other hand, by an acoustically resistive layer with two components respectively with acoustic property and with structural property, characterized in that it consists: in placing on a mold of a shape suitable for the panel to obtain a layer with structural property consisting of wires pre-impregnated with a thermoplastic resin or thermosetting, by draping, coiling or wrapping, so that said layer has an open surface rate of the order of 30% of the total surface of the exposed surface, to be placed over the layer with structural property a layer with an acoustic property made up of a microporous fabric and with a thickness of the order of a tenth of that of the layer with a structural property, then putting in place lveolar and the reflector with optionally the addition of an adhesive between components, - at least one autoclave cooking step being
  • the method of the invention makes it possible to obtain an acoustically resistive layer with remarkable acoustic and structural properties, in particular the efficiency of the acoustic attenuation due to the very good homogeneity of the porosity rate of said acoustically resistive layer, which can be defined precisely.
  • said layer with structural property is given the porosity required by the choice of the spacing of the threads for weaving, in the case of a fabric, the flexibility of the latter allowing it to match the shapes. of the mold without substantial deformation of the mesh of the fabric.
  • said layer with structural property is given the porosity required by piercing said layer after baking in an autoclave.
  • the drilling is carried out to precise diameters and in a shaped and rigid part, the control of the porosity is perfectly ensured.
  • the layer with structural property consists of several layers of crossed wires, the layers being on either side of the layer with acoustic property.
  • the invention also relates to the panels obtained in accordance with the above process.
  • FIG. 1 is a schematic sectional and exploded view of a panel structure obtained according to the method of the invention
  • - Figure 2 is a similar sectional view illustrating another embodiment of the method of the invention
  • FIG. 3 is a partial top view of the structural property layer of the panel of Figure 2;
  • FIGS. 4a to 4e illustrate different stages in the production of a panel of the type of FIG. 1,
  • FIG. 5 is a partial sectional view illustrating a method of bonding the two-component acoustic layer to the cellular structure
  • FIG. 6 is a partial section view illustrating a variant of the method illustrated in FIG. 2.
  • the panel is in one piece, annular without a splice or with a single splice and is produced using a mold symbolized in M in FIG. 1, of shapes and dimensions appropriate to those of the panel to be obtained. and on which the successive layers of the panel will be draped, wound or wrapped.
  • the first of these layers is a layer with a structural property 1 a, on which a layer with acoustic property 1 b will then be put in place, the assembly 1 a-1 b forming the two components of a layer 1 known as acoustically resistive, on which will be placed a honeycomb structure 2, simple as illustrated or multiple as mentioned above.
  • the layer with structural property 1a is formed from wires pre-impregnated with an appropriate thermoplastic or thermosetting resin.
  • yarn is meant yarn, fiber, wicks in the form of a ribbon of square or rectangular section, of carbon, glass, "Kevlar”, or other mineral or organic, natural or synthetic fibers.
  • the acoustic property layer 1b is formed from a very fine fabric of carbon fibers, glass, “Kevlar” or other mineral or organic, natural or synthetic fibers, dry or prepreg.
  • the honeycomb structure 2 is for example a paper of aramid fibers such as that commercially called "NOMEX".
  • the layer with structural property consisting of a fabric draped over the mold M, or by threads deposited by winding or wrapping, is produced, then polymerized by autoclave cooking.
  • This open surface rate is advantageously of the order of 30% of the exposed surface of the layer 1a.
  • the perforations 4 produced for this purpose in the layer 1 a preferably have a ratio of the diameter to the thickness of the layer 1 a greater than 1 to reduce the harmful effects of the acoustic non-linearity.
  • the perforations 4 are produced by various mechanical means, by laser or by electroerosion.
  • the layer 1 a After perforation of the holes 4, the layer 1 a still being in place on the mold M, the layer having an acoustic property 1 b is put in place, with the possible interposition of an adhesive layer 5, then the honeycomb structure 2 is put in place with possible interposition of a second adhesive layer 6 and finally the reflector 3.
  • a second polymerization by autoclave cooking can be carried out after the layers 1b and 5 have been put in place, then a third polymerization by autoclave cooking is carried out after the layers 2 and 3 have been put in place, a crosslinking adhesive being advantageously interposed between the layers 2 and 3. Finally, the mold M is removed to release the finished panel.
  • FIG. 2 is similar to that of FIG. 1, except that the layer with a structural property Ta of the two-component acoustically resistive layer 1 ′ is formed from strands of fibers deposited in a fabric weft, namely warp wicks 7 and weft wicks 8, the mesh thus produced defining passage openings 9 (FIG. 3) rectangular or square, constituting approximately 30% of the surface of the layer a.
