Brevet FR2905983A1 — publié le 20080321

Titre de l'invention Dispositif d'insonorisation d'un moteur d'hélicoptère à turbine à gaz, et moteur ainsi obtenu. Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne la diminution de l'émission sonore des hélicoptères à moteur à turbine à gaz. Des efforts ont été réalisés pour réduire le bruit causé par les pales de rotor principal d'hélicoptère de sorte que le bruit engendré par le moteur d'entraînement des pales peut constituer aujourd'hui une part significative de l'émission sonore d'un hélicoptère à moteur à turbine à gaz. Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but de réduire encore l'émission sonore d'un tel hélicoptère dont le moteur à turbine à gaz comprend un compresseur, un passage d'alimentation du compresseur en air et une entrée d'air radiale comprenant des lèvres se raccordant au passage d'alimentation en air. Un dispositif d'insonorisation d'un tel moteur d'hélicoptère est proposé selon lequel les lèvres de l'entrée d'air radiale sont au moins partiellement formées par un atténuateur acoustique propre à atténuer des fréquences sonores produites par la rotation du compresseur. Ce traitement d'insonorisation présente de multiples avantages. Son emplacement non éloigné de la roue du compresseur, principale source de bruit du moteur, lui confère une bonne efficacité. En outre, à cet emplacement, l'ajout d'un atténuateur acoustique, ne pose pas de problème d'encombrement et ne nécessite pas de revoir la conception du moteur ; le traitement d'insonorisation est aisément applicable à des moteurs existants. De plus, les lèvres avec atténuateur acoustique peuvent être réalisées en matériau composite du type fibres-résine de sorte que l'ajout de l'atténuateur acoustique ne se traduit pas par une augmentation de masse importante. Par ailleurs, avec cette disposition, la possibilité de recouvrir l'entrée d'air radiale par une grille anti-givrage est conservée. 2905983 2 On notera aussi qu'une atténuation efficace du bruit causé par la rotation des pales permet de concevoir celles-ci dans le but d'optimiser le comportement aérodynamique sans se préoccuper des conséquences sur l'acoustique. 5 Selon un mode de réalisation particulier, un atténuateur acoustique peut aussi être intégré à un carter métallique délimitant le passage d'alimentation du compresseur en air. Seule une partie du carter, par exemple celle située à proximité de l'entrée d'air, peut être munie d'un atténuateur acoustique. 10 L'atténuation acoustique peut être par exemple un revêtement de paroi du type résonateur de Helmholtz, ou de tout autre type connu. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description 15 faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue très schématique d'un moteur d'hélicoptère à turbine à gaz ; - la figure 2 est une vue partielle en demi-coupe à échelle 20 agrandie montrant l'intégration d'un atténuateur acoustique aux lèvres de l'entrée d'air radiale pour le compresseur du moteur de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue partielle en demi-coupe à échelle agrandie montrant l'intégration d'atténuateurs acoustiques aux lèvres d'entrée d'air radiale et au carter du passage d'alimentation en air du 25 compresseur de la figure 1. Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 montre de façon schématique un moteur d'hélicoptère à turbine à gaz comprenant un étage de compresseur 10 30 (par exemple compresseur centrifuge) recevant de l'air extérieur par un passage annulaire 12 d'alimentation en air délimité par un carter métallique 14. Une chambre de combustion annulaire 16, par exemple à flux inversé, est munie d'injecteurs (non représentés) alimentés en carburant et en flux d'air primaire issu du compresseur 10. Les gaz de 35 combustion issus de la chambre 16 entraînent une turbine 18 d'entraînement du compresseur 10, reliée à celui-ci par un arbre 20, et 2905983 3 une turbine de puissance 22 (par exemple à un seul étage) reliée par un arbre 23 à un train d'engrenages qui fournit une puissance mécanique sur un arbre de sortie 24, les arbres 20 et 23 étant coaxiaux. Comme le montre la figure 2, l'entrée d'air radiale pour le 5 passage 12 comprend deux lèvres 30, 32 (non montrées sur la figure 1) délimitant une entrée d'air 34. Les lèvres sont formées par deux pièces annulaires respectives qui, à une extrémité interne, se raccordent à l'extrémité amont du passage 12 et, à leur autre extrémité externe, présentant un rebord 30a, 32a recourbé en U vers l'extérieur. A leur 10 extrémité interne, les lèvres 30, 32 peuvent présenter une collerette ou des pattes 30b, 32b permettant leur fixation sur le carter 14. L'extrémité 34a de l'entrée d'air 34, définie par les rebords 30a, 32a, est couverte par une grille anti-givrage 36 aux rebords recourbés dont les extrémités s'engagent dans les creux des rebords 30a, 32a et sont fixées à 15 ces derniers. La grille 36 a pour objet d'éviter la formation de givre dans l'entrée d'air 34 et le passage d'alimentation 12, un givrage éventuel se formant sur la surface extérieure de la grille 36. Un canal de contournement annulaire 38 est alors prévu pour alimenter suffisamment le passage 12 en air en dépit du givrage de la grille 36. Le canal 38 est 20 délimité d'un côté par une paroi annulaire de guidage coudée 39, ou plénum, munie de nervures de rigidification 39a et solidaire du carter 14. La paroi 39 est située en regard d'une lèvre de l'entrée d'air, par exemple la lèvre 32, qui délimite l'autre côté du canal 38 et qui présente des ouvertures ou lumières 32c pour le passage de l'air provenant du canal 38. 