Brevet FR2905734A1 — publié le 20080314

DISPOSITIF PERMETTANT D'AMELIORER L'EFFICACITE DES TRAITEMENTS ACOUSTIQUES DANS UN CONDUIT D'UNE MOTORISATION D'AERONEF La présente invention se rapporte à un dispositif permettant d'améliorer l'efficacité des traitements acoustiques dans un conduit d'une motorisation d'aéronef. Sur la figure 1, on a représenté en 10 un ensemble propulsif d'aéronef, également appelé turboréacteur, relié grâce à des moyens de liaison à un aéronef, notamment grâce à un mât 12 sous la voilure 14. Il comprend un moteur 16 avec d'une part une soufflante comportant un rotor 18 muni de pales et un stator 20 muni d'aubes, et d'autre part, un conduit primaire 22 dans lequel sont disposés selon le sens d'écoulement de l'air 24, des étages de compresseurs 26, une chambre de combustion 28 et des étages de turbines 30. Le moteur 16 est disposé dans une nacelle 32 qui comprend en amont de la soufflante une entrée d'air 34 et en aval du stator de la soufflante un conduit secondaire 36. Au moins une entretoise 38 appelée également bifurcation relie généralement le moteur et la nacelle, s'étendant entre la paroi interne 40 et la paroi externe 42 du conduit secondaire, ladite entretoise formant une cloison dans le conduit secondaire 36 disposée selon la direction d'écoulement de l'air 24 et une direction radiale. Selon un mode de réalisation, la motorisation comprend deux entretoises radiales 38 et 38', disposées dans un plan vertical, dans des positions angulaires respectivement supérieure à 12h et inférieure à 6h, lesdites entretoises formant deux bifurcations, scindant le conduit secondaire 36 en deux conduits parallèles 2905734 2 en forme de C selon une coupe transversale du moteur. Généralement, la bifurcation 38 supérieure se prolonge dans le mât 12, dans le cas d'une motorisation sous voilure, pour renforcer la liaison entre le moteur et le reste de l'aéronef. 5 Chaque bifurcation comprend une première surface dite surface gauche 44 et une seconde surface dite surface droite 46. Selon l'art antérieur, ces bifurcations 38 offrent des surfaces 44 et 46 approximativement planes et sont dimensionnées en fonction de contraintes mécaniques et aérodynamiques afin de ne pas nuire aux performances de 10 l'ensemble propulsif. Le bruit émis par l'ensemble propulsif 10 se compose d'une part du bruit de jet, produit à l'extérieur des conduits suite au mélange des différents écoulements d'air et gaz brûlés, et d'autre part, du bruit généré par les parties internes, dit bruit interne, produit par la soufflante, les compresseurs, les turbines et la 15 combustion qui se propage à l'intérieur des conduits. Quel que soit le bruit émis à la source, le champ acoustique se structure dans le conduit sous la forme d'une combinaison de sons élémentaires appelés modes, chaque mode se propageant le long du conduit selon des directions privilégiées. La quasi-totalité des modes se propagent en tournant dans le conduit, en se 20 réfléchissant sur les parois interne et externe du conduit considéré et sur les parois des bifurcations. A titre d'exemple, on a représenté sur les figures 2 et 3, un rayon acoustique 48 associé à un mode donné qui se propage dans le conduit secondaire 36 avec deux réflexions 50.1 et 50.2 sur les parois interne 40 et externe 42, une réflexion 50.3 sur la surface gauche 44 de la bifurcation supérieure suivie de deux réflexions 50.4 et 50.5 sur les parois interne 40 et externe 42 avant de sortir du conduit. 2905734 3 Pour limiter l'impact des nuisances sonores à proximité des aéroports, les normes internationales sont de plus en plus contraignantes en matière d'émissions sonores. Des techniques ont été développées pour réduire le bruit interne, notamment en 5 disposant, au niveau des parois des conduits et des bifurcations, des revêtements visant à absorber une partie de l'énergie sonore, notamment en utilisant le principe des résonateurs d'Helmholtz. Cependant, le bruit interne constitué principalement du bruit de la soufflante dont une large part se propage dans le conduit secondaire et rayonne en sortie 10 de conduit, demeure une source prépondérante de bruit, malgré l'utilisation des revêtements acoustiques notamment en raison d'un nombre de réflexions limité des rayons acoustiques sur lesdits revêtements. Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif permettant d'améliorer l'efficacité des traitements 15 acoustiques dans un conduit d'une motorisation d'aéronef. