Brevet FR2938501A1 — publié le 20100521

La présente invention concerne un procédé pour la réduction du bruit engendré par un orifice placé dans un écoulement gazeux énergétique. Elle s'applique tout spécialement, mais non exclusivement, au do- maine aéronautique, notamment aux orifices de conduits de systèmes d'air conditionné et aux orifices de cavités borgnes ménagés dans la sur-face d'un aéronef. On sait que, lorsqu'un orifice est placé dans un écoulement gazeux énergétique, tel qu'un flux d'air, son bord engendre des phénomènes de turbulences qui constituent des sources sonores plus ou moins intenses selon les conditions d'écoulement (vitesse de l'écoulement, température extérieure, température du gaz, incidence de l'écoulement par rapport à l'orifice, etc ...). La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en permettant d'atténuer le bruit produit par un tel orifice disposé dans un écoulement gazeux. A cet effet, selon l'invention, le procédé pour la réduction du bruit engendré par un orifice placé dans un écoulement gazeux énergétique, est remarquable en ce qu'on entoure, avec ampleur, au moins une partie du bord dudit orifice avec une structure à mailles, de façon à ménager un espace entre cette dernière et ladite partie de bord, ladite structure à mailles étant apte, d'une part, à diviser ledit écoulement énergétique gazeux en une pluralité d'écoulements gazeux secondaires moins énergétiques traversant ledit espace pour atteindre ladite partie de bord et, d'autre part, à briser les ondes sonores éventuellement engendrées par ladite partie de bord sous l'action desdits écoulements gazeux secondaires moins énergétiques. La traversée de la structure à mailles par l'écoulement gazeux énergétique incident permet de dissiper une partie de l'énergie de ce der-nier en le transformant en une multitude d'écoulements gazeux secondaires moins énergétiques. Ces derniers, lors de leur impact avec la partie du bord de l'orifice entourée par la structure à mailles, engendrent éventuellement des ondes sonores omnidirectionnelles de fréquence plus élevée (par exemple quelques kHz) et d'intensité plus faible que celles qui au-raient été engendrées par l'impact de l'écoulement gazeux énergétique incident sur ladite partie de bord dépourvue de structure à mailles. En ou- i 0 tre, ces ondes sonores omnidirectionnelles, engendrées dans ledit espace ménagé entre ladite partie de bord de l'orifice et la structure à mailles, sont brisées par les mailles de cette dernière lorsqu'elles traversent cette dernière en direction de l'extérieur, de sorte qu'elles perdent l'essentiel de leur énergie, ledit orifice n'engendrant alors pratiquement plus de bruit à 15 l'extérieur de ladite structure à mailles. Ainsi, selon l'invention, la combinaison de ladite structure à mailles entourant ladite partie de bord de l'orifice et dudit espace produit un double effet d'atténuation de bruit, d'une part, par une division de l'écoulement gazeux énergétique incident et, d'autre part, par une des- 20 truction des ondes sonores éventuellement engendrées à l'intérieur dudit espace. On remarquera que le document FR 0702128 met en oeuvre une structure à mailles, de type filet, pour atténuer le bruit aérodynamique produit par un train d'atterrissage d'avion lorsqu'il est disposé dans un 25 écoulement d'air énergétique. Cette structure à mailles est agencée en aval dudit train d'atterrissage, orthogonalement audit écoulement. De ce fait, dans ce document FR 0702128, la structure à mailles est uniquement apte à briser des ondes sonores, engendrées par le train d'atterrissage, sans avoir préalablement divisé cet écoulement d'air énergétique en une multitude d'écoulements d'air secondaires moins énergétiques. La technique du document FR 0702128 ne permet donc pas de réaliser à la fois une division de l'écoulement énergétique en une pluralité d'écoulements secondaires moins énergétiques et une destruction des ondes sonores d'intensité moindre engendrées sous l'action desdits écoulements secondaires. De façon générale, notamment lorsque l'incidence dudit écoule-ment gazeux est faible par rapport à l'axe dudit orifice, il est avantageux disposer ladite structure à mailles autour de l'intégralité du bord dudit ori- fice. Toutefois, dans le cas où l'incidence dudit écoulement gazeux est rasante par rapport audit orifice, il peut être suffisant d'aménager ladite structure à mailles uniquement autour de la partie aval et/ou amont du bord dudit orifice. Il a en effet été constaté que la partie aval du bord d'un orifice, placé dans un écoulement gazeux énergétique d'incidence rasante, était à l'origine de sources sonores. En outre, en disposant la structure à mailles autour de la partie amont du bord dudit orifice, l'écoulement énergétique arrivant sur la partie aval de ce dernier est freiné, ce qui diminue l'intensité du bruit produit par l'orifice. