Brevet FR2953811A1 — publié le 20110617

PANNEAU POUR UNE ENTREE D'AIR D'UNE NACELLE D'AERONEF ASSURANT UN TRAITEMENT ACOUSTIQUE ET UN TRAITEMENT DU GIVRE OPTIMISES La présente invention se rapporte à un panneau plus particulièrement adapté pour une entrée d'air d'une nacelle d'aéronef assurant un traitement acoustique et un traitement du givre optimisés. De manière connue, comme illustré sur la figure 1, un ensemble propulsif 10 d'un aéronef, par exemple relié sous la voilure par l'intermédiaire d'un mât 12, comprend une nacelle 14 dans laquelle est disposée de manière sensiblement concentrique une motorisation entraînant une soufflante 16. L'axe longitudinal de la nacelle est référencé 18. La nacelle 14 comprend une paroi intérieure 20 délimitant un conduit avec une entrée d'air 22 à l'avant. Pour limiter l'impact des nuisances sonores à proximité des aéroports, des techniques ont été développées pour réduire le bruit émis par un aéronef, et notamment le bruit émis par un ensemble propulsif, en disposant, au niveau des parois des conduits, des panneaux, revêtements ou structures visant à absorber une partie de l'énergie sonore, notamment en utilisant le principe des résonateurs d'Helmholtz. De manière connue, un panneau pour le traitement acoustique comprend de l'extérieur vers l'intérieur une couche poreuse acoustiquement résistive, au moins une structure alvéolaire et une couche réflectrice ou imperméable. Pour l'instant, en raison de différentes contraintes, par exemple de mise en forme ou de compatibilité avec d'autres équipements, les revêtements sont notamment prévus au niveau de la paroi intérieure de la nacelle sur une zone limitée distante de l'entrée d'air et de la sortie d'air. Pour augmenter l'efficacité du traitement acoustique, une solution consiste à augmenter les surfaces recouvertes par le revêtement acoustique et à l'étendre au niveau de l'entrée d'air 22. Toutefois, au niveau de l'entrée d'air ou de la lèvre de la nacelle, le traitement acoustique ne doit pas affecter le fonctionnement des systèmes permettant d'éviter la formation et/ou l'accumulation de glace et/ou de givre qui sont nécessaires dans ces zones. Ces systèmes se répartissent en deux familles, les premiers appelés systèmes anti-givrants permettant de limiter la formation de la glace et/ou du givre, les seconds appelés systèmes dégivrants limitant l'accumulation de la glace et/ou du givre et agissant une fois la glace et/ou le givre formé. Pour la suite de la description, on entend par système de traitement du givre, un système antigivrant ou un système dégivrant, le terme givre englobant le givre ou la glace. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de traitement du givre consistant à utiliser de l'air chaud prélevé au niveau du moteur et refoulé au niveau de la paroi interne des bords d'attaque. Selon un mode de réalisation connu et illustré sur la figure 2, une nacelle 14 comprend à l'intérieur une cloison appelée cadre avant 24 qui délimite avec l'entrée d'air 22 un conduit 26 qui s'étend sur toute la circonférence de la nacelle et qui a une section en forme sensiblement de D. Ce conduit 26 est alimenté en air chaud par un système de buses ou un conduit d'alimentation 28 localisé en un point. Cet air chaud parcourt le bord d'attaque sur 360°, et de part un effet centrifuge, l'air chaud vient à circuler d'avantage sur le côté externe du bord d'attaque comme illustré sur la figure 3B, sur laquelle on a représenté la capacité de dégivrage en fonction de s, s=0 correspondant à la partie sommitale de l'entrée d'air comme illustré sur la figure 2, la valeur de s étant positive et augmentant sur le côté externe de la nacelle en fonction de l'éloignement du point 0 et la valeur de s étant négative et augmentant en valeur absolue sur le côté interne de la nacelle en fonction de l'éloignement du point 0. Si on injecte l'air chaud en un point situé à 180°(0 correspondant au point le plus haut de la nacelle), on obtient une capacité de dégivrage qui n'est pas homogène sur la circonférence qui augmente rapidement pour obtenir une valeur maximale à 220° puis une diminution progressive sur le reste de la circonférence, comme illustré sur la figure 3B. Ainsi, on note une discontinuité du traitement du givre au niveau le plus bas. Or, comme illustré sur les figures 4A