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour améliorer l'efficacité du ou des traitement(s) acoustique(s) dans un ensemble propulsif d'aéronef comprenant un conduit dans lequel s'écoule un flux gazeux, ledit conduit étant délimité par deux parois interne et externe sensiblement concentriques, 20 caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cloison s'étendant sur au moins une partie de la longueur du conduit entre lesdites parois interne et externe et en ce que le profil d'au moins une paroi de ladite au moins une cloison est défini de manière à augmenter le nombre de réflexions d'un rayon acoustique sur au moins l'une desdites parois interne et/ou externe dudit conduit et/ou sur au moins l'une 25 desdites parois de ladite au moins une cloison. Cet agencement permet d'améliorer l'efficacité du traitement acoustique et d'obtenir une meilleure atténuation du son le long du conduit. 2905734 4 D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale selon un plan vertical d'un ensemble 5 propulsif, - la figure 2 est une vue en perspective de l'arrière d'un ensemble propulsif illustrant la trajectoire d'un rayon acoustique avec des bifurcations selon l'art antérieur, - la figure 3 est une vue de l'arrière d'un ensemble propulsif illustrant la 10 trajectoire d'un rayon acoustique avec des bifurcations selon l'art antérieur, - la figure 4 est une vue en perspective de l'arrière d'un ensemble propulsif illustrant la trajectoire d'un rayon acoustique avec des bifurcations selon l'invention, - la figure 5 est une vue de l'arrière d'un ensemble propulsif illustrant la 15 trajectoire d'un rayon acoustique avec des bifurcations selon l'invention, - la figure 6A est une vue de l'arrière illustrant une bifurcation selon une variante de l'invention, et - la figure 6B est une vue de l'arrière illustrant une bifurcation selon une autre variante de l'invention. 20 Sur la figure 1, on a représenté en 10 un ensemble propulsif d'aéronef, également appelé turboréacteur, relié grâce à des moyens de liaison à un aéronef, notamment grâce à un mât 12 sous la voilure 14 de l'aéronef. Cependant l'invention n'est pas limitée à cette implantation, l'ensemble propulsif pouvant être relié à une autre partie de l'aéronef par le biais de moyens de 25 liaison différents. Selon un mode de réalisation, l'ensemble propulsif 10 comprend d'une part, un moteur 16 avec d'une part une soufflante comportant un rotor 18 muni de pales et un stator 20 muni d'aubes, et d'autre part, un conduit primaire 22 dans lequel 2905734 5 sont disposés selon le sens de l'écoulement de l'air 24, plus généralement appelé flux gazeux, des étages de compresseurs 26, une chambre de combustion 28 et des étages de turbines 30. Le moteur 16 est disposé dans une nacelle 32 qui comprend une entrée d'air 34 en amont de la soufflante et un conduit secondaire 5 36 en aval du stator 20 de la soufflante. Au moins une entretoise 38 appelée également bifurcation est prévue pour relier le moteur et la nacelle, s'étendant entre la paroi interne 40 et la paroi externe 42 du second conduit, ladite entretoise formant une cloison dans le conduit secondaire 36 disposée selon la direction d'écoulement de l'air 24 et une 10 direction radiale. Selon un mode de réalisation, la motorisation comprend deux entretoises radiales 38 et 38' disposées dans un plan vertical, dans des positions angulaires respectivement supérieure à 12h et inférieure à 6h, lesdites entretoises formant deux bifurcations, scindant le conduit secondaire 36 en deux conduits parallèles 15 en forme de C selon une coupe transversale du moteur. Généralement, la bifurcation 38 supérieure se prolonge dans le mât 12, dans le cas d'une motorisation sous voilure, pour renforcer la liaison entre le moteur et le reste de l'aéronef. Chaque bifurcation comprend une première surface dite surface gauche 44 et 20 une seconde surface dite surface droite 46. La disposition des bifurcations 38 peut être différente. Ainsi, l'ensemble propulsif peut comprendre trois bifurcations disposées à 120 ou tout autre répartition de bifurcations. L'interaction de l'écoulement d'air avec la soufflante produit un bruit appelé 25 bruit de soufflante qui se propage ensuite dans le conduit d'éjection secondaire, mais également dans l'entrée d'air, et qui rayonne ensuite dans toutes les directions en sortie dudit conduit. La présente invention vise à améliorer le traitement du bruit de soufflante. Néanmoins, elle