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, on peut chanfreiner au moins une partie du bord dudit orifice de manière à fixer sur le chanfrein obtenu ladite structure à mailles pour former ledit espace entre cette dernière et ledit chanfrein. Par ailleurs, les mailles de ladite structure, par exemple constituées de fils entrecroisés les uns avec les autres, peuvent avoir une forme circulaire ou polygonale. Certains desdits fils constitutifs des mailles peuvent être orthogonaux à ladite partie de bord dudit orifice, alors que d'autres peuvent être parallèles à cette dernière. En outre, la structure à mailles de l'invention est réalisée de préférence en un matériau métallique (tel que l'acier, l'aluminium, etc ...), ce qui lui permet de résister à l'écoulement et de garder sa forme initiale. Elle peut également être confectionnée en un matériau plastique rigide ou élas- tique (fibre de polyester par exemple). Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre schématiquement, avec un arrachement partiel, 1 o un premier exemple de mise en oeuvre de la présente invention. La figure 2 illustre de manière schématique, avec un arrachement partiel, un deuxième exemple de mise en oeuvre de la présente invention. La figure 3 est une figure semblable à la figure 2, représentant une variante du deuxième exemple de réalisation. 15 La figure 4 montre, en coupe longitudinale schématique, un troisième exemple de mise en oeuvre de la présente invention. La figure 5 est une représentation partielle schématique en perspective du troisième exemple de réalisation de la figure 4. Sur la figure 1, on a représenté une cavité borgne 1 ménagée dans 20 l'intrados 2 d'une aile d'avion 3 (non représentée). La cavité borgne 1 est de forme cylindrique et d'axe longitudinal X-X. Elle comporte un unique orifice circulaire 4 qui débouche en surface de l'intrados 2. Cet orifice 4 est placé dans un écoulement d'air d'incidence rasante (symbolisé par la flèche ER) très énergétique. 25 Le bord 4A de l'orifice 4 comporte un chanfrein 5 sur lequel est fixée (par exemple par collage ou soudure) une structure à mailles 6 de forme annulaire. Cette structure à mailles 6, légèrement bombée, complète avec ajustement le bord chanfreiné 4A de l'orifice 4, de manière à former un espace vide annulaire E entre elle-même et le chanfrein 5. Ainsi, lorsqu'il traverse les mailles de la structure 6, l'écoulement d'air rasant énergétique ER est divisé en une multitude d'écoulements d'air secondaires (non représentés) moins énergétiques. Les ondes sonores d'intensité faible, engendrées dans l'espace E par le bord chanfreiné 4A sous l'effet des écoulements d'air secondaires, sont forcées de traverser la structure à mailles 6. Lors de cette traversée, l'intensité (déjà faible) des ondes sonores est réduite, ce qui diminue notablement l'intensité du bruit engendré par l'orifice 4 à l'extérieur dudit espace E. Sur la figure 2, on a représenté le conduit principal 7 d'un système 7o de refroidissement d'air d'un aéronef. Ce conduit principal 7 est un tube d'axe longitudinal Y-Y, dans lequel circule un flux d'air énergétique de refroidissement. Un conduit auxiliaire 8, également tubulaire d'axe Z-Z, est raccordé au conduit principal 7, de sorte à former un embranchement en Y. 15 Un orifice 9, pratiqué dans la face latérale dudit conduit principal 7, per- met de raccorder le conduit auxiliaire 8 à ce dernier. Dans ce deuxième exemple, l'écoulement du flux d'air énergétique, symbolisé par la flèche ER, a une incidence rasante par rapport audit orifice 9. 