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CA 02847668 2014-03-04
WO 2013/041795 PCT/FR2012/052026
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PEAU INTERMEDIAIRE ACOUSTIQUE ET SA MISE EN OEUVRE
La présente invention concerne un septum pour panneau
acoustique, ledit septum étant notamment en verre percé. L'invention se
rapporte également à un résonateur acoustique simple ou double comprenant
un tel septum. L'invention concerne encore un panneau acoustique intégrant
un résonateur simple ou double comprenant le septum selon l'invention, un tel
panneau acoustique étant plus particulièrement destiné à être monté dans une
nacelle d'aéronef supportant un turboréacteur.
Les turboréacteurs d'aéronef sont générateurs d'une pollution
sonore importante. Il existe une forte demande visant à réduire cette
pollution,
et ce d'autant plus que les turboréacteurs utilisés deviennent de plus en plus
puissants. La conception de la nacelle entourant un turboréacteur contribue
pour une grande partie à la réduction de cette pollution sonore.
Afin d'améliorer d'avantage les performances acoustiques des
aéronefs, les nacelles sont dotées de panneaux acoustiques visant à atténuer
les bruits générés par le turboréacteur ainsi que les vibrations des
structures.
De manière connue, un panneau acoustique comprend un
résonateur acoustique, formant une couche dite intermédiaire, ledit résonateur
acoustique étant enveloppé par une peau dite interne et une peau dite externe
afin de former ledit panneau acoustique.
Un résonateur acoustique comprend généralement une ou
plusieurs structures à âme alvéolaire (couramment appelée en nid d'abeille )
séparées par une peau poreuse multiperforée appelée septum.
Un tel septum peut être formé d'une pluralité de plaques
rectangulaires de septum mises en contact bord à bord au niveau d'un bord de
jonction, lesdites plaques de septum étant généralement obtenues par
découpage dans du feuillard, par exemple en aluminium. Le septum peut
également être constitué d'une pluralité de plaques en verre. Le septum permet
d'obtenir une meilleure absorption acoustique.
On connaît les résonateurs acoustiques simples, composés d'une
seule structure à âme alvéolaire sur laquelle peut être fixé un septum.
On connaît par ailleurs les résonateurs acoustiques doubles,
composés d'au moins deux structures à âme alvéolaire enveloppant un septum
(qui peut par exemple être collé sur l'une des deux structures ou sur les deux
structures),
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Un panneau acoustique comprend notamment un résonateur
acoustique simple ou double tel que défini précédemment et formant une
couche intermédiaire dudit panneau.
Un panneau acoustique peut être simple et comprendre un
résonateur acoustique simple tel que défini précédemment et recouvert, d'une
part, sur sa face externe, d'une peau externe fixée à la nacelle, formant une
couche externe du panneau acoustique et, d'autre part, sur sa face interne,
d'une peau interne fixée sur ladite face interne, formant une couche interne
du
panneau acoustique.
Un panneau acoustique double comprend un résonateur
acoustique double tel que défini précédemment, sur la face interne duquel est
fixée une peau interne, formant une couche interne du panneau acoustique, et
sur la face externe duquel une peau externe fixée à la nacelle forme une
couche externe dudit panneau acoustique.
La peau externe du panneau acoustique, dite acoustique , est
perforée et est perméable à l'air ; elle est destinée à être exposée au flux
d'air
traversant l'intérieur de la nacelle et générant le bruit à atténuer.
La peau interne du panneau acoustique, dite pleine , n'est pas
perforée et est imperméable à l'air ; elle n'est pas en contact avec le flux
d'air
traversant l'intérieur de la nacelle.
Le terme externe est employé lorsqu'un organe se trouve
exposé au flux d'air à atténuer acoustiquement. Le terme interne désigne
un organe qui n'est pas en contact avec ledit flux d'air traversant la
nacelle.
De tels panneaux permettent de piéger le bruit et donc
d'atténuer les émissions sonores en direction de l'extérieur de la nacelle.
D'une façon connue, une structure à âme alvéolaire peut être
réalisée par l'assemblage d'une pluralité d'unités alvéolaires se présentant
sous forme de plaques rectangulaires liées entre elles par des joints nodaux.
Chaque unité alvéolaire possède une pluralité de cellules alvéolaires.
La surface de jonction constituée par la surface de contact entre les
joints nodaux d'une première unité alvéolaire et les joints nodaux d'une
seconde unité alvéolaire est appelée bord de jonction d'unités alvéolaires.