25 Une structure d'entrée d'air telle que décrite ci-avant est bien connue en soi. Les lèvres 30, 32 ont leur paroi formant un atténuateur acoustique, respectivement 40, 42, au moins sur une partie de leur dimension radiale définissant l'entrée d'air 34 depuis le raccordement au 30 passage d'alimentation 12, de préférence sur toute la dimension radiale de l'entrée d'air 34, afin d'atténuer le bruit engendré par la source sonore du moteur la plus proche, à savoir le compresseur. Chaque atténuateur acoustique peut être formé de plusieurs parties adjacentes si souhaitable pour plus de commodité de fabrication. 35 Comme le montre le détail de la figure 2, chaque atténuateur acoustique, par exemple 40, peut être formé par un ensemble de cavités 2905983 4 ou cellules adjacentes 40a, séparées par des parois 40b, formant par exemple une structure en nid d'abeilles, les parois 40b s'étendant perpendiculairement à la surface de la lèvre entre un fond 40c formé par une plaque ou feuille rigide étanche (non traversée par les ondes sonores) 5 et une face avant 40d formée par une plaque ou feuille laissant passer les ondes sonores. La plaque ou feuille avant 40d est par exemple perforée. On pourrait aussi utiliser une plaque ou feuille poreuse perméable aux ondes sonores à atténuer. La profondeur des cavités 40a (distance entre le fond et la face 10 avant) est choisie en fonction de la longueur d'onde des ondes sonores à atténuer. Ces dernières étant produites essentiellement par le compresseur 10, elles ont une fréquence de l'ordre de 5 à 14 kHz environ pour des moteurs d'hélicoptères à turbine à gaz courants, ce qui implique une profondeur de cavité (quart de la longueur d'onde) de 0,6 cm à 15 1,6 cm environ. Le logement de l'atténuateur acoustique ne pose aucun problème d'encombrement au niveau des lèvres d'entrée d'air. Avantageusement, la paroi des lèvres 30, 32 bordant l'entrée d'air 34 est constituée par l'atténuateur acoustique. L'entrée d'air 34 étant située dans une zone "froide" du moteur, 20 le matériau des lèvres 30, 32 munies des ou formant les atténuateurs acoustiques 40, 42 peut être choisi dans une large gamme de matériaux. On pourra en particulier réaliser les lèvres 30, 32 et atténuateurs acoustiques 40, 42 en un matériau composite à renfort fibreux, par exemple fibres de verre ou de carbone et matrice résine. Un tel matériau 25 étant léger, la présence des atténuateurs acoustiques n'est pas pénalisante en terme de masse. La paroi formant plénum 39 peut être réalisée dans le même matériau que les lèvres 30, 32 et également être munie d'un ou former un atténuateur acoustique semblable aux atténuateurs 30, 32. 30 Ainsi, une atténuation efficace du bruit engendré par le compresseur peut être obtenue de façon simple, sans modification du moteur, y compris le passage d'alimentation en air, de sorte que l'invention peut être aisément appliquée à des moteurs existants. Il est toutefois possible, comme le montre la figure 3, de 35 prévoir des atténuateurs acoustiques 26, 28 sur les parois du passage 12 d'alimentation en air, par exemple sur une partie de sa longueur à partir 2905983 5 du raccordement avec l'entrée d'air 34. Les atténuateurs 26, 28 peuvent avoir la même structure que les atténuateurs 40, 42, et peuvent être réalisés dans le même matériau métallique que le carter 14 ou dans un matériau différent, par exemple en intégrant un atténuateur en céramique 5 dans le carter métallique. Dans ce qui précède, on a envisagé la réalisation d'atténuateurs acoustiques sous forme d'atténuateurs Helmholtz. Toutefois, d'autres structures d'atténuateur acoustique peuvent être utilisées, par exemple des mousses ou des matériaux poreux céramiques ou métalliques. 10 15 20 25 30 35 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'insonorisation d'un moteur d'hélicoptère à turbine à gaz ayant un compresseur (10), un passage (12) d'alimentation du compresseur en air et une entrée d'air radiale (34) comprenant des lèvres (30, 32) se raccordant au passage d'alimentation, dans lequel les lèvres sont au moins partiellement formées par un atténuateur acoustique (40, 42) propre à atténuer des fréquences sonores produites par la rotation du compresseur. 2. Dispositif d'insonorisation selon la revendication 1, dans lequel les lèvres (30, 32) munies d'atténuateur acoustique sont en matériau composite à renfort fibreux densifié par une résine. 3. Dispositif d'insonorisation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'entrée d'air radiale (34) est recouverte par une grille anti-givrage (36) surmontant les extrémités des lèvres (30, 32). 4. Dispositif d'insonorisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel un atténuateur acoustique (26, 28) est en outre intégré à un carter métallique (14) délimitant le passage d'alimentation du compresseur en air. 5. Moteur d'hélicoptère à turbine à gaz muni d'un dispositif d'insonorisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.