20 Comme le montre la figure 2, la partie aval 10 du bord de l'orifice 9 est entourée par une structure à mailles 11 de manière à former, entre cette dernière et la partie aval de bord 10, un espace vide E. Comme pour le premier exemple illustré en figure 1, la traversée de la structure à mailles 11 par l'écoulement d'air énergétique ER permet 25 de délivrer des écoulements d'air secondaires moins énergétiques. Sous l'action de ces derniers, la partie de bord 10 produit dans l'espace E des ondes sonores peu intenses, qui sont ensuite forcées de traverser la structure à mailles Il, ce qui diminue leur intensité et donc le bruit produit par l'orifice 9 à l'extérieur de l'espace E. Comme le montre la figure 3, la partie amont 12 du bord de l'orifice 9 peut également être entourée par une structure à mailles Il, par exemple identique à celle qui entoure la partie aval de bord 10. Sur la figure 4, on a représenté un conduit d'air 13 cylindrique d'axe longitudinal W-W, conformément à un troisième exemple de mise en oeuvre de la présente invention. Deux anneaux 14, sensiblement parallèles et centrés autour de l'axe W-W, sont logés à l'intérieur dudit conduit 13. Les orifices 15 des anneaux 14 sont traversés par un écoulement d'air énergétique ~o d'incidence normale, symbolisé par la flèche EN. La partie aval 16 du bord de l'orifice 15 de chacun des anneaux 14 est chanfreiné. Comme le montrent les figures 4 et 5, une structure à mailles 18 est disposée autour de l'intégralité du bord 19 desdits orifices 15 de telle manière qu'un espace vide E est ménagé entre celle-ci et ledit bord 19. 15 En outre, les surfaces externes 17a et 17b des anneaux 14a sont entourées avec la structure à mailles 18 de telle façon qu'un espace vide E soit ménagé entre cette dernière et lesdites surfaces externes 17a et 17b pour prolonger l'espace vide E. On évite ainsi un impact direct de l'écoulement d'air énergétique EN sur les surfaces solides desdits anneaux 20 14. Par ailleurs, comme le montrent les figures 1 à 3 et 5, les mailles de forme carrée de la structure à mailles 6, Il, 18 sont confectionnées à partir de fils entrecroisés les uns avec les autres. Certains desdits fils sont orthogonaux au bord de l'orifice 4, 9, 15 et d'autres sont parallèles à 25 celui-ci. En outre, la structure à mailles 6, Il, 18 est réalisée, de préférence, en un matériau métallique (acier, aluminium, etc ...), ce qui permet à la structure à mailles de résister à l'écoulement énergétique ER, EN et de REVENDICATIONS1 . Procédé pour la réduction du bruit engendré par un orifice (4, 9, 15) placé dans un écoulement gazeux énergétique (ER, EN), caractérisé en ce qu'on entoure, avec ampleur, au moins une partie du bord dudit orifice (4, 9, 15) avec une structure à mailles (6, Il, 18), de façon à ménager un espace (E) entre cette dernière et ladite partie de bord (4A, 10, 19), ladite structure à mailles (6, 11, 18) étant apte, d'une part, à diviser ledit écoulement gazeux énergétique (ER, EN) en une pluralité d'écoulements gazeux secondaires moins énergétiques traversant ledit espace pour atteindre ladite partie de bord (4A, 10, 19) et, d'autre part, à briser les ondes sonores engendrées par ladite partie de bord (4A, 10, 19) sous l'action desdits écoulements gazeux secondaires moins énergétiques. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'incidence dudit écoulement (EN) est normale par rapport audit orifice (15), caractérisé en ce qu'on dispose ladite structure à mailles (18) autour de l'intégralité du bord (19) dudit orifice (15). 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'incidence dudit écoulement (ER) est rasante par rapport audit orifice (9), caractérisé en ce qu'on aménage ladite structure à mailles (Il) au moins 20 autour de la partie aval (10) dudit orifice (9). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que : on chanfreine au moins une partie du bord (4A) dudit orifice (4) ; et on fixe ladite structure à mailles (6) sur ladite partie chanfreinée (5) de 25 manière à former ledit espace entre cette dernière (5) et ladite structure à mailles (6). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, les mailles de ladite structure à mailles (6, Il, 18) étant constituées de fils entrecroisés les uns avec les autres, certains des-dits fils sont orthogonaux à au moins une partie du bord dudit orifice (4, 9, 15) et d'autres sont parallèles à cette dernière. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite structure à mailles (6, Il, 18) est réalisée en 5 matériau métallique.