Brevet FR2005792A1 — publié le 19691219

i 2005792 La présente invention concerne les panneaux de structure amortisseurs de son et plus particulièrement un panneau amortisseur de son pour supprimer les bruits dans les passages d'air des turboréacteurs. Dans la construction des turboréacteurs pour les avions, une condition importante est la suppression, du bruit engendré dans les différents passages du moteur. Dans un noteur comportant des conduits pour une soufflante, il est important, de supprimer le bruit engrendé dans les conduits de la soufflante et caractérisés par une bande large de fréquences. Les matériaux ou les structures utilisés pour supprimer ees bruits doivent cependant pouvoir supporter les conditions environnantes rigoureuses rencontrées dans un conduit de soufflante de turboréacteur, ces conditions-comportant des charges aérodynamiques ainsi que des charges acoustiques. Par exemple, bien que de nombreuses matières fibreuses ayant des caractéristiques élevées d'absorption des sons dans les plages larges de fréquences soient connues, ces matériaux présentent en général un ou plusieurs inconvénients qui les rendent inacceptables pour la construction des moteurs d'avions et par-si lesquels les caractéristiques de mèches entraînant l'absorption du carburant ou de l'eau ou d'autres matières nuisibles bouchant les pores et augmentant le poids, réduisant les caractéristiques d'absorption et pouvant entraîner un risque d'incendie, la tendance à l'érosion quand ces matériaux sont retenus par une plaque perforée de revêtement, 1'impossibilité du nettoyage» 1*3 manque de rigidité et la parte de résistance par fatigue. La présente invention concerne une structure de panneau permettant l'absorption résonnante des s:ons dans une bande large c*. compatible avec les conditions environnantes rencontrées dans un moteur d'avion. L!invention a par suite pour objet un panneau de structure ayant des caractéristiques élevées d'absorption des sons dans une bande large des fréquences d'un poids.réduit, formasit-im© structure unitaire et d'un nettoyage facile, ce panneau étant caractérisé par un drainage automatique des produits ayant pu être absorbés. 69 10700 2 2005792 D'une façon, générale, une structure do panneau selon 15invention comprend un certain nombre de chambras de résonance tubulaires longues disposées le long «S'un passage d'air et coramunlquant avec la source de bruit eu le paseagu d'air par 5 différentes combinaisons série-parallèle à travers des ouvertures-e?yant des dimensions par rapport aux volumes des ahambret- convenables pour assure? l'absorption résonnante des sons dans une bande large des fréquences. L®y chambres de résonance saut -de préférence disposées d'une façon sensiblement circulaire •#&* 10 rapport à l'axe du conduit de la soufflante pour permettre'le nettoyage ainsi qu'un drainage libre. Les caractéristiques de l'invention ressortirait plus particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple, et faite en se référant au dessin annexé sur lequel i 15 - la figure 1 est une vus schématique en élévation et ïïi coupe d'un turboréacteur du type à conduit de soufflante comportant des panneaux de structure absorbeurs de sons selon un BOde de mise en oeuvre de 13invention, ■* la figure 2 est une vue en perspective et ©h coupe Zù û'xme partie d'un panneau de structure selon un mode de «aise oeuvre de 1'invention, et - la figure 3 est une vue en perspective et @a oaupe rî'un pasnsau de structure selon un autre mode de mise en oeuvre ûq llinvention. ?" 5 La figure 1 représente sahématiquement un turbo réacteur à soufflante 10 comportant un passage profilé pour l'air S© la soufflante 20, ce passage étant forœé par un eapot. tabulaire 16 ayant un profil aérodynamique et une structure uâ fusoau de moteur 18 à l'intérieur du capot. La, structure de fuseau 1,8 contient d'une façon connu® es compresseur, une chambre de combustion et une turbomaoliine (son représentés) entraînant «as soufflante 20 située à l'in-tîriour du capot 16. La ëoaïtÀàir€-s &0 fait circuler l'air axis-2-oment à traders le passage 14 dans le sens indiqué par les .T-v flèches de la figure 1 pour établir «ne poussée de propulsion du moteur 10, ainsi que pour alimenter le compresseur en air à travers un passage approprié 22. S AD ORIGINAL 69 10700 3 2005792 En refoulant l'air à travers le passage 14, la soufflante 20 engendre des bruits d'un niveau Indésirable en particulier à l'envol et à l'atterrissage. La fréquence principale ou fréquence fondamentale du bruit engendré par la soufflante 20 est 5 la fréquence de passage des ailettes qui est égale au nombre de tours par seconde de la soufflante 20 multiplié par le nombre d'ailettes de