  • the layer with a structural property Ta of the two-component acoustically resistive layer 1 ′ is formed from strands of fibers deposited in a fabric weft, namely warp wicks 7 and weft wicks 8, the mesh thus produced defining passage openings 9 (FIG. 3) rectangular or square, constituting approximately 30% of the surface of the layer a.
  • the fibers of the locks 7, 8 can be of the type indicated above, dry or prepreg.
  • the wicks 7, 8 are deposited individually by winding, wrapping or manual deposit or not on a mold (not shown) similar to the mold M of Figure 1. A polymerization is then carried out.
  • the spacing between wicks 7, 8 and the polymerization conditions are defined so as to give the layer 1a the required non-linearity factor.
  • the thickness of the layer with structural property 1a, l ' is of the order of 10 times the thickness of the layer with acoustic property 1b, Tb.
  • the layer with a structural property 1 a may consist of several plies of fabrics of prepreg yarns or of several layers of superimposed coiled prepreg yarns or streamers.
  • the acoustically resistive layers (1, 1 ') of the panels according to the invention although made up of two components, nevertheless have excellent mechanical qualities.
  • the materials of the two components, structural and acoustic are identical and compatible and lend themselves to good bonding and, after polymerization, form a single composite sheet with almost zero risk of delamination, very resistant to erosion and abrasion. , shock and moreover easy to repair.
  • the resistive layers have, due to the precise control of their porosity rate during manufacture, a very good acoustic performance in particular in terms of non-linearity, their impedance not depending on the Mach number of the grazing flow. .
  • the panels according to the invention are also simple and easy to produce.
  • Figures 4a to 4d illustrate an embodiment of a panel of the type of Figure 1, on a mold (not shown) similar to the mold M.
  • the layer of crosslinking adhesive 5 is applied (FIG. 4a), then the acoustic layer is placed
  • the adhesive 6 diffuses well in the porous mass of the layer 1b and the junction between the end edge of the walls of the cells of the honeycomb 2 and the opposite face of the layer 1b is established by constituting good bridging connections at the level of the honeycomb cell bases defining cross-sectional links which increase as one approaches the face of said layer 1b.
  • the invention makes it possible to give the acoustic component (layer 1 b) a very fine thickness, much less than that of the structural layer 1 a.
  • the layer 1 a could have a thickness of one millimeter, while the thickness of the layer 1 b could be reduced to 0.1 millimeters without degrading its acoustic properties.
  • FIG. 4e illustrates an alternative embodiment of the assembly of layers 1 a, 1 b and 2, in which the crosslinking adhesive 5 between the layers
  • the assembly 1 a, 1 b, 2 is thus securely fixed.
  • the only adhesive used (6) is deposited only at the level of the feet of the cells of the honeycomb 2, which limits the obstruction of the passage openings 4 through the structural layer 1a to the only zones facing said cell feet.
  • FIGS. 4a to 4e can be used with the various variants of panel structure described above. This technique makes it possible to easily design and produce acoustic attenuation panels with efficient and homogeneous mechanical characteristics, adapted to various environments, in particular those mentioned above such as the nacelles of turbo-engines.
  • FIG. 5 an alternative embodiment of the holes 4 of the structural layer 1 a has also been illustrated during their perforation, according to which the external outlet of said holes 4 is advantageously flared, by any appropriate means, as shown in 1 1, so as to improve the acoustic linearity.
  • FIG. 6 illustrates another alternative embodiment of the method of the invention according to which the layer with structural property is reinforced.
  • the layer with structural property consists of several layers of crossed prepreg son placed on either side of the layer with acoustic property 1 "b.
  • FIG. 6 On the left-hand side of FIG. 6, there is shown a first distribution of two plies of crossed threads, respectively a ply 13 of warp threads, deposited first on a mold (not shown) similar to the mold M of FIG. 1 and a ply 1 4 of weft threads deposited over the layer 1 "b, that is to say after the latter has been removed.
  • FIG. 6 On the right-hand side of FIG. 6, a second distribution of three plies is shown, namely two plies crossed in a weaving weft 1 5, deposited first on the mold and a third ply 1 6 of threads parallel to the threads of the 'one of the layers of the weft 1 5, deposited over the layer with acoustic property 1 "b.
  • All of the components 1 3, 1 4, 1 5, 1 6, 1 "b thus form an acoustically resistive layer 1" with properties that are both structural and acoustic.
  • This assembly is polymerized under pressure before installation of the other components 2, 3.