Les propriétés acoustiques du panneau acoustique, c'est-à-dire
son taux d'absorption du bruit en fonction de la fréquence et du niveau sonore
du bruit, dépendent en partie de la jonction avec le septum des unités
alvéolaires, qui forment la structure à âme alvéolaire. La jonction au niveau
du
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bord de jonction d'unités alvéolaires est couramment réalisée à l'aide d'une
colle moussante, telle que la colle FM 410 .
Lors de l'assemblage et de la cuisson d'un panneau acoustique, le
septum, en raison de la différence de matériaux subit une dilatation thermique
d'amplitude différente de celle des autres matériaux environnants. Ceci induit
des décalages et des décollements entre les bords de jonction des plaques de
septum, rectangulaires, et les bords de jonction des unités alvéolaires.
Après cuisson, il est donc nécessaire de rattraper ces
décollements, ce qui impacte la performance acoustique du panneau, et
retarde le processus de fabrication d'un tel panneau.
Une solution connue est, lors de l'assemblage, d'éviter de faire
correspondre un bord de jonction d'une plaque de septum avec un bord de
jonction d'unités alvéolaires.
Cette solution ne permet toutefois que de limiter l'effet de
décollement, sans l'empêcher totalement, de sorte qu'une réparation après la
phase de cuisson reste indispensable.
Un but de la présente invention est de résoudre ces inconvénients
en proposant un septum destiné à être associé à au moins une structure à âme
alvéolaire, l'ensemble formant un résonateur, et ne nécessitant sensiblement
aucune réparation après la phase de cuisson d'un tel résonateur.
Un autre but de l'invention est également de proposer un panneau
acoustique intégrant un résonateur comprenant un septum selon l'invention.
A cet effet, l'invention propose un tel septum réalisé à partir d'au
moins deux plaques adjacentes mises en contact bord à bord au niveau d'au
moins un bord de jonction d'une plaque de septum, ledit septum étant
remarquable en ce qu'au moins un angle entre un bord de jonction d'une
plaque de septum et un de ses côtés adjacents est inférieur à 900
.
Grâce à cette disposition, un des bords de jonction des plaques de
septum est biseauté de sorte à présenter un angle avec un de leurs bords
adjacents inférieur à 90 . Lors du montage d'un tel septum sur une structure
alvéolaire, cette caractéristique de l'invention permet d'entraîner un
décalage
angulaire entre un bord de jonction d'unités alvéolaires et un bord de
jonction
d'une plaque de septum.
Un avantage de ce décalage angulaire est, lors de la phase de
cuisson d'un tel septum solidaire d'au moins une structure à âme alvéolaire,
de
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permettre une meilleure dispersion des déformations thermiques et d'éviter une
concentration et une accumulation de telles déformations dans une seule
direction et ainsi d'éviter le décollement et le décalage entre un bord de
jonction d'une plaque de septum avec un bord de jonction d'unités alvéolaires.
Une telle disposition et un tel avantage permettent de s'affranchir
des problèmes inhérents à la cuisson d'un panneau acoustique, ce qui entraîne
par ailleurs un gain de temps du processus de fabrication, puisqu'il n'est à
présent plus nécessaire de réaliser une étape de réparation après la cuisson
du panneau acoustique équipé d'un septum selon l'invention.
De manière avantageuse, au moins un angle entre un bord de
jonction d'une plaque de septum et un de ses côtés adjacents est sensiblement
égal à 45 .
Grâce à cette caractéristique de l'invention, l'ajustage des plaques
de septum est plus facile et les efforts sont mieux répartis sur chaque
cellule
d'unité alvéolaire.
Par ailleurs, au moins une des plaques qui composent le septum
selon l'invention est en verre, notamment percé.
D'autre part, l'invention concerne aussi un résonateur acoustique
simple remarquable en ce qu'il comprend une structure à âme alvéolaire sur la
face interne de laquelle est fixé par des moyens de liaison, notamment par
collage, au moins un septum selon l'invention.
L'invention porte également sur un résonateur acoustique double
comprenant une première structure à âme alvéolaire et une deuxième structure
à âme alvéolaire, lesdites structures étant séparées par un septum selon
l'invention, ledit septum étant fixé à au moins une des structures à âme
alvéolaire par des moyens de liaison, notamment par collage.
L'invention concerne également un panneau acoustique pour
nacelle d'un aéronef comprenant un résonateur acoustique selon l'invention sur
une face externe duquel est fixée au moins une peau acoustique perméable.
En outre, un panneau acoustique selon l'invention comprend au
moins une peau pleine imperméable fixée sur une face interne du résonateur
acoustique selon l'invention.
Enfin, l'invention concerne une nacelle pour turboréacteur
comprenant un panneau acoustique selon l'invention.