la soufflante. En plus de la fréquence fondamentale correspondant à la fréquence de passage des ailettes, la soufflante 20 engendre du bruit dans un spectre large, les fré-10 quences les plus indésirables étant considérées comme celles contenues dans une bande d'environ 500 Hz à environ 12 000 Hz. L'intensité et le niveau de pression de ce bruit sont assez élevés. Par exemple, à la fréquence de passage des lames et des différents harmoniques de cette fréquence, le niveau de pres-15 sion peut être de 160 db et même plus, et dans le reste de la plage ce niveau peut éteindre 140 db et même plus. Le panneau de structure suppresseur de bruit représenté d'une façon générale en 12 sur la figure 1 comprend une feuille de revêtement 24 qui définit en partie le passage d'air 14, 20 une feuille de revêtement arrière 26 espacée radialement et une âme 28 entre les deux revêtements et formant conjointement avec les feuilles de revêtements 24 et 26 des chambres ou cavités résonnantes primaires séparées 30 et des chambres ou cavités résonnantes secondaires séparées 32. 25 Bien que le panneau de structure 12 selon l'invention soit représenté et décrit ci-après par rapport au passage d'air 14, il doit être compris qu'une telle structure peut être avantageusement utilisée dans d'autres passages d'air du moteur. De plus, bien que cette structure 12 convienne particulièrement pour les 30 moteurs d'avions, il doit être compris qu'elle peut être utilisée sous différentes formes de structure entourant des sources de bruit. Ainsi qu'il apparaît sur les figures 2 et 3, chaque chambre primaire 30 communique avec le passage d'air 14 de la souf-35 fiante constituant la source de bruit à travers un certain nombre d'ouvertures ou de passages 36 formés dans la feuille de revêtement 24 . Les éléments formant l'âme 28 comportent aussi 69 10700 4 2005792 des ouvertures ou des passages 38 pour faire communiquer sélectivement les chambres secondaires 32 les unes avec les autres et/ou avec les chambras primaires 30. Il est par suite possible d'utiliser différentes combinaisons de chambres en série et en parai-5 lèle communiquant avec le passage 14 et la source de bruit 20. En variant le nombre et les dimensions des passages 36 communiquant avec la chambre primaire 30, le volume de chaque chambre primaire 30, le nombre et les dimensions des passages 38 faisant communiquer les chambres secondaires 32 les unes avec les autres 10 et avec les chambres primaires 30, Le volume des chambres secondaires 32 et la cpmbinaison en èérie et en parallèle des chambres 30 et 32 et du passage 14, il est possible d'obtenir un panneau 12 ayant d'après les règles connues d'acoustique deux ou plus de deux fréquences de résonance acoustique entre 500 et 12 000 Hz 15 permettant une absorption élevée d'énergie acoustique dans cette bande des fréquences. Les passages 36 et 38 peuvent avoir différentes formes par exemple être circulaires, carrés, rectangulaires ou irréguliers. t. Cependant, pour permettre le passage libre de liquide à travers 20 ces passages, il est préférable de former les passages pour que leurs côtés opposés soient écartés d'au.moins 1,25 mm. L'âme 28 comprend un certain nombre d'éléments formant des parois de structure supportant les charges convenablement unis les uns aux autres ainsi qu'à la feuille de revêtement avant 24 25 et à la feuille de revêtement arrière 26 pour former les chambres séparées 30 et 32. Par exemple, suivant le mode de réalisation de la figure 2, l'âme 28 est formée d'une feuille ondulée 40 comportant des arêtes alternées espacées 42 reliées par des parois latérales inclinées 44 pour former des gorges orientées dans des 30 directions opposées, et des éléments en V-46 comportant des parois inclinées 48, chaque élément comportant une arête 50. Chaque élément en Y 46 a d'une façon générale la même longueur que l'éLément ondulé 40 auquel il est fixé dans une gorge de celui-ci le long du bord de chaque paroi latérale inclinée, comme il appa-35 raît sur la figure 2» La feuille de revêtement avant 24 et la .feuille d© revêtement arrière 26 sont fixées aux côtés opposés de 15 âme 28 le long de chaque arête 42 et de chaque arête 50. 