  • the spacing of the son of the plies 13, 14, 15, 16 deposited by winding or wrapping determines the rate of porosity of the layer 1 ".

Abstract

L'objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un panneau d'atténuation acoustique comprenant une structure alvéolaire (2) flanquée, d'une part, d'un réflecteur (3) et, d'autre part, d'une couche acoustiquement résistive (1') à deux composants respectivement à propriété acoustique et à propriété structurale, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en place sur un moule de forme appropriée au panneau à obtenir une couche à propriété structurale (1'a) constituée de fils (7, 8) pré-imprégnés d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable, par drapage, bobinage ou banderolage, en sorte que ladite couche présente un taux de surface ouverte de l'ordre de 30 % de la surface totale de la surface exposée, à mettre en place par dessus la couche à propriété structurale une couche à propriété acoustique (1'b) constituée d'un tissu microporeux et d'épaisseur de l'ordre du dixième de celle de la couche à propriété structurale, puis à mettre en place la structure alvéolaire (2) et le réflecteur (3) avec éventuellement adjonction d'un adhésif (5, 6) entre composants, au moins une étape de cuisson en autoclave étant mise en oeuvre à la fin d'au moins une des étapes de mise en place ci-dessus. Application notamment à la fabrication de panneau d'atténuation acoustique de turbomoteurs d'aéronefs.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN PANNEAU D'ATTENUATION ACOUSTIQUE A COUCHE RESISTIVE A PROPRIETE STRUCTURALE ET
PANNEAU AINSI OBTENU
La présente invention a trait à un panneau d'atténuation acoustique plus particulièrement destiné à l'absorption au moins partielle de l'énergie sonore de flux de gaz à grande vitesse.
L'invention sera décrite dans son application à la réalisation de panneaux d'atténuation du bruit engendré notamment par des turbomoteurs d'aéronefs, en certains emplacements de la nacelle, par exemple à l'entrée et à la sortie du canal de fan, mais il est bien entendu que l'invention est susceptible d'applications dans tout autre environnement où s'avère nécessaire ou souhaitable d'utiliser une structure du type panneau alliant légèreté, grande résistance mécanique et propriétés acoustiques.
Le panneau selon l'invention est du type bien connu constitué d'un sandwich comprenant une structure alvéolaire du type nid d'abeilles flanquée, côté veine aérodynamique, d'une couche acoustiquement résistive et, du côté opposé, d'un réflecteur arrière. La structure alvéolaire peut être simple, c'est-à- dire à résonateur unique ou à âme alvéolaire monocouche, ou bien multiple, c'est-à-dire à résonateurs superposés ou à âme alvéolaire formée de plusieurs couches superposées séparées ou non par des septums.
La couche acoustiquement résistive a un rôle dissipatif. Lorsque l'onde sonore la traverse, il se produit des effets visqueux qui transforment partiellement l'énergie acoustique en chaleur. La structure alvéolaire qui se trouve derrière la couche résistive piège cette onde sonore grâce aux cellules qui se comportent comme des guides d'onde perpendiculaires à la surface de ladite couche, l'onde se réfléchissant sur le réflecteur arrière du panneau.
Pour obtenir une bonne atténuation acoustique, il est nécessaire de réunir un certain nombre de conditions dont les principales sont une bonne adéquation de la hauteur des cellules de la structure alvéolaire aux fréquences de l'onde sonore que l'on veut traiter et l'adaptation de l'impédance des couches résistives (septum et face avant) de telle sorte qu'elles produisent un maximum de dissipation aux fréquences d'intérêt.
De plus, il est donc essentiel d'avoir une homogénéité acoustique optimale tant au niveau des couches résistives qu'à celui de la structure alvéolaire.
Par ailleurs, un tel panneau doit, du fait de son environnement, résister à des conditions sévères d'utilisation. En particulier il ne doit pas présenter de risque de délamination de la couche résistive même en présence de forte dépression et doit être résistant à l'érosion ou abrasion ainsi qu'à la corrosion, avoir une bonne conductivité électrique et être apte à absorber l'énergie d'un impact mécanique.
Un tel panneau doit également et bien entendu avoir des propriétés structurales suffisantes pour notamment recevoir et transférer les efforts aérodynamiques, inertiels et ceux liés à la maintenance de la nacelle, vers les liaisons structurales nacelle/moteur.
L'état de surface de la couche résistive doit enfin satisfaire aux exigences aérodynamiques de l'environnement.
Les panneaux d'atténuation acoustique connus, notamment ceux utilisés sur les nacelles de turbomoteurs, répondent avec plus ou moins de bonheur à l'ensemble des exigences ci-dessus.