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L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description
détaillée qui suit, en regard du dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue en coupe schématique transversale d'un
panneau à double résonateur ;
5 - la
figure 2 illustre une plaque deseptum constitutive d'un septum
selon l'invention, positionnée sur une structure à âme
alvéolaire ;
- la figure 3 illustre des plaques de septum selon l'invention,
positionnées sur une structure à âme alvéolaire, précisant le
décalage entre le bord de jonction d'unités alvéolaires et le bord
de jonction des plaques de septum.
Bien qu'illustrée à titre d'exemple par un panneau acoustique à
double résonateur, la présente invention n'y est pas limitée et peut concerner
toute structure de panneau acoustique mettant en oeuvre un septum.
En référence à la figure 1, un panneau acoustique 1 est composé
d'une structure sandwich comportant successivement dans le sens de
l'épaisseur : une peau externe 3 multiperforée (peau acoustique), un
résonateur acoustique double 4 et une peau interne 6 (peau pleine).
La peau externe 3 du panneau acoustique 1 est perforée et
perméable à l'air. Elle forme la couche externe du panneau acoustique 1.
La peau interne 6 du panneau acoustique 1 n'est pas perforée et
est imperméable à l'air. Elle forme la couche interne du panneau acoustique 1.
La peau externe 3 est perforée d'une multitude de trous 5 de petit
diamètre, notamment compris entre 1,2 et 1,9 mm, typiquement égal à environ
1,5mm. La perforation de ladite peau est effectuée par tout moyen adapté
connu de l'homme du métier, tel qu'un laser, un jet d'eau ou une perforatrice
usuelle de type multibroche. Les trous 5 sont espacés de manière à ce que le
rapport entre la surface perforée et la surface totale comprenant les trous
permet l'absorption de la ou des fréquences du bruit souhaité.
Un résonateur acoustique double 4 selon l'invention comprend
dans le sens de l'épaisseur une première structure à âme alvéolaire 9a et une
deuxième structure à âme alvéolaire 9b (structures couramment appelées en
nid d'abeille ) séparées par un septum 11 selon l'invention, ledit septum
étant
fixé soit sur la face interne 13 de la structure à âme alvéolaire 9a, soit sur
la
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face externe 15 de la structure à âme alvéolaire 9b, soit à la fois sur la
face
interne 13 de la structure à âme alvéolaire 9a et sur la face externe 15 de la
structure à âme alvéolaire 9b.
Typiquement, une telle structure à âme alvéolaire 9a, 9b peut être
fabriquée dans un alliage léger, tel que l'aluminium, ou dans un matériau tel
que le Nomex qui correspond à un papier à base de fibres polyamides et de
résine phénolique.
Par ailleurs, chaque structure à âme alvéolaire 9a, 9b est
composée d'une pluralité d'unités alvéolaires 10a, 10b.
Afin de former la première structure à âme alvéolaire 9a
(respectivement la deuxième structure à âme alvéolaire 9b), au moins deux
unités alvéolaires 10a (respectivement 10b) sont reliées entre elles par des
joints nodaux selon une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal
de
la nacelle, ledit axe longitudinal de la nacelle étant sensiblement
perpendiculaire au sens ruban de la première structure à âme alvéolaire 9a
(respectivement de la deuxième structure à âme alvéolaire 9b).
Chaque unité alvéolaire 10a, 10b a sensiblement la forme d'une
plaque rectangulaire constituée d'une pluralité de cellules alvéolaires 12.
La surface de jonction constituée par la surface de contact entre les
joints nodaux d'une première unité alvéolaire et les joints nodaux d'une
seconde unité alvéolaire est appelée bord de jonction 14 d'unités alvéolaires.
Le résonateur acoustique 4 est dit double et comprend deux
structures à âme alvéolaire 9a et 9b enveloppant un septum 11 selon
l'invention. La première structure à âme alvéolaire 9a et la deuxième
structure
à âme alvéolaire 9b sont chacune liées au septum 11 par un adhésif 17, ou par
tout autre moyen connu de l'homme du métier.
Une peau acoustique 3 est fixée sur la face externe 16 de la
première structure à âme alvéolaire 9a à l'aide d'un adhésif 8 par exemple.
Une peau pleine 6 est également fixée sur la face interne 20 de la deuxième
structure à âme alvéolaire 9b par un adhésif 18.
Le panneau acoustique 1 ainsi formé est dit panneau acoustique à
double résonateur, ledit double résonateur formant une couche intermédiaire
dudit panneau acoustique 1, et est destiné à être disposé notamment dans une
nacelle de turboréacteur pour amortir les ondes sonores et atténuer la
pollution
sonore ainsi générée.