et 4B, la zone qui requiert un traitement du givre le plus important est située au niveau du bord intérieur de l'entrée d'air sur toute la circonférence pour limiter le risque pour la motorisation d'ingérer des particules de glace. Dans le cas d'un traitement acoustique au niveau de l'entrée d'air, comme illustré sur la figure 2, un panneau pour le traitement acoustique 30 doit être placé au niveau du côté interne de la nacelle qui est également la zone qui doit être traitée de manière la plus efficace concernant le givre. Or, le panneau pour le traitement acoustique 30 constitué de cellules contenant de l'air agit comme un isolant thermique qui limite l'effet du traitement du givre. Une solution consiste alors à augmenter la température de l'air du traitement du givre afin de traiter efficacement l'entrée d'air. Toutefois, pour résister aux températures importantes, il convient d'utiliser des matériaux dont la masse est plus importante que les matériaux composites ce qui tend à augmenter la masse embarquée et donc la consommation énergétique de l'aéronef. Afin de tenter de rendre les traitements acoustique et du givre compatibles, une solution décrite dans les documents EP-1.103.462 et US-5.841.079 prévoit des trous dans la paroi réflectrice afin que l'air chaud pénètre dans les cellules du revêtement acoustique. Cependant cette solution n'est pas satisfaisante pour les raisons suivantes : Les cellules de la structure alvéolaire comportant au niveau de la couche réflectrice un ou plusieurs trous sont moins performantes en matière de traitement acoustique, les ondes se dissipant moins bien dans lesdites cellules. Pour réduire cette altération, une solution consiste à réduire la section des trous. Dans ce cas, le volume d'air à débit constant est réduit, rendant moins efficace le dégivrage. Par ailleurs, ces trous de sections réduites peuvent se boucher plus facilement, ce qui annule dans la zone correspondante la fonction de dégivrage. Le document EP-1.232.945 décrit un traitement acoustique comprenant une couche poreuse acoustiquement résistive, une couche réflectrice et entre les deux une structure alvéolaire comprenant une pluralité d'îlots de cellules. Ainsi, selon ce document, le traitement acoustique est opéré au niveau des îlots de cellules et le traitement du givre entre les îlots de cellules. Selon un mode de réalisation, les îlots se présentent sous forme de bandes de cellules parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe longitudinal 18 de la nacelle, chaque bande étant délimitée par deux cloisons latérales. Les bandes étant espacées, on obtient entre deux bandes adjacentes un couloir bordé par les parois latérales des bandes. Selon une première variante, on prévoit une couche réflectrice commune à toutes les bandes et des écopes pour introduire l'air dans les couloirs. Selon une autre variante, chaque bande comprend une couche réflectrice, une pièce bombée étant prévue pour recouvrir plusieurs bandes. Même si elle permet de faire coexister un traitement acoustique avec un 25 traitement du givre, cette solution ne permet pas d'optimiser le traitement du givre dans les zones les plus sensibles. Selon une autre contrainte importante, les structures alvéolaires doivent être relativement étanches entre deux points espacés selon la direction longitudinale afin de ne pas créer un débit d'air entre ces deux points à l'intérieur du panneau pour le traitement acoustique susceptible de générer un flux perturbé au niveau de la surface aérodynamique. Aussi, la présente invention vise à pallier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un panneau pour le traitement acoustique plus particulièrement adapté pour une entrée d'air d'une nacelle d'aéronef assurant un traitement acoustique et un traitement du givre optimisés. A cet effet, l'invention a pour objet un panneau pour le traitement acoustique comprenant une couche acoustiquement résistive définissant une surface d'un aéronef en contact avec un flux aérodynamique, une couche réflectrice entre lesquelles sont disposées au moins une structure alvéolaire avec une pluralité de cellules dédiées au traitement acoustique et des cavités de dégivrage dans lesquelles circule un air chaud en contact avec ladite couche acoustiquement résistive pour assurer un traitement du givre, caractérisé en ce que la capacité du traitement du givre varie selon au moins une direction. 