Parmi ces panneaux, tous constitués sur le même principe d'une structure résonante comprenant une couche avant résistive et une structure alvéolaire fermée par un réflecteur arrière, on peut citer ceux mettant en oeuvre un traitement dit non linéaire à un seul degré de liberté et illustrés par exemple par le brevet européen EP 0 038 746 délivré au nom du Demandeur. Un tel panneau comprend un nid d'abeilles flanqué, d'un côté, d'une couche résistive acoustique constituée d'un treillis rigide et mince en matériau composite et, de l'autre côté, d'un réflecteur.
Une telle structure présente l'avantage d'une bonne maîtrise du pourcentage de surface ouverte de la couche résistive du fait que ledit treillis est formé de mèches orthogonales de fibres par exemple de carbone délimitant entre elles des ouvertures dont on peut régler la taille lors du processus d'imprégnation des fibres à l'aide d'une résine thermodurcissable puis de durcissement de la résine, le tissu étant soumis à une mise en forme sous pression et sous température afin d'obtenir ledit treillis rigide et mince.
La couche résistive ainsi obtenue présente par ailleurs une bonne résistance structurale et présente enfin l'avantage d'être un composant monocouche.
Cependant ses inconvénients sont également substantiels. Cette couche résistive présente une forte non-linéarité acoustique qui fait que son impédance de surface varie de façon significative avec le niveau acoustique.
De plus, pour ce type de couche, l'écoulement rasant va produire un phénomène de rétrécissement des sections de passage de l'air dans les trous. La résistance acoustique de cette couche va également dépendre de la vitesse de cet écoulement rasant.
En outre, la couche résistive offre une fenêtre fréquentielle d'efficacité restreinte, ainsi qu'une faible résistance à l'érosion.
Suivant une autre modalité de traitement dit linéaire, également à simple degré de liberté, illustrée par exemple par le document GB 2 1 30 963, la couche résistive est formée de deux composants, à savoir, une couche structurale, côté nid d'abeilles, et une couche microporeuse en surface.
La couche structurale est formée d'un tissu de fibres de carbone à mailles relativement larges définissant un taux d'ouverture d'environ 30 % de la surface totale de la couche. La couche microporeuse de surface est un tissu à mailles fines de fibres minérales ou synthétiques ou un tissu métallique, faisant office d'amortisseur acoustique. Les avantages d'une telle structure sont la possibilité d'ajustement de la résistance acoustique de la couche résistive en jouant sur les deux composants de cette dernière, la réduction de la non-linéarité acoustique entraînant une dépendance moindre de la résistance acoustique vis-à-vis du niveau acoustique et de la vitesse de l'écoulement tangentiel à la surface de la couche résistive. En outre, on obtient une fenêtre fréquentielle d'efficacité plus large en comparaison avec la solution technique précédente.
Par contre, une telle structure présente l'inconvénient majeur d'un assemblage supplémentaire pénalisant en temps et en coût, du fait du caractère bi-composant de la couche résistive. Si les contraintes accrues d'assemblage de cette structure ne sont pas bien maîtrisées, il y a des risques d'inhomogénéité acoustique, ainsi que de délamination de la couche résistive.
Enfin, il existe également un risque de corrosion de la couche exposée microporeuse imposant des contraintes au niveau du choix des matériaux. Suivant une troisième technique de traitement dite à double degré de liberté, le panneau comprend une couche résistive en surface, deux nids d'abeilles superposés séparés par une couche résistive, dite septum, généralement microporeuse et un réflecteur.
Les avantages de cette structure sont l'obtention d'une fenêtre fréquentielle d'efficacité très importante, la possibilité d'ajustement de la résistance acoustique en jouant sur les deux couches résistives, la non- linéarité acoustique faible ou modérée.
Par contre, la mise en place de deux structures alvéolaires superposées et séparées par une couche résistive rend le processus de fabrication plus long et coûteux et introduit les risques d'inhomogeneites acoustiques entraînés par de possibles désalignements des nids d'abeilles, cumulés aux effets de colle, ainsi que de propagation sonore transverse dans les zones de désalignement.
Enfin, par le document EP 0.91 1 .803 on connaît un panneau d'atténuation acoustique formé d'un sandwich comprenant une structure alvéolaire flanquée, d'un côté, d'un réflecteur et, de l'autre côté, d'un tissu métallique lui-même recouvert d'une feuille métallique perforée. Un tel agencement permet d'obtenir des panneaux dont la face exposée aux écoulements aérodynamiques et qui est définie par l'association tissu métallique/feuille perforée métallique, présente à la fois de bonnes propriétés acoustiques et de bonnes propriétés structurales. Cependant, de tels panneaux peuvent présenter des inconvénients notables en particulier lorsqu'ils ont une courbure accentuée, ce qui est le cas notamment des panneaux d'entrée et de sortie de canal de fan.
