Brevet FR2922152A1 — publié le 20090417

La présente invention concerne notamment une structure à âme alvéolaire formée d'au moins une unité alvéolaire apte à être utilisée dans un panneau acoustique pour une nacelle de 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. Les panneaux acoustiques sont des structures bien connues pour absorber ces bruits. Ces panneaux comportent habituellement une ou plusieurs couches de structures à âme alvéolaire (structure couramment appelée � en nid d'abeille �). Ces couches sont généralement revêtues sur leur face inférieure, c'est-à-dire non en contact avec le flux d'air à l'intérieur de la nacelle, d'une peau imperméable à l'air, dite � pleine �, et sur leur face supérieure, c'est-à-dire en contact avec le flux d'air à l'intérieur de la nacelle, d'une peau perforée perméable à l'air, dite � acoustique �. Le panneau acoustique peut comprendre en outre plusieurs couches de structures à âme alvéolaire entre lesquelles est insérée, par exemple collée, une peau poreuse ou multiperforée, dite � septum � . De tels panneaux constituent des résonateurs acoustiques aptes à � piéger � le bruit et donc à atténuer les émissions sonores en direction de l'extérieur de la nacelle. D'une façon connue, la structure à âme alvéolaire est réalisée à partir d'unité(s) alvéolaire(s) jointes, dite(s) � bloc(s) de nids d'abeilles �. Une unité alvéolaire est obtenue généralement en superposant plusieurs feuilles de métal, d'alliage léger ou en composite sur lesquelles sont disposés ponctuellement des moyens de collage qui font adhérer les feuilles entre elles en certains points, appelés plots de jonction. L'unité alvéolaire ainsi produite est dite sous forme � compactée �. Afin de former les cellules alvéolaires, l'unité subit un étirement de sorte à séparer les feuilles qui restent jointes entre elles au niveau des plots de jonction. L'unité alvéolaire ainsi produite est dite sous forme � expansée �. 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 notamment de la jonction de la ou des unités alvéolaires, qui forment une structure à âme alvéolaire. La jonction des extrémités latérales d'unités alvéolaires est couramment réalisée à l'aide d'une colle moussante, telle que la colle FM 410�, qui a une importante capacité d'expansion. De la colle, généralement sous forme de film, est insérée entre les bords adjacents de deux unités alvéolaires qui, lors de son expansion, obstrue les cellules alvéolaires en créant des surépaisseurs au niveau des cloisons des alvéoles de la zone de jonction. Ces surépaisseurs présentent l'inconvénient de diminuer la surface acoustique efficace de la structure alvéolaire et aussi de provoquer des ruptures brutales d'impédance qui contribuent à la diminution de la performance acoustique du panneau acoustique, par redistribution de l'énergie modale du bruit par les parties tournantes, lors du fonctionnement du turboréacteur. La mise en oeuvre d'une telle structure à âme alvéolaire est complexe et ne permet pas d'obtenir un traitement acoustique complètement homogène. Un but de la présente invention est de fournir une structure à âme alvéolaire comportant une ou plusieurs unités alvéolaires, simple à mettre en oeuvre et présentant une atténuation efficace du bruit induit par le fonctionnement du turboréacteur. A cet effet, selon un premier aspect, l'invention a pour objet une structure à âme alvéolaire apte à être utilisée dans un panneau acoustique pour une nacelle de turboréacteur comprenant au moins une unité alvéolaire, chaque unité alvéolaire comportant deux feuilles d'extrémité, caractérisée en ce que les feuilles d'extrémité sont jointes entre elles par des plots de jonction disposés de façon à former des cellules alvéolaires. La structure selon l'invention comporte une ou plusieurs unités alvéolaires jointe(s) de manière à ne pas obstruer les cellules alvéolaires. En effet, la zone de jonction de la structure selon l'invention se limite aux cellules alvéolaires formées par les plots de jonction et les feuilles d'extrémité. De ce fait, aucune cellule alvéolaire de la structure selon l'invention n'est obstruée totalement ou partiellement. Au contraire, la zone de jonction présente de nouvelles cellules alvéolaires sensiblement remplies d'air ce qui augmente la surface acoustique efficace de la structure selon l'invention. Ainsi, la structure selon l'invention permet de façon avantageuse une diminution efficace du bruit sans rupture d'impédance. D'un point de vue mécanique, la structure de l'invention offre une résistance mécanique supérieure à celle des structures de la technique antérieure. En effet, la structure selon l'invention se comporte comme un bloc entier non jointé constitué de cellules alvéolaires. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la structure selon l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles: - les plots de jonction sont constitués d'une matière choisie parmi les métaux, les alliages ou les polymères, notamment une résine à base époxyde, permettant de résister aux contraintes extérieures et n'alourdissant pas de manière critique la nacelle dans laquelle est destinée à être incorporée la structure selon l'invention ; -la structure selon l'invention présente une surface sensiblement de révolution afin de constituer de manière optimale un panneau acoustique de nacelle de turboréacteur dans le but d'atténuer les nuisances acoustiques issues du turboréacteur. Selon un deuxième aspect, l'invention a pour objet un procédé de préparation d'une structure à âme alvéolaire selon l'invention comprenant au moins une unité alvéolaire, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes visant à: A- sélectionner au moins une unité alvéolaire sous une forme sensiblement compactée et sensiblement plane, chaque unité alvéolaire comportant deux feuilles d'extrémité ; B- joindre les feuilles d'extrémité disposées en vis-à-vis par l'intermédiaire de moyens de collage disposés sur une feuille d'extrémité de façon à former des cellules alvéolaires sensiblement compactées ; C- étirer la structure obtenue à l'issue de l'étape (B) par des moyens d'expansion pour former les cellules alvéolaires sensiblement expansées. Par �forme sensiblement compactée �, on entend ici des unités 35 alvéolaires dans lesquelles les cellules alvéolaires n'ont pas été formées mais sont susceptibles de l'être après étirement de ces cellules. Par � cellules alvéolaires compactées �, on entend ici des cellules alvéolaires sensiblement aplaties susceptibles d'être expansées après étirement. Par � cellules alvéolaires expansées �, on entend ici des cellules alvéolaires étirées aptes à former des moyens d'atténuation acoustique. Le procédé selon l'invention présente l'avantage d'être simple à mettre en oeuvre dans la mesure où la ou les unités alvéolaires est(sont) dans un premier temps manipulées sous leur forme compactée puis elles sont étirées d'un bloc dans une autre étape afin de former la structure selon l'invention. De plus, le procédé selon l'invention présente l'avantage de fournir une structure à âme alvéolaire qui peut présenter des cellules alvéolaires non régulières. En effet, les moyens d'expansion peuvent étirer la structure issue de l'étape B du procédé selon l'invention de façon non homogène. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le procédé selon l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles: -le procédé selon l'invention comprend en outre une étape (D) où l'on rapporte une peau acoustique perforée et/ou une peau non perforée sur au moins une face de la structure à âme alvéolaire obtenue à l'issue de l'étape (C) permettant de protéger la structure selon l'invention et d'augmenter l'atténuation acoustique ; - les moyens de collage sont constitués d'un polymère, de métal ou d'alliage utilisés pour une soudure assurant à la structure selon l'invention une 25 bonne résistance mécanique ; - les moyens de collage sont constitués de matière dont la position et l'épaisseur sont telles que ces moyens de collage induisent un espace non nul rempli d'air entre deux feuilles d'extrémité permettant la formation de cellules alvéolaires, ces cellules idéalement hexagonales pouvant prendre des 30 géométries dégradés tout en assurant leur rôle d'atténuation acoustique; - les moyens d'expansion sont des moyens mécaniques aptes à étirer la structure obtenue à l'issue de l'étape (B) suivant une direction sensiblement perpendiculaire ou radiale aux faces internes et externes permettant d'étirer finement la structure issue de l'étape B à la forme voulue. 35 - on joint, dans l'étape B, bord à bord les feuilles d'extrémité de façon à obtenir une structure de surface sensiblement de révolution, ce qui permet de réaliser de manière optimale un panneau d'atténuation acoustique, en particulier un panneau acoustique d'entrée d'air de turboréacteur. Selon un troisième aspect, l'invention a pour objet un panneau acoustique pour nacelle comprenant au moins une structure à âme alvéolaire selon l'invention ou susceptible d'être obtenue par le procédé selon l'invention. Selon un mode de réalisation préféré, le panneau acoustique comprend plusieurs structures à âme alvéolaire disposées en couches entre lesquelles se situe une peau poreuse ou multiperforée, de préférence un septum. Selon un quatrième aspect, l'invention a pour objet une nacelle de turboréacteur comprenant un panneau acoustique selon l'invention. L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description 15 non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci- dessous annexées: - la figure la est une coupe transversale schématique partielle de la structure selon l'invention ; - la figure 1 b est un agrandissement de la zone Z de la figure 1 a ; 20 -la figure 2 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de la structure selon l'invention ; - les figures 3a à 3c sont des coupes schématiques et partielles de modes de réalisation des étapes du procédé selon l'invention. 