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 vue en perspective d'une nacelle d'aéronef, - la figure 2 est une coupe selon un plan longitudinal de l'avant d'une nacelle, - la figure 3A est un schéma illustrant la capacité de traitement du givre selon l'art antérieur dans un plan longitudinal d'une nacelle, - la figure 3B est un schéma illustrant la capacité de traitement du givre selon l'art antérieur selon la circonférence d'une entrée d'air d'une nacelle, 25 - la figure 4A est un schéma illustrant les besoins en traitement du givre dans un plan longitudinal d'une nacelle, - la figure 4B est un schéma illustrant les besoins en traitement du givre selon la circonférence d'une entrée d'air d'une nacelle, - la figure 5 est une coupe selon un plan longitudinal de l'avant d'une nacelle selon l'invention, - la figure 6 est une coupe illustrant en détails le panneau pour le traitement acoustique selon l'invention, - la figure 7 est une coupe illustrant un premier moyen pour ajuster la répartition de la capacité de traitement du givre selon l'invention, - la figure 8 est une vue de la couche réflectrice illustrant un deuxième moyen pour ajuster la répartition de la capacité de traitement du givre selon l'invention, - la figure 9 est une coupe illustrant un panneau pour le traitement acoustique illustrant un troisième moyen pour ajuster la répartition de la capacité de traitement du givre selon l'invention, - la figure 10 est une coupe illustrant un panneau pour le traitement acoustique illustrant un quatrième moyen pour ajuster la répartition de la capacité de traitement du givre selon l'invention, - la figure 11 est une coupe selon un plan longitudinal d'un panneau pour le traitement acoustique selon un mode de réalisation, - la figure 12 est une coupe selon la ligne XII-XII du panneau pour le traitement acoustique illustré sur la figure 11, et - la figure 13 est un schéma illustrant la capacité de traitement du givre dans un plan longitudinal d'une nacelle. La présente invention est maintenant décrite appliquée à une entrée d'air d'un ensemble propulsif d'un aéronef. Toutefois, elle n'est pas limitée à cette application et peut convenir à d'autres zones d'un aéronef comportant un panneau pour le traitement acoustique qui doit cohabiter avec un traitement du givre utilisant de l'air chaud. Sur la figure 5, on a représenté une entrée d'air 32 d'une nacelle d'aéronef. L'entrée d'air permet de canaliser vers la motorisation un flux d'air référencé par la flèche 34. La partie frontale 36 de l'entrée d'air 22 décrit une forme sensiblement circulaire qui s'étend dans un plan qui peut être sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal, ou non perpendiculaire, avec la partie frontale située à 12h légèrement avancée. Toutefois, d'autres formes d'entrée d'air peuvent être envisagées. Selon les dimensions de la nacelle, l'entrée d'air peut comprendre un premier rayon de courbure faible correspondant sensiblement au rayon du conduit intérieur de la nacelle dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale ainsi qu'un second rayon de courbure faible dans un plan longitudinal. Pour la suite de la description, on entend par surface aérodynamique l'enveloppe de l'aéronef en contact avec le flux aérodynamique. Comme illustré sur la figure 5, l'intersection entre un plan longitudinal et la partie frontale 36 correspond au point s=0, la valeur de s étant positive et augmentant sur le côté externe 38 de la nacelle en fonction de l'éloignement au point s=0 et la valeur de s étant négative et augmentant en valeur absolue sur le côté interne 40 de la nacelle en fonction de l'éloignement au point s=0. L'invention se rapporte plus particulièrement à un traitement du givre consistant à utiliser de l'air chaud prélevé au niveau de la motorisation. Selon un mode de réalisation, une nacelle comprend une cloison appelée cadre avant 42 qui délimite avec l'entrée d'air 22 un conduit 44 appelé conduit en D qui s'étend sur toute la circonférence de la nacelle et qui a une section en forme de D. Selon un mode de réalisation, ce conduit en D 44 est alimenté en air chaud par un système de buses ou un conduit d'alimentation 46 localisé en un point. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce type de conduit, ni à ce type d'alimentation en air chaud. Pour limiter l'impact des nuisances, un panneau pour le traitement acoustique 48 visant à absorber une partie de l'énergie sonore, notamment en utilisant le principe des résonateurs d'Helmholtz est prévue au niveau des surfaces aérodynamiques du côté interne 40 de l'entrée d'air dans le conduit en D 44. De manière connue, ce panneau pour le traitement acoustique 48, également appelée panneau acoustique, comprend de l'intérieur vers l'extérieur une couche réflectrice 50, une structure alvéolaire 52 et une couche acoustiquement résistive 54. En variante, la structure pour le traitement acoustique 48 peut comprendre 10 plusieurs structures alvéolaires séparées par des couches acoustiquement résistives appelées septum. L'invention n'est pas limitée à une entrée d'air. Elle concerne tous les panneaux pour le traitement acoustique disposés au niveau d'une surface aérodynamique devant être traitée sur le plan du givre en utilisant de l'air chaud. 15 Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 6, la structure alvéolaire comprend des bandes 56 espacées entre elles de manière à délimiter entre deux bandes adjacentes un couloir en contact avec la surface aérodynamique à dégivrer. Selon ce mode de réalisation, chaque bande comprend au moins deux éléments, un premier élément 60 délimitant avec la couche acoustiquement 20 résistive 54 une enceinte 62 dans laquelle sont placées des parois de manière à former des cellules. Avantageusement, le premier élément se présent sous la forme d'un profilé avec une section transversale en U dont les extrémités des branches sont solidarisées avec la couche acoustiquement résistive 54. Pour améliorer l'étanchéité des bandes entre elles, les extrémités du U comprennent 25 chacune un bord tombé 64 plaqué contre la couche acoustiquement résistive 54. Selon cette configuration, la base du U assure la fonction de couche réflectrice. Au moins une paroi arrière 66 est prévue pour délimiter avec les bandes et la couche acoustiquement résistive un conduit de dégivrage 58 en contact avec la paroi aérodynamique à dégivrer. Selon les variantes, une paroi arrière 66 peut être prévue pour plusieurs conduits de dégivrage 58 comme illustré sur la figure 6, ou une paroi arrière 66 est prévue pour chaque conduit de dégivrage 58 comme illustré sur la figure 9. Selon un autre mode de réalisation illustré sur les figures 11 et 12, le panneau pour le traitement acoustique comprend une couche réflectrice 50', au moins une structure alvéolaire 52' et au moins une couche acoustiquement résistive 54'. Selon ce mode de réalisation, les conduits de dégivrage 58' sont délimités par une cloison 68 se présentant sous forme d'un profilé avec une section en U, en V, en oméga ou analogue dont les branches sont solidarisées à la couche acoustiquement résistive 54'. De préférence, les extrémités des branches du profilé comprennent un bord tombé pour assurer une liaison étanche avec la couche acoustiquement résistive. La structure alvéolaire 52' comprend des découpes adéquates pour loger les conduits de dégivrage 58'. Selon un autre mode de réalisation, la structure alvéolaire peut comprendre une cellule d'une première famille ou un groupe de cellules de la première famille dédiée(s) au traitement du givre dans laquelle ou lesquelles circule de l'air chaud, ladite cellule ou ledit groupe de cellules étant isolé(e) des autres cellules d'une seconde famille dédiées au traitement acoustique, les cellules de la première famille ou les groupes de cellules de la première famille pouvant être reliées entre elles ou respectivement reliés entre eux de manière à permettre la circulation de l'air chaud dans les cellules de la première famille dédiées au traitement du givre. De manière générale, le panneau acoustique comprend une couche réflectrice, au moins une couche acoustiquement résistive en contact avec un flux d'air aérodynamique, entre lesquelles sont disposées au moins une structure alvéolaire avec des cellules dédiées au traitement acoustique et des cavités dites de dégivrage dans lesquelles circule de l'air chaud isolées des cellules dédiées au traitement acoustique. Pour la suite de la description, on entend par cavité de dégivrage, un conduit, une cellule, un groupe de