En effet, selon le document EP 0.91 1 .803, la feuille métallique est d'abord préparée puis percée avant d'être mise en place et en forme sur l'assemblage, réalisé par ailleurs, de la structure alvéolaire, du réflecteur et du tissu métallique.
Du fait de la forme du panneau qui n'est pas de révolution et qui peut présenter des convexités ou concavités pouvant être accentuées, la mise en forme de la feuille pré-perforée va entraîner des déformations locales de parties de la feuille et donc des trous situés dans ces parties. Ces déformations sont susceptibles de modifier sensiblement l'aire des trous et donc le taux de porosité local de la feuille perforée, engendrant ainsi une inhomogénéité de la porosité de la feuille, préjudiciable à son efficacité en termes d'atténuation acoustique. Par ailleurs, une telle mise en forme est difficile car la feuille est relativement rigide.
Enfin, d'une manière générale, les panneaux du type tout métallique, ce qui est le cas du panneau ci-dessus, sont de nature à poser des problèmes de corrosion. L'invention vise à pallier les divers inconvénients de ces techniques connues en proposant un mode de fabrication de panneau d'atténuation acoustique du type à structure alvéolaire flanquée, d'une part, d'un réflecteur et, d'autre part, d'une couche acoustiquement résistive à deux composants respectivement à propriété acoustique et à propriété structurale, permettant d'obtenir des panneaux à forme complexe notamment à courbures évolutives pouvant être importantes et notamment des panneaux monoblocs de forme générale annulaire avec ou sans éclisse, tels que ceux destinés aux entrée et sortie de canal de fan de nacelles, présentant à la fois de très bonnes propriétés mécaniques et des propriétés acoustiques optimales.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un panneau d'atténuation acoustique comprenant une structure alvéolaire flanquée, d'une part, d'un réflecteur et, d'autre part, d'une couche acoutiquement résistive à deux composants respectivement à propriété acoustique et à propriété structurale, caractérisé en ce qu'il consiste : à mettre en place sur un moule de forme appropriée au panneau à obtenir une couche à propriété structurale constituée de fils pré-imprégnés d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable, par drapage, bobinage ou banderolage, en sorte que ladite couche présente un taux de surface ouverte de l'ordre de 30 % de la surface totale de la surface exposée, à mettre en place par dessus la couche à propriété structurale une couche à propriété acoustique constituée d'un tissu microporeux et d'épaisseur de l'ordre du dixième de celle de la couche à propriété structurale, puis à mettre en place la structure alvéolaire et le réflecteur avec éventuellement adjonction d'un adhésif entre composants, - au moins une étape de cuisson en autoclave étant mise en œuvre à la fin d'au moins une des étapes de mise en place ci- dessus. Le procédé de l'invention permet d'obtenir une couche acoustiquement résistive à propriétés acoustique et structurale remarquables, en particulier l'efficacité de l'atténuation acoustique du fait de la très bonne homogénéité du taux de porosité de ladite couche acoustiquement résistive, qui peut être défini avec précision.
En effet, le fait d'utiliser des fils pré-impregnés mis en forme sur un moule non seulement permet de réaliser des formes complexes pouvant avoir des courbures prononcées, mais surtout permet une très bonne maîtrise de la porosité de la couche à propriété structurale. Suivant un mode de mise en oeuvre, on confère à ladite couche à propriété structurale la porosité requise par le choix de l'écartement des fils au tissage, dans le cas d'un tissu, la souplesse de ce dernier permettant d'épouser les formes du moule sans déformation substantielle des mailles du tissu.
Dans le cas de fils bobinés ou banderoles, le réglage de l'écartement des fils permet d'ajuster de manière précise le taux de porosité.
Suivant un autre mode de mise en oeuvre, on confère à ladite couche à propriété structurale la porosité requise par perçage de ladite couche après cuisson en autoclave.
Le perçage s'effectuant à des diamètres précis et dans une pièce en forme et rigide, le contrôle de la porosité est parfaitement assuré.
Avantageusement et suivant un autre mode de mise en oeuvre et à des fins de renfort, la couche à propriété structurale est constituée de plusieurs nappes de fils croisés, les nappes étant de part et d'autre de la couche à propriété acoustique.