25 La figure la illustre un mode de réalisation d'une structure à âme alvéolaire 10 selon l'invention destinée à être utilisée dans un panneau acoustique pour une nacelle de turboréacteur, non représentés. La structure 10 de l'invention peut être constituée d'une unité alvéolaire jointe sur elle-même ou d'une pluralité d'unités alvéolaires jointes 30 entre elles bord à bord, notamment deux ou trois. Selon le mode de réalisation représenté à la figure la, la structure 10 selon l'invention est constituée de deux unités alvéolaires 12 et 14. Les unités alvéolaires 12 et 14 comportent typiquement des feuilles intermédiaires 15 et 16 et deux feuilles d'extrémité, dont une 18, 20 de chaque 35 unité alvéolaire 12, 14 est représentée, ainsi que des plots de jonction 22 et 24. Les feuilles d'extrémité 18 et 20 sont jointes entre elles par les plots de jonction 24 disposés, notamment ponctuellement, sur des zones étendues voire sensiblement continuement, de façon à former des cellules alvéolaires. De façon générale, les feuilles 15 et 16 forment les parois de cellules alvéolaires 26 dont les sommets se situent au niveau des plots de jonction 22. Comme illustré à la figure 1 b, la zone de jonction 30 entre les unités alvéolaires 12 et 14 est formée de cellules alvéolaires 32 provenant de la jonction ponctuelle des feuilles d'extrémité 18 et 20 au niveau des plots de jonction 24. Ainsi de façon avantageuse, non seulement les cellules alvéolaires 32 participent comme les autres cellules alvéolaires 26 à l'atténuation du bruit de la structure 10 selon l'invention puisqu'elles ne sont ni obstruées ni bouchées mais en plus ces cellules alvéolaires 32 augmentent la capacité d'atténuation du bruit de la structure 10 selon l'invention. Les cellules alvéolaires 26 et 32 sont par exemple des cellules alvéolaires de forme géométrique, notamment hexagonale, ou encore courbe. Selon un mode de réalisation, les cellules alvéolaires 26 et 32 sont de forme régulière. Les cellules alvéolaires 26 et 32 ont typiquement une largeur d comprise entre 3 mm et 40 mm, notamment entre 8 mm et 12 mm et une hauteur h notamment comprise entre 3 mm et 100 mm, notamment entre 8 mm et 40 mm. De façon générale, les cellules alvéolaires 26 et 32 sont vides de matière et typiquement remplies d'air. Les plots de jonction 24 sont préférentiellement constitués d'une matière choisie parmi les métaux, les alliages ou les polymères, notamment une résine à base époxyde. Les feuilles intermédiaires 15 et 16 et les feuilles d'extrémité 18 et 20 sont réalisées dans une matière résistant aux contraintes extérieures et n'alourdissant pas de manière critique la nacelle dans laquelle la structure 10 selon l'invention est destinée à être incorporée. Selon un mode de réalisation intéressant, les feuilles intermédiaires 15 et 16 et les feuilles d'extrémité 18 et 20 sont constituées de la même matière. De manière préférentielle, les feuilles intermédiaires 15 et 16 et les feuilles d'extrémité 18 et 20 sont constituées dans une matière choisie parmi les métaux, les alliages légers et les polymères thermoplastiques, notamment l'aluminium, le titane et un composite. Par ailleurs, les plots de jonction 24 peuvent avoir une épaisseur notamment supérieure à celle des feuilles d'extrémité 18 et 20. Selon un mode de réalisation, les feuilles d'extrémité 18 et 20 ont une épaisseur sensiblement identique aux feuilles intermédiaires 15 et 16, notamment comprise entre 10 pm et 200 pm. Typiquement, l'épaisseur des plots de jonction 24 est comprise entre 5 pm et 1 mm, notamment entre 0,1 mm et 0, 4 mm. Typiquement, l'épaisseur d'une unité 12 et 14 correspond à celle de la structure 10 selon l'invention et est notamment comprise entre 3 mm et 100 mm ou encore entre 8 mm et 40 mm. De façon générale, la structure 10 selon l'invention a une forme adéquate pour constituer un panneau acoustique de nacelle de turboréacteur afin d'atténuer au mieux les nuisances acoustiques issues de ce dernier. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 2, la structure 10 présente une surface sensiblement de révolution d'axe 34. Selon d'autres modes de réalisation non représentés, la structure 10 selon l'invention n'est pas de forme régulière et est par exemple de forme � tonneau � non régulier, à savoir que le rayon de la section transversale n'est pas constant ni le long, ni radialement par rapport à l'axe de révolution 34 de la structure 10 selon l'invention. Cette géométrie correspond typiquement à un conduit acoustique d'entrée d'air de turboréacteur. Le procédé selon l'invention comporte avantageusement trois 20 étapes A, B et C, simples à mettre en oeuvre afin de préparer la structure 10 selon l'invention. Ainsi, la figure 3a illustre un mode de réalisation de l'étape A du procédé selon l'invention dans laquelle on sélectionne au moins une unité alvéolaire, deux unités alvéolaires 112 et 114 étant ici représentées, sous une 25 forme sensiblement compactée et sensiblement plane. Chaque unité alvéolaire 112 et 114 comporte typiquement deux feuilles d'extrémité, dont une de chaque unité alvéolaire 112, 114 est représentée respectivement 118, 120, des feuilles intermédiaires 115 et 116 et des plots de jonction 122 situés entre les feuilles intermédiaires 115 et 116. 30 Les feuilles d'extrémité 118 et 120 ont une surface libre 124 et 126 apte à être jointe sur laquelle des moyens de collage sont destinés à être disposés. Dans un mode de réalisation de l'étape B du procédé selon l'invention représenté à la figure 3b, on joint les feuilles d'extrémité 118 et 120 35 en vis-à- vis par l'intermédiaire de moyens de collage 200 disposés sur une des feuilles d'extrémité 118 ou 120 de façon à former des cellules alvéolaires sensiblement compactées 202. A titre d'exemple, les moyens de collage 200 peuvent être déposés sur une des feuilles d'extrémité 118 ou 120 ponctuellement, sur des zones étendues voire sensiblement continuement. Selon un mode de réalisation non représenté, une des deux unités isolées 112 ou 114 peut avoir sur la surface libre de sa feuille d'extrémité 118 ou 120 destinée à être jointe des moyens de collage préalablement disposés à l'étape B. Les moyens de collage 200 sont typiquement constitués de matière dont la position et l'épaisseur sont telles que ces moyens de collage 200 induisent un espace 203 non nul rempli d'air entre deux feuilles d'extrémité 118 et 120, ce qui permet de former des cellules alvéolaires. Cet espace 203 a une épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur des moyens de collage 200. Les moyens de collage 200 sont constitués préférentiellement de polymères, de métal ou d'alliage utilisé pour une soudure. A la fin du collage, les moyens de collage 200 deviennent des plots de jonction qui délimitent avec les feuilles d'extrémité 118 et 120 des cellules alvéolaires sensiblement compactées 202. On obtient à l'issue de cette étape B une structure 204 comportant une face interne non représentée, destinée à être la plus proche de l'axe du moteur non représenté, et une face externe non représentée, destinée à être la plus éloignée de l'axe du moteur. Selon un mode de réalisation préférentiel, on joint, dans l'étape B, bord à bord les feuilles d'extrémité 118 et 120 de façon à obtenir une structure 204 de surface sensiblement de révolution, notamment sensiblement cylindrique ou de forme tonneau. Dans le cas où la structure 204 est de surface de révolution, la face interne est destinée à être la plus proche radialement de l'axe du moteur non représenté et la face externe destinée à être la plus éloignée radialement de l'axe du moteur. Dans un mode de réalisation de l'étape C du procédé selon l'invention représenté à la figure 3c, on étire la structure 204 obtenue à l'étape B par un moyen d'expansion pour former les cellules alvéolaires expansées 332 afin d'obtenir la structure 310 à âme alvéolaire selon l'invention. D'une manière préférentielle, les moyens d'expansion sont des moyens mécaniques non représentés aptes à étirer la structure 204 suivant une direction radiale ou perpendiculaire aux faces internes et externes de la structure 204. Ainsi, il est possible d'étirer de manière non uniforme la structure 204 de sorte à avoir des cellules alvéolaires 332 de taille différente et ce, dans le but de constituer une âme alvéolaire monobloc de surface non développable, typiquement appliquée à un conduit acoustique d'entrée d'air de turboréacteur. Selon un mode de réalisation préférentiel non représenté, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape D où l'on rapporte une peau acoustique perforée et/ou une peau non perforée, peau pleine, sur au moins une face de la structure 310 