pourrait s'appliquer aux 2905734 6 autres bruits, tels que par exemple le bruit découlant de la combustion ou celui découlant de l'interaction de l'écoulement avec les étages de turbines ou de compresseurs. Quel que soit le bruit émis à la source, le champ acoustique se structure dans le 5 conduit sous la forme d'une combinaison de sons élémentaires appelés modes, chaque mode se propageant le long du conduit selon des directions privilégiées. La quasi-totalité des modes se propagent en tournant dans le conduit, en décrivant des trajectoires approximativement hélicoïdales, en se réfléchissant sur les parois interne et externe du conduit considéré et sur les parois des 10 bifurcations. L'invention vise plus particulièrement à réduire la perception au sol du bruit du moteur, dont notamment le bruit de soufflante émis par un ensemble propulsif comportant au moins un conduit d'éjection. Les bruits de combustion et de turbine peuvent être également visés si au moins une entretoise est insérée dans 15 le conduit correspondant. Généralement la paroi interne 40 et/ou la paroi externe 42 sont recouvertes au moins en partie par un revêtement visant à absorber une partie de l'énergie sonore, notamment en utilisant le principe des résonateurs d'Helmholtz. Ce revêtement n'est pas plus détaillé car il est connu de l'homme du métier. 20 Selon l'invention, au moins une paroi d'au moins une bifurcation 38 a un profil permettant d'augmenter le nombre de réflexions sur au moins une des parois interne 40 ou externe 42 du conduit secondaire 36 et/ou sur au moins une des parois même de la bifurcation si celle-ci est traitée, notamment si elle comprend un revêtement visant à absorber une partie de l'énergie sonore, afin d'améliorer 25 l'efficacité du ou des traitement(s) acoustique(s). Généralement, pour une même bifurcation, les parois gauche et droite sont sensiblement symétriques. Néanmoins les parois gauche et droite peuvent avoir 2905734 7 un profil différent, et/ou avoir un profil évolutif sur la longueur de la bifurcation selon la direction de l'écoulement 24. Selon les variantes, au moins l'une des parois d'au moins une bifurcation, notamment celle sur laquelle se réfléchit au moins une onde sonore, comprend un 5 revêtement visant à absorber une partie de l'énergie sonore à la manière des parois interne et externe du conduit secondaire. Toutefois, les parois des bifurcations peuvent ne comprendre aucun revêtement visant à absorber une partie de l'énergie sonore. Pour simplifier la description, pour la suite, les parois gauche et droite des 10 bifurcations sont sensiblement symétriques. Selon une première variante illustrée sur les figures 4, 5 et 6A, le profil des parois est défini de manière à augmenter le nombre de réflexions sur la ou les paroi(s) 40 et/ou 42 du conduit secondaire 36, notamment au niveau des zones comprenant un revêtement acoustique, après au moins une réflexion sur ladite 15 bifurcation. Dans la mesure où l'efficacité du traitement acoustique augmente avec le nombre de réflexions, le dispositif de l'invention permet d'améliorer l'efficacité du traitement acoustique et d'obtenir une meilleure atténuation du son le long du conduit. De préférence, selon cette configuration, le profil des parois est concave, ou 20 comprend au moins une partie courbe concave. A titre d'exemple sur les figures 4 et 5, on a représenté un rayon acoustique 52 associé à un mode donné qui se propage dans le conduit secondaire 36 avec deux réflexions 54.1 et 54.2 sur les parois interne 40 et externe 42, une réflexion 54.3 sur la surface gauche 44 de la bifurcation supérieure suivie de multiples 25 réflexions 54.4, 54.5, 54.6 et 54.7 sur les parois interne 40 et externe 42 avant de sortir du conduit. Sur la figure 6A, on a représenté une autre configuration dans laquelle un rayon acoustique 56 se réfléchit deux fois sur la bifurcation 38. Ainsi, le rayon 2905734 8 acoustique 56 se propage dans le conduit secondaire 36 avec une première réflexion 58.1 sur la bifurcation, suivie d'une réflexion 58.2 sur l'une des parois du conduit secondaire 36 et d'une seconde réflexion 58.3 sur la bifurcation, puis de multiples réflexions 58.4, 58.5 sur les parois interne 40 et externe 42 avant 5 de sortir du conduit. Selon une autre variante illustrée sur la figure 6B, le profil des parois est définie de manière à piéger l'énergie acoustique par de multiples réflexions entre la bifurcation et l'une des parois