L'invention a également pour objet les panneaux obtenus conformément au procédé ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de divers modes de mises en œuvre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe et en éclaté schématique d'une structure de panneau obtenue conformément au procédé de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe similaire illustrant un autre mode de mise en œuvre du procédé de l'invention ;
- la figure 3 est une vue partielle de dessus de la couche à propriété structurale du panneau de la figure 2 ;
- les figures 4a à 4e illustrent différentes étapes de réalisation d'un panneau du type de la figure 1 ,
- la figure 5 est une vue en coupe partielle illustrant un mode de collage de la couche acoustique bi-composant sur la structure alvéolaire, et - la figure 6 est une vue en coupe partielle illustrant une variante du procédé illustré par la figure 2.
Plus précisément, le panneau est d'une seule pièce, annulaire sans éclisse ou avec une seule éclisse et est réalisé à l'aide d'un moule symbolisé en M sur la figure 1 , de formes et dimensions appropriés à celles du panneau à obtenir et sur lequel seront drapées, bobinées ou banderolées les couches successives du panneau.
La première de ces couches est une couche à propriété structurale 1 a, sur laquelle sera ensuite mise en place une couche à propriété acoustique 1 b, l'ensemble 1 a-1 b formant les deux composants d'une couche 1 dite acoustiquement résistive, sur laquelle sera mise en place une structure alvéolaire 2, simple comme illustré ou multiple comme évoqué plus haut.
Enfin, par dessus la structure alvéolaire 2 est mis en place un réflecteur conventionnel 3. Conformément à l'invention, la couche à propriété structurale 1 a est formée à partir de fils pré-imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable appropriée. Par fils, on entend des fils, fibres, mèches sous forme de ruban de section carrée ou rectangulaire, de carbone, verre, «Kevlar», ou autres fibres minérales ou organiques, naturelles ou synthétiques. La couche à propriété acoustique 1 b est formée d'un tissu très fin de fibres de carbone, de verre, de «Kevlar » ou autres fibres minérales ou organiques, naturelles ou synthétiques, sèches ou pré-imprégnées.
La structure alvéolaire 2 est par exemple un papier de fibres aramides tel que celui dénommé commercialement « NOMEX ». Dans le mode de mise en œuvre illustré par la figure 1 , la couche à propriété structurale constituée par un tissu drapé sur le moule M, ou par des fils déposés par bobinage ou banderolage, est réalisée, puis polymérisée par cuisson en autoclave.
On obtient ainsi une tôle composite, rigide, lisse et en forme, qui est ensuite percée selon le taux de surface ouverte recherché.
Ce taux de surface ouverte est avantageusement de l'ordre de 30% de la surface exposée de la couche 1 a. Les perforations 4 réalisées à cet effet dans la couche 1 a présentent de préférence un rapport du diamètre à l'épaisseur de la couche 1 a supérieur à 1 pour réduire les effets néfastes de la non-linéarité acoustique.
Les perforations 4 sont réalisées par divers moyens mécaniques, par laser ou par électroérosion.
Après perforation des trous 4, la couche 1 a étant toujours en place sur le moule M, la couche à propriété acoustique 1 b est mise en place, avec interposition éventuelle d'une couche adhesive 5, puis la structure alvéolaire 2 est mise en place avec interposition éventuelle d'une seconde couche adhesive 6 et enfin le réflecteur 3.
Une deuxième polymérisation par cuisson en autoclave peut être effectuée après mise en place des couches 1 b et 5, puis une troisième polymérisation par cuisson en autoclave est effectuée après mise en place des couches 2 et 3, un adhésif de réticulation étant avantageusement interposé entre les couches 2 et 3. Enfin, le moule M est retiré pour dégager le panneau fini.
Le choix des adhésifs 5, 6 et leurs modalités de mise en place, ainsi que le choix du tissu de la couche 1 b et les modalités de polymérisation sont déterminés en sorte d'obtenir un taux de surface ouverte après collage dans la couche 1 b, correspondant au taux recherché, c'est-à-dire conférant à la couche résistive 1 le facteur de non-linéarité requis.
Le mode de réalisation de la figure 2 est similaire à celui de la figure 1 , excepté que la couche à propriété structurale Ta de la couche acoustiquement résistive bi-composant 1 ' est constituée à partir de mèches de fibres déposées suivant une trame de tissu, à savoir des mèches de chaîne 7 et des mèches de trame 8, le maillage ainsi réalisé définissant des ouvertures de passage 9 (figure 3) rectangulaires ou carrées, constituant environ 30 % de la surface de la couche l 'a.