69 10700 5 2005792 La figure 3 représente un autre mode de réalisation de structure selon l'invention, suivant lequel l'âme 28 est formée de deux feuilles ondulées semblables 52 comportant des crêtes ou des arêtes alternées 54 et 56 reliées par des parois 5 latérales inclinées 58 pour former des gorges orientées alternativement dans des sens opposés. Les éléments ondulés 52 sont convenablement fixés l'un à l'autre le long de chaque arête 54 en contact avec une arête 56 correspondante de l'autre élément ondulé, comme le montre la figure 3. La feuille de 10 revêtement avant 24 et la feuille de revêtement arrière 26 sont fixées sur les côtés opposés de l'âme 28 le long des autres arêtes 54 et 56 des éléments ondulés correspondants. Comme il a été indiqué ci-dessus, l'énergie acoustique engendrée dans le conduit de la soufflante à la fréquence de passage des ailettes et à différents harmoniques de cette fréquence peut être assez importante. Par suite, il est préférable que chaque partie de paroi formant une chambre ait des dimensions convenables pour que sa fréquence propre de résonance mécanique ns coïncide, pas avec la fréquence de passage des ailettes. Sur la figure 1, les 20 chambres tubulaires 30 et 32 sont représentées s'étendant transversalement à la direction de circulation de l!air à travers le passage 14, et ces chambres sont de préférence continues circu-lairement pour qu'il existe un trajet de drainage libre pour un liquide tel que lreau ou le carburant ayant pénétré dans le '*3 panneau 12. Pour faciliter la fabrication et 1!installation, le panneau 12 peut être convenablement formé en plusieurs segments en a, par exemple les segments 60, 62, 64 et 66 de la figure 1, de n*importe quelle longueur axiale convenable, y) La structure de panneau 12 peut être fixée dans 1® passage d'air de n'importe quelle façon convenable, par exemple au moyen d'un rebord de montage 68 ou de trous de passage fQ poui5 des vis ou autres éléments de -fixation. Un dispositif 72 peut être utilisé à côté de la par-35 tîe la plus basse du panneau 12 pour permettre le drainage llbré du liquide ayant pénétré dans la structure et son échappement à travers le capot. Par exemple, la feuille de revêtement arrière 26 peut comporter des ouvertures 24 faisant communiquer chaque chambre 69 10700 2005792 ssooMaire 32 avec une gouttière collectrice de liquide 76 eoiafflune aux différentes chambres et communiquant à son tour 6ïsc 1'air extérieur à travers un ou plusieurs dispositifs de feaînage 78 formas dans le capot 16. Par suite-, le nettoyage et, panneau 12 peut être facilement effectué soit par lavage au inoyon d'un liquide convenable, soit en démentant les segments 60P 62» 64 et 66 du panneau et en passant un fil de fer comportant une brosse ou un autre moyen de nettoyage à travers chaque chambre tubulaire 30 et 32. En plaçant les chambres 30 et 32 transversalement par rapport à la direction de circulation d'air à travers le passage 14, la circulation d'air à travers le panneau 12 du fait de la variation de la pression dans le sens axial le long du passage 14 se trouve minimisée. Cependant, pour supprîmsr pratiquement cette circulation d'air à travers le panneau 12- il 03t préférable que des parties sélectionnées de l'âme 28 ne soient pas perforées pour former un certain nombre de barrières continues eireulaireiîtent 80 entre la feuille de ravêtement avant 24 ©fe la feuille de revêtement arrière 26., Dans ce but# dans le usa de la figure 2, par exempleles barrières peuvent Stre formées en laissant des parties sélectionnées de l'élément ondulé 4û et certains des éléments en V 46 non perforés,, et dans le cas sa la figure 3, les barrières 80 peuvent être formées en laissant âss parois inclinées 58 sélectionnées non perforées. La feuille de revêtement avant 24, la feuille de reirêteiaent arrière 26 et l'âme 28 peuvent être formées en utili-;:ï.it n'importe quel matérieu convenable, par exemple des métaux, £33 matières plastiques.» des mftfeîères céramiques et autres essentiellement rigides et ayant les caractéristiques mécaniques voulues„ Les éléments formant l'âme, tels que 15élément ondulé 40 et les éléments en V 46 ou les éléments ondulés 52 peuvent unis les uns aux autres à la feuille de revêtement avant 24-à la feuille de revêtement arrière 26 de n'import© quelle façon convenable, par exemple par soudage,, brasâge ou au moyen d'un î-clhésif convenable. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. _ ^ BA©ORtGIN^ 69 10700 7 2005792 0_YJL0_Ï_ÇJL!LÏL2_ÎL§ 1°- Une structure absorbant les bruits pour amortir les bruits dans un passage d'air caractérisée par des chambres 5 primaires et des chambres secondaires, ces chambres ayant des parois latérales rigides comportant des ouvertures pour faire communiquer directement chaque chambre primaire avec la source de bruit et pour faire communiquer chaque chambre secondaire indirectement à la source de bruit à travers au moins l'une des 10 chambres primaires, les chambres primaires, les chambres secondaires et les ouvertures ayant des dimensions appropriées pour permettre l'absorption par résonance des sons dans une bande-large de fréquences. 