interne ou externe du conduit secondaire. Cette configuration est d'autant plus efficace que la paroi du conduit secondaire et/ou 10 de la bifurcation comprend au droit des zones de réflexion un revêtement visant à absorber une partie de l'énergie sonore. De préférence, selon cette configuration, le profil des parois est convexe, ou comprend au moins une partie courbe convexe. A titre d'exemple sur la figure 6B, on a représenté un rayon acoustique 60 15 associé à un mode donné qui se propage dans le conduit secondaire 36 avec des réflexions alternées sur la bifurcation et sur l'une des parois du conduit secondaire. Le profil de la bifurcation pourrait comprendre au moins une partie concave et/ou au moins une partie convexe. 20 Dans tous les cas, l'invention est très peu pénalisante, voire non pénalisante en terme de masse, contrairement aux dispositifs de l'art antérieur qui induisent une augmentation de la masse de l'aéronef, dans la mesure où on utilise un élément déjà existant. Selon une alternative, on pourrait ajouter des cloisons s'étendant dans des plans 25 radiaux ou non, au moins en partie sur la longueur du conduit secondaire permettant d'augmenter les réflexions sur au moins l'une des parois dudit conduit afin d'obtenir une meilleure atténuation du bruit sans que lesdites cloisons assurent une fonction structurelle à la manière des bifurcations 38. 2905734 9 En variante, l'invention peut être appliquée dans le conduit primaire. Enfin, dans la mesure où la géométrie de la bifurcation la plus adaptée est dépendante de la direction de propagation du champ acoustique dans le conduit et donc des modes composant ce champ, la géométrie de la bifurcation pourra 5 être définie pour traiter certains modes en particulier, les plus dominants, notamment ceux constitutifs du bruit dit de raie, à la fréquence de passage des parties tournantes et à ses harmoniques. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour améliorer l'efficacité du ou des traitement(s) acoustique(s) dans un ensemble propulsif (10) d'aéronef comprenant un conduit (22, 36) dans lequel s'écoule un flux gazeux, ledit conduit (22, 36) étant délimité par deux parois interne (40) et externe (42) sensiblement concentriques, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cloison (38, 38') s'étendant sur au moins une partie de la longueur du conduit (22, 36) entre lesdites parois interne et externe (40, 42) et en ce que le profil d'au moins une paroi (44, 46) de ladite au moins une cloison (38, 38') est défini de manière à augmenter le nombre de réflexions d'un rayon acoustique sur au moins l'une desdites parois (40, 42) interne et/ou externe dudit conduit et/ou sur au moins l'une des parois (44, 46) de ladite au moins une cloison (38, 38'). 2. Dispositif pour améliorer le traitement acoustique dans un ensemble propulsif (10) d'aéronef comprenant un moteur (16) disposé dans une nacelle (32) entre lesquels est prévu un conduit (36) dit secondaire dans lequel s'écoule un flux gazeux, ledit conduit (36) étant délimité par deux parois interne (40) et externe (42) sensiblement concentriques, et comprenant au moins une bifurcation (38, 38') s'étendant dans un plan radial sur au moins une partie de la longueur dudit conduit (36), caractérisé en ce que le profil d'au moins une paroi (44, 46) de ladite au moins une bifurcation (38, 38') est défini de manière à augmenter le nombre de réflexions d'un rayon acoustique sur au moins l'une desdites parois (40, 42) interne et/ou externe dudit conduit. 3. Dispositif pour améliorer le traitement acoustique dans un ensemble propulsif (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le profil d'au moins une paroi (44, 46) comprend au moins une partie concave. 2905734 11 4. Dispositif pour améliorer le traitement acoustique dans un ensemble propulsif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profil d'au moins une paroi (44, 46) comprend au moins une partie convexe. 5 5. Dispositif pour améliorer le traitement acoustique dans un ensemble propulsif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (44, 46) de la cloison ou de la bifurcation (38, 38') comprend un revêtement acoustique visant à absorber une partie de l'énergie sonore. 6. Ensemble propulsif d'aéronef comprenant un dispositif pour améliorer le 10 traitement acoustique selon l'une quelconques des revendications précédentes. 7. Aéronef comprenant au moins un ensemble propulsif selon la revendication 6.