Les fibres des mèches 7, 8 peuvent être du type indiqué plus haut, sèches ou pré-imprégnées. Les mèches 7, 8 sont déposées unitairement par bobinage, banderolage ou dépose manuelle ou non sur un moule (non représenté) analogue au moule M de la figure 1 . Une polymérisation est ensuite effectuée.
L'espacement entre mèches 7, 8 et ies conditions de polymérisation sont définis en sorte de conférer à la couche l 'a le facteur de non-linéarité requis.
Dans les exemples illustrés par les figures 1 et 2, l'épaisseur de la couche à propriété structurale 1 a, l 'a est de l'ordre de 1 0 fois l'épaisseur de la couche à propriété acoustique 1 b, Tb.
Il est à noter que la couche à propriété structurale 1 a peut être constituée de plusieurs plis de tissus de fils pré-imprégnées ou de plusieurs nappes superposées de fils pré-imprégnés bobinés ou banderoles.
Les couches acoustiquement résistives (1 , 1 ') des panneaux selon l'invention, bien que constituées de deux composants, présentent néanmoins d'excellentes qualités mécaniques. En effet, les matériaux des deux composants, structural et acoustique, sont identiques et compatibles et se prêtent à un bon collage et constituent après polymérisation une tôle unique composite à risque quasi nul de délamination, très résistante à l'érosion, à l'abrasion, aux chocs et de surcroît facile à réparer. En outre, les couches résistives ont, du fait du contrôle précis de leur taux de porosité lors de la fabrication, une très bonne performance acoustique notamment en terme de non-linéarité, leur impédance ne dépendant pas du nombre de Mach de l'écoulement rasant.
Les panneaux selon l'invention sont également simples et faciles à réaliser.
Les figures 4a à 4d illustrent un mode de réalisation d'un panneau du type de la figure 1 , sur un moule (non représenté) analogue au moule M.
Après constitution et mise en forme de la composante structurale 1 a, avec le taux de surface ouverte désiré, par exemple 30 %, on applique (figure 4a) la couche d'adhésif de réticulation 5, puis on place la couche acoustique
1 b (figure 4b) et on polymérise à chaud sous pression pour assembler les deux couches 1 a, 1 b. Ensuite, on met en place (figure 4c) l'adhésif de réticulation 6 sur la structure alvéolaire 2.
Enfin (figure 5d), on assemble tous les éléments du panneau par une nouvelle étape de polymérisation sous pression à chaud, un adhésif 1 0 étant également mis en place sur l'autre face du nid d'abeilles au droit des pieds des cellules pour le collage de la couche réflectrice arrière 3 qui est elle-même mono ou multi-couche et dont la structure est conventionnelle.
Du fait de la grande porosité de la couche acoustique 1 b, on obtient une très bonne adhérence entre nid d'abeilles 2 et couche 1 b. En effet, l'adhésif 6 diffuse bien dans la masse poreuse de la couche 1 b et la jonction entre le bord d'extrémité des parois des alvéoles du nid d'abeilles 2 et la face en regard de la couche 1 b s'établit en constituant de bons pontages de raccordement au droit des pieds de cellule du nid d'abeilles définissant des liaisons à section allant en s'accroissant au fur et à mesure que l'on se rapproche de la face de ladite couche 1 b.
Il est également à noter que, d'une manière générale, l'invention permet de donner à la composante acoustique (couche 1 b) une épaisseur très fine, bien inférieure à celle de la couche structurale 1 a. A titre d'exemple, la couche 1 a pourra avoir une épaisseur de un millimètre, alors que l'épaisseur de la couche 1 b pourra être réduite à 0, 1 millimètre sans dégradation de ses propriétés acoustiques.
La figure 4e illustre une variante de réalisation de l'assemblage des couches 1 a, 1 b et 2, dans laquelle l'adhésif de réticulation 5 entre les couches
1 a et 1 b est supprimé. Du fait, en effet, de la faible épaisseur et de la grande porosité de la couche acoustique 1 b, il est possible de n'appliquer l'adhésif 6 que sur la face réceptrice du nid d'abeilles 2.
L'adhésif 6, comme illustré par la figure 5, migre lors de la polymérisation dans toute l'épaisseur de la couche poreuse 1 b et vient en contact avec la face en regard de la couche externe structurale 1 a. L'ensemble 1 a, 1 b, 2 est ainsi solidement fixé.
Dans cet ensemble, le seul adhésif utilisé (6) est déposé uniquement au droit des pieds des cellules du nid d'abeilles 2, ce qui limite l'obstruction des ouvertures de passage 4 au travers de la couche structurale 1 a aux seules zones en regard desdits pieds de cellule.