2°- La structure absorbant les bruits selon la revendi-15 cation 1 caractérisée en ce que chaque ouverture est circulaire avec un diamètre d'au moins 1,25 mm pour permettre le passage libre des liquides. 3°- La structure absorbant les bruits selon la revendication 1 caractérisée en ce que les dimensions des chambres 20 primaires, des chambres secondaires et.des ouvertures sont choisies pour que les chambres aient au moins deux fréquences de résonance acoustique entre environ 500 Hz et environ 12 000 Hz. 4°- La structure absorbant les bruits selon la revendication 2 caractérisée en ce que les parois latérales des chambres 25 primaires et secondaires sont définies par une feuille de revêtement avant délimitant au moins une partie du passage d'air, une feuille de revêtement arrière espacée de la feuille de revêtement avant et une âme fixée entre les deux feuilles de revêtement pour former les chambres primaires et secondaires, avec 30 des ouvertures dans la feuille de revêtement avan£ et qlans l'âme. 5°- La structure absorbant les bruits selon la revendication 4 caractérisée en ce que l'âme comprend un élément en feuille ondulée avec des parois latérales opposées séparant _des arêtes et définissant des gorges longues orientées alternativement 35 dans les sens opposés, tin élément de structure en V comportant des parois latérales inclinées raccordées par une arête, un élément en Y étant fixé dans chaque gorge de l'élément ondulé* les bords des parois latérales en contact et fixés aux parois latérales de la gorge, la feuille de revêtement avant et.la feuille de 40 revêtement arrière étant fixées à l'âsie le long des ar'ites de 69 10700 8 2005792 l'élément ondulé et des éléments en V pour former des chambres primaires et secondaires. 6°- Là: structure absorbant les bruits selon la reven-- dication 4 caractérisée en ce que l'âme comprend un premier élé-5 ment en feuille ondulée et un second élément en feuille ondulée, chaque élément ondulé ayant une première série d'arêtes et une seconde série d'arêtes raccordées par des parois latérales ondulées, les deux éléments ondulés étant fixés l'un à l'autre le long des arêtes de la première série dfarêtes du premier élément 10 ondulé en contact avec les arêtes de la seconde série d'arêtes du second élément ondulé, la feuille de revêtement avant étant fixée au premier élément ondulé le long de chaque arête de la seconde série du premier élément et la feuille de revêtement arrière étant fixée aux arêtes de la première série d'arêtes du second 15 élément ondulé pour former les chambres primaires et secondaires. 7°- Une structure de panneau absorbant les sons pour turboréacteur comportant une soufflante dans un passage annulaire caractérisé par une feuille de revêtement avant formant au moins une partie de la paroi du passage pour l'air de la soufflan-20 te, une feuille de revêtement arrière espacée radialement de la feuille de revêtement avant et une âme entre les feuilles de revêtement, fixée à ces feuilles pour définir des chambres tubu-laires longues séparées s'étendant d'une façon sensiblement circulaire et ayant des parois latérales sensiblement rigides, la 25 feuille de revêtement avant comportant des ouvertures pour faire communiquer le passage pour l'air de la soufflante avec un premier groupe des chambres et l'âme comportant des ouvertures pour faire communiquer les autres chambres avec le passage pour l'air de la soufflante à travers au moins l'une des chambres 30 du premier groupe de chambres, et les chambres et les ouvertures ayant les dimensions voulues pour assurer l'absorption des sons dans une plage large des fréquences. 8°- Une structure de panneau absorbant les sons selon la revendication 7 caractérisée en ce que la bande des fréquences 35 s'étend entre environ 500 Hz et environ 12 000 Hz. 9°- La structure de panneau absorbant les sons selon la revendication 7 caractérisée en ce que chaque chambre est pratiquement continue circulalrement autour de l'axe du passage pour l'air de la soufflante afin que du liquide ayant pénétré 69 10700 2005792 dans la structure puisse descendre jusqu'à la parti© la plus inférieure des chambres et échapper à l'extérieur de la structure, 10°- La structure de panneau absorbant les sons selon la revendication 9 caractérisée par tm dispositif formé à od-té 5 des parties las plus inférieurs des chambres pour psrâsettre l'échappement du liquide à travers la feuille de revêtement arrière vers l'air-libre. 11°- La structure de panneau absorbant ï©s sons selon la revendication 7 caractérisé en ce que des parois latérales 10 sélectionnées des chambres ne sont pas perforées pour former plusieurs barrières circulaires espacées axisûLesnent entre les feuilles de revêtement pour restreindre la circulation d'air à travers la structure.