obtenue à l'issue de l'étape C. La peau acoustique est généralement perforée de manière 10 sensiblement uniforme. La peau acoustique et la peau pleine sont habituellement en matériau composite multicouche constitué d'une fibre renfort imprégnée d'une résine polymérisée. De plus, le panneau acoustique peut en outre comprendre 15 plusieurs structures 10 selon l'invention ou 310 obtenue selon le procédé de l'invention disposées en couches entre lesquelles se situe une peau poreuse ou multiperforée, préférentiellement un septum, dans le but de constituer un résonateur à étages multiples. Généralement, le septum est constitué d'une couche poreuse ou 20 d'une peau microperforée de trous possédant un diamètre compris entre 0,1 mm et 1 mm. Le panneau acoustique est ensuite assemblé en disposant les différentes couches, à savoir peau acoustique interne, structure(s) 10 selon l'invention ou 310 obtenue(s) selon l'invention, éventuellement septum et peau 25 pleine, encollées sur un moule à la forme requise. L'ensemble subit un cycle d'assemblage de manière à serrer les couches et à former un ensemble sandwich solidaire en utilisant par exemple un autoclave pour polymériser les adhésifs. La peau pleine peut être réalisée et collée en une seule opération sur le panneau acoustique. 30 REVENDICATIONS 1. Structure (10 ; 310) à âme alvéolaire apte à être utilisée dans un panneau acoustique pour une nacelle de turboréacteur comprenant au moins une unité alvéolaire (12 ; 14 ; 112 ;114), chaque unité alvéolaire (12 ; 14 112 ; 114) comportant deux feuilles d'extrémité (18 ; 20 ; 118 ; 120), caractérisée en ce que les feuilles d'extrémité (18 ; 20 ; 118 ; 120) sont jointes entre elles par des plots de jonction (24) disposés de façon à former des cellules alvéolaires (32 ; 332). 2. Structure (10 ; 310) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les plots de jonction (24) sont constitués d'une matière choisie parmi les métaux, les alliages ou les polymères, notamment une résine à base époxyde. 3. Structure (10 ; 310) selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente une surface sensiblement de révolution. 4. Procédé de préparation d'une structure (310) à âme alvéolaire selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant au moins une unité alvéolaire (112 ; 114), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes 20 visant à : A- sélectionner au moins une unité alvéolaire (112 ; 114) sous une forme sensiblement compactée et sensiblement plane, chaque unité alvéolaire (112 ; 114) comportant deux feuilles d'extrémité (118 ; 120) ; B- joindre les feuilles d'extrémité (118 ; 120) disposées en vis- 25 à-vis par l'intermédiaire de moyens de collage (200) disposés sur une feuille d'extrémité (118) de façon à former des cellules alvéolaires sensiblement compactées (202) C- étirer la structure (204) obtenue à l'issue de l'étape (B) par des moyens d'expansion pour former les cellules alvéolaires sensiblement 30 expansées (332). 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape (D) où l'on rapporte une peau acoustique perforée et/ou une peau non perforée sur au moins une face de la structure à âme alvéolaire (310) obtenue à l'issue de l'étape (C). 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de collage (200) sont constitués d'un polymère, de métal ou d'alliage utilisés pour une soudure. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de collage (200) sont constitués de matière dont la position et l'épaisseur sont telles que ces moyens de collage (200) induisent un espace (203) non nul rempli d'air entre deux feuilles d'extrémité (118 ;120). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'expansion sont des moyens mécaniques aptes à étirer le structure (204) obtenue à l'issue de l'étape (B) suivant une direction sensiblement perpendiculaire ou radiale aux faces internes et externes. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'on joint, dans l'étape B, bord à bord les feuilles d'extrémité (118 ; 120) de façon à obtenir une structure (204) de surface sensiblement de révolution. 10. Panneau acoustique pour nacelle comprenant au moins une structure (10 ; 310) à âme alvéolaire selon l'une quelconque des revendications précédentes ou susceptible d'être obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 9. 11. Panneau acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs structures à âme alvéolaire (10 ; 310) disposées en couches entre lesquelles se situe une peau poreuse ou multiperforée, de préférence un septum. 12. Nacelle de turboréacteur comprenant un panneau acoustique, caractérisé en ce que le panneau acoustique est selon la revendication 10 ou 11.30