La technique illustrée par les figures 4a à 4e est utilisable avec les diverses variantes de structure de panneau décrites plus haut. Cette technique permet de concevoir et réaliser facilement des panneaux d'atténuation acoustique à caractéristiques mécaniques performantes et homogènes, adaptés à divers environnements, notamment ceux mentionnés plus hauts tels que les nacelles de turbo-moteurs.
Sur la figure 5, on a également illustré une variante de réalisation des trous 4 de la couche structurale 1 a lors de leur perforation, selon laquelle le débouché externe desdits trous 4 est avantageusement évasé, par tous moyens appropriés, comme représenté en 1 1 , en sorte d'améliorer la linéarité acoustique.
La figure 6 illustre une autre variante de réalisation du procédé de l'invention selon laquelle la couche à propriété structurale est renforcée. A cet effet, la couche à propriété structurale est constituée de plusieurs nappes de fils pré-imprégnés croisés disposées de part et d'autre de la couche à propriété acoustique 1 "b.
Sur la partie gauche de la figure 6, on a représenté une première distribution de deux nappes de fils croisés, respectivement une nappe 1 3 de fils de chaîne, déposée en premier sur un moule (non représenté) analogue au moule M de la figure 1 et une nappe 1 4 de fils de trame déposée par dessus la couche 1 "b, c'est à dire après dépose de cette dernière.
Sur la partie droite de la figure 6, on a représenté une seconde distribution de trois nappes à savoir deux nappes croisées suivant une trame de tissage 1 5, déposées en premier sur le moule et une troisième nappe 1 6 de fils parallèles aux fils de l'une des nappes de la trame 1 5, déposée par dessus la couche à propriété acoustique 1 "b.
L'ensemble des composants 1 3, 1 4, 1 5, 1 6, 1 "b forme ainsi une couche acoustiquement résistive 1 " à propriétés à la fois structurale et acoustique. Cet ensemble est polymerisé sous pression avant mise en place des autres composants 2, 3.
L'espacement des fils des nappes 13, 14, 15, 16 déposés par bobinage ou banderolage détermine le taux de porosité de la couche 1".

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 . Procédé de fabrication d'un panneau d'atténuation acoustique comprenant une structure alvéolaire (2) flanquée, d'une part, d'un réflecteur (3) et, d'autre part, d'une couche acoutiquement résistive (1 , 1 M ") à deux composants respectivement à propriété acoustique et à propriété structurale, caractérisé en ce qu'il consiste : à mettre en place sur un moule (M) de forme appropriée au panneau à obtenir une couche à propriété structurale (1 a, a, 1 3, 1 5) constituée de fils pré-imprégnés d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable, par drapage, bobinage ou banderolage, en sorte que ladite couche présente un taux de surface ouverte de l'ordre de 30 % de la surface totale de la surface exposée, à mettre en place par dessus la couche à propriété structurale une couche à propriété acoustique (1 b, Vb, 1 "b) constituée d'un tissu microporeux et d'épaisseur de l'ordre du dixième de celle de la couche à propriété structurale, puis à mettre en place la structure alvéolaire (2) et le réflecteur (3) avec éventuellement adjonction d'un adhésif (5, 6, 1 0) entre composants, - au moins une étape de cuisson en autoclave étant mise en œuvre à la fin d'au moins une des étapes de mise en place ci- dessus.
2. Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on confère à ladite couche à propriété structurale (l 'a) la porosité requise par l'écartement des fils (7, 8) au tissage ou lors du bobinage ou de banderolage des fils.
3. Panneau suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on confère à ladite couche à propriété structurale (1 a) la porosité requise par perçage de ladite couche après cuisson en autoclave, la couche à propriété acoustique (1 b) étant mise en place ensuite.
4. Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les couches à propriété structurale (Va) et à propriété acoustique ( Vb) sont assemblées avec interposition éventuelle d'un adhésif de réticulation (5) et soumises à une cuisson en autoclave, puis l'ensemble est assemblé à la structure à âme alvéolaire (2) et au réflecteur (3), avec interposition éventuelle d'un adhésif de réticulation (6), et soumis à une nouvelle cuisson en autoclave.
5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche à propriété structurale est constituée de plusieurs nappes (1 3 à 1 6) de fils croisés, les nappes étant de part et d'autre de la couche à propriété acoustique ( 1 "b).
6. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les trous (4) de perçage de la couche à propriété structurale ( 1 a) ont un diamètre supérieur à l'épaisseur de ladite couche et leur débouché externe ( 1 1 ) est évasé.
7. Panneau réalisé conformément à l'une quelconque des revendications 1 à 6.
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