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Selon un autre mode de réalisation non représenté de l'invention,
un résonateur acoustique simple comprend une structure à âme alvéolaire sur
la face interne duquel est fixé par tout moyen connu de l'homme du métier, par
exemple par collage, un septum selon l'invention. Le septum selon l'invention
peut occuper tout ou partie de la surface formée par la face interne de la
structure à âme alvéolaire.
Une peau acoustique est fixée en la face externe de la structure à
âme alvéolaire, par exemple par collage ou à l'aide d'un adhésif.
Une peau pleine peut également être fixée directement sur le
septum selon l'invention, ledit septum constituant alors une face interne du
résonateur acoustique simple. Ladite peau pleine est fixée par tout moyen
connu de l'homme du métier, notamment par collage ou à l'aide d'un adhésif.
Le panneau acoustique ainsi formé est dit panneau acoustique à
simple résonateur et est destiné à être disposé notamment dans une nacelle
de turboréacteur pour amortir les ondes sonores et atténuer la pollution
sonore
ainsi générée.
Conformément à l'invention, en référence aux figures 2 et 3, le
septum 11 est constitué de plusieurs plaques 19. Au moins deux plaques 19
sont nécessaires pour obtenir un septum selon l'invention. Les plaques de
septum 19 utilisées pour réaliser le septum selon l'invention sont
avantageusement en verre mécaniquement percé par un procédé bien connu
de l'homme du métier.
Le septum selon l'invention comprend plusieurs plaques 19
adjacentes mises en contact bord à bord au niveau d'un bord de jonction 21
des plaques de septum 19.
Lors de la fabrication d'un résonateur ou d'un panneau acoustique
intégrant le septum selon l'invention, on dispose les plaques de septum 19
constituant le septum 11 selon l'invention sur une première structure à âme
alvéolaire 9a, un bord 23 d'une plaque de septum 19 étant disposé de manière
colinéaire au sens ruban d'une unité alvéolaire 10a, 10b. Les plaques de
septum 19 sont fixées à la première structure à âme alvéolaire 9a par tout
moyen connu de l'homme du métier comme décrit précédemment. On fixe
ensuite sur le septum 11 la deuxième structure à âme alvéolaire 9b par tout
moyen connu de l'homme du métier comme décrit précédemment. L'ensemble
obtenu forme ainsi le résonateur acoustique double 4.
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Selon l'invention, une plaque de septum 19 possède un bord de
jonction 21 biseauté de sorte à présenter un angle a avec un de ses côtés
adjacents 25 inférieur à 900
.
Cette disposition avantageuse permet d'être sûr que le bord de
jonction 21 d'une plaque de septum 19 ne sera pas colinéaire à un bord de
jonction 14 d'unités alvéolaires 10a, 10b lors de l'assemblage des plaques de
septum 19 sur une structure à âme alvéolaire 9a, 9b.
En effet, cette caractéristique de l'invention permet d'entraîner un
décalage angulaire 9 entre un bord de jonction 14 d'unités alvéolaires 10a,
10b
et un bord de jonction 21 d'une plaque de septum 19.
Un avantage de ce décalage angulaire 9 est, lors de la phase de
cuisson d'un tel septum 11 solidaire d'au moins une structure à âme alvéolaire
10a, 10b de permettre une meilleure dispersion des déformations thermiques
et d'éviter une concentration et une accumulation de telles déformations dans
une seule direction d'éviter le décollement et le décalage entre un bord de
jonction 21 d'une plaque de septum 19 avec un bord de jonction 14 d'unités
alvéolaires 10a, 10b.
Enfin, une telle disposition et un tel avantage permettent de
s'affranchir des problèmes inhérents à la cuisson d'un panneau acoustique, ce
qui entraîne par ailleurs un gain de temps du processus de fabrication,
puisqu'il
n'est à présent plus nécessaire de réaliser une étape de réparation après la
cuisson du panneau acoustique 1 équipé d'un septum 11 selon l'invention.
Avantageusement, l'angle a entre un bord de jonction 21 d'une
plaque de septum 19 et un de ses côtés adjacents 25 est sensiblement égal à
45 .
Grâce à cette caractéristique de l'invention, l'ajustage des plaques
de septum 19 est plus facile et les efforts sont mieux répartis sur chaque
cellule
12 d'unité alvéolaire 10a, 10b.
Grâce à la présente l'invention, l'effet de décollement entre le
septum et la structure à âme alvéolaire se trouve supprimé.
Un tel avantage permet de s'affranchir des problèmes liés à la
phase de cuisson lors de la fabrication d'un panneau acoustique.
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Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes
de réalisation décrites ci-dessus à titre d'exemples, mais elle embrasse au
contraire toutes les variantes.