cellules ou une autre forme creuse en contact avec la couche acoustiquement résistive, elle-même en contact avec le flux aérodynamique. Selon ces variantes, on note que les cavités de dégivrage 58, 58' sont isolées des cellules prévues pour le traitement acoustique et qu'ainsi, le traitement du givre 10 n'interfère pas avec le traitement acoustique. Avantageusement, lorsque les cavités de dégivrage se présentent sous la forme de conduits de dégivrage, ces derniers sont orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal de la nacelle. Selon cette configuration, lorsque les cellules prévues pour le traitement acoustique sont cloisonnées dans des bandes en forme de U 15 comme illustré sur la figure 6, on limite le risque de fuite à l'intérieur de la nacelle entre deux points espacés selon la direction longitudinale de la structure alvéolaire et donc le risque de générer un flux perturbé au niveau de la surface aérodynamique. En variante, comme illustré sur la figure 11, les conduits de dégivrage peuvent 20 être disposés selon la direction longitudinale ou avec un angle aigu par rapport à cette direction longitudinale. Des moyens en alimentation sont prévus pour alimenter les cavités de dégivrage 58, 58'. Dans le cas de la configuration illustrée sur les figures 11 et 12, l'alimentation en air chaud se fait à une extrémité de chaque conduit de 25 dégivrage 58', par exemple par l'intermédiaire d'un collecteur. Dans le cas de la configuration illustrée sur les figures 5 et 6, l'alimentation en air chaud peut se faire également par les extrémités des conduits. Selon un autre mode de réalisation, le panneau pour le traitement acoustique peut être disposé dans une cavité ou une enceinte contenant de l'air chaud. Dans ce cas, l'alimentation en air chaud se fait via des trous 70 dans la ou les paroi(s) isolant les cavités de dégivrage 58 de l'enceinte contenant l'air chaud. Selon l'invention, la capacité du traitement du givre n'est pas constante sur toute la surface du panneau acoustique. Ainsi, certaines zones du panneau pour le traitement acoustique peuvent avoir une capacité du traitement du givre plus importante que d'autres. La capacité du traitement du givre en un point donné varie selon au moins une direction. Ainsi, la capacité du traitement du givre en un point donné est adaptée en fonction de la variable s et/ou en fonction de la variable angulaire 6, 6 variant dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de 0 à 360°, 0 correspondant à la position la plus haute. Ainsi, comme illustré sur la figure 13, on tend à augmenter la capacité du traitement du givre du côté interne 40 de la nacelle afin de faire correspondre la courbe 72 réelle de la capacité de dégivrage avec la courbe 74 des besoins en dégivrage. De plus, par rapport à la solution de l'art antérieur qui correspond à la courbe 76 de la capacité de dégivrage, on réduit sensiblement la capacité du traitement du givre du côté externe 38 de la nacelle. On note que la surface à l'intérieur de la courbe 72 est sensiblement inférieure à la surface à l'intérieur de la courbe 76 ce qui correspond à une capacité totale en dégivrage inférieure selon l'invention par rapport à l'art antérieur et donc à une réduction de la puissance nécessaire. Cette réduction de la puissance découle d'une action plus ciblée du traitement du givre qui est opéré dans les zones les plus sensibles. La capacité de dégivrage est modulée selon une zone donnée en agissant sur les dimensions de la cavité de dégivrage et/ou en agissant sur le taux de surface ouverte découlant des trous 70 comme illustré sur la figure 8 et/ou en agissant sur la distance séparant les trous 70 de la couche acoustiquement résistive à traiter sur le plan du givre. Dans le cas de conduits de dégivrage, la capacité de dégivrage est modulée en agissant sur la section d'au moins un conduit de dégivrage comme illustré sur la figure 9, soit en modulant sa hauteur ou sa largeur. Ainsi, les parois latérales du conduit (perpendiculaires à la couche acoustiquement résistive) peuvent ne pas être parallèles et leur écartement varier en fonction de la zone et des besoins en capacité de dégivrage de ladite zone. Comme illustré sur la figure 10, la section du conduit de dégivrage peut ne pas 10 être constante sur toute la longueur du conduit. Selon la configuration illustrée sur les figures 11 et 12, il est possible d'ajuster la capacité du traitement du givre en modulant la section des conduits de dégivrage 58'. Le taux de surface ouverte découlant des trous 70 peut varier en ajustant la 15 densité des trous 70 et/ou en ajustant le diamètre des trous 70. Selon une caractéristique de l'invention, dans un plan longitudinal donné, le taux de surface ouverte découlant des trous 70 est supérieur pour la zone correspondant à s 0. De préférence, on privilégiera la variante avec des trous 70 dans la ou les 20 cloison(s) qui sépare(nt) les conduits de dégivrage 58 du reste du conduit en D 44 pour alimenter lesdits conduits. En effet, cette solution permet d'obtenir pour chaque trou 70 un jet 78 (visible sur la figure 7) qui impacte la face interne de la paroi à traiter. Cette solution permet d'obtenir un coefficient d'échange thermique plus important qu'un flux s'écoulant parallèlement à la paroi 25 à traiter. Selon cette configuration, il est possible d'ajuster la répartition surfacique de la capacité du traitement du givre en faisant varier D le diamètre du trou 70 et/ou H la distance séparant le trou 70 de la paroi à traiter. Ainsi, la capacité de traitement du givre augmente lorsque le diamètre D augmente et/ou la hauteur H diminue. REVENDICATIONS1. Panneau pour le traitement acoustique comprenant une couche acoustiquement résistive (56) définissant une surface d'un aéronef en contact avec un flux aérodynamique, une couche réflectrice (50) entre lesquelles sont disposées au moins une structure alvéolaire (52) avec une pluralité de cellules dédiées au traitement acoustique et des cavités de dégivrage (58) dans lesquelles circule un air chaud en contact avec ladite couche acoustiquement résistive pour assurer un traitement du givre, caractérisé en ce que la capacité du traitement du givre varie selon au moins une direction. 2. Panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capacité du traitement du givre est ajustée selon les zones en agissant sur les dimensions des cavités de dégivrage (58, 58'). 3. Panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des trous (70) pour alimenter les cavités de dégivrage (58) en air chaud et en ce que la capacité du traitement du givre est ajustée selon les zones en agissant sur le taux de surface ouverte découlant des trous (70). 4. Panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le taux de surface ouverte découlant des trous est ajusté en faisant varier le diamètre des trous (70) et/ou la densité des trous (70). 5. Panneau pour le traitement acoustique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la capacité du traitement du givre est ajustée selon les zones en agissant sur la distance séparant les trous (70) de la couche acoustiquement résistive (56) définissant la surface d'un aéronef en contact avec un flux aérodynamique. 6. Entrée d'air d'une nacelle d'aéronef comprenant d'une part un conduit s'étendant sur la circonférence de ladite entrée d'air et alimenté en air chaud, et d'autre part, un panneau pour le traitement acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Entrée d'air d'une nacelle d'aéronef selon la revendication 6, caractérisée en ce que la capacité du traitement du givre varie en fonction d'une variable s dans un plan longitudinal afin d'augmenter la capacité de dégivrage au niveau du côté interne de l'entrée d'air et réduire l'effet de la force centrifuge. 8. Entrée d'air d'une nacelle d'aéronef selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que la capacité du traitement du givre varie en fonction d'une variable angulaire 6 le long de la circonférence de l'entrée d'air. 9. Entrée d'air d'une nacelle d'aéronef selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le panneau pour le traitement acoustique comprend des trous (70) pour alimenter les cavités de dégivrage (58) en air chaud et en ce que la capacité du traitement du givre est ajustée selon les zones en agissant sur le taux de surface ouverte découlant des trous (70). 10. Entrée d'air d'une nacelle d'aéronef selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que, pour un plan longitudinal donné, le taux de surface ouverte découlant des trous (70) est supérieur sur le côté interne (40) de la nacelle par rapport au côté externe (38) de la nacelle.