Brevet FR2998267A1 — publié le 20140523

Domaine technique et art antérieur L'invention s'inscrit dans le domaine des nacelles pour turboréacteurs d'avions. Dans le domaine des turboréacteurs, il existe, pour des raisons environnementales, des besoins de diminution de la consommation de carburant et de réduction du bruit de la soufflante du moteur. Une stratégie connue pour réduire le bruit du moteur est d'installer sur l'intérieur de la nacelle des panneaux de revêtement anti-bruit, par exemple des panneaux en nid d'abeille. L'interface entre l'intérieur de la structure en nid d'abeille et le conduit d'air interne de la soufflante est constituée d'une tôle perforée. Mais des nacelles de longueur plus faible et également plus fines sont 15 développées, notamment pour diminuer la consommation de carburant. Egalement, on s'oriente vers des moteurs à fréquence de passage de pâles plus basses. Les systèmes habituels basés sur des panneaux à nid d'abeille peuvent ne plus être adaptés. Il est donc nécessaire d'améliorer les stratégies de réduction du bruit. 20 On connait de manière générale la notion de tube de Herschel-Quincke. Il s'agit d'un tube creux constituant une dérivation parallèle à un conduit dans lequel circule une onde acoustique. Il débouche à chacune de ses extrémités dans le conduit. Il est estimé ici que ces tubes ont la capacité de réduire les deux principales sources de bruit produites par la soufflante d'un turboréacteur, à savoir 25 les vibrations large bande et le passage régulier des aubes. On estime que cet effet peut être mis à profit pour la réduction du bruit de soufflante amont et aval (bruit Aft). Alonso et Goodrich ont effectué des expériences portant sur l'atténuation du bruit de soufflante par des tubes de Herschel-Quincke. 30 On connaît des nacelles comprenant un panneau de traitement anti-bruit et des tubes de Herschel-Quincke sur la même section de la soufflante que le panneau de traitement, les tubes débouchant directement dans l'intérieur du panneau. Il est estimé ici que cela engendre une dissipation de l'onde progressant dans le tube. Les résultats obtenus peuvent être améliorés. On connait aussi du document US6112514 une nacelle dans laquelle on a placé des tubes de Herschel-Quincke et des panneaux de revêtement anti-bruit sur des sections différentes de la nacelle, de telle sorte que ces deux moyens sont placés en série. Il est estimé ici que cela a pour effet de perdre l'effet d'atténuation en paroi amplifié par les tubes. Les résultats obtenus peuvent être améliorés. Définition de l'invention et avantages associés Pour résoudre ces problèmes, il est proposé une nacelle pour un turboréacteur comprenant au moins un panneau en nid d'abeille et au moins un tube de Herschel-Quincke de courbure constante sur sa longueur traversant un volume du panneau en nid d'abeille et débouchant à ses deux extrémités sur l'intérieur de la nacelle à travers une paroi perforée. Grâce à cet agencement, on obtient un effet important de réduction du bruit de la soufflante installée dans la nacelle, combinant l'effet des panneaux en nid d'abeille et des tubes, de manière astucieuse et innovante par rapport aux solutions antérieures, puisque les deux dispositifs sont intégrés dans une même section de la nacelle et que la jonction entre le tube et l'intérieur de la nacelle est faite néanmoins de telle sorte que les recirculations d'air, les pertes de charge et la distorsion aux interfaces sont limitées. La paroi perforée a un taux de perforation suffisant pour garantir une transparence acoustique. Dans certaines réalisations, la partie intermédiaire du tube est à l'extérieur du panneau. Cela permet d'avoir une longueur suffisante pour atténuer les longueurs d'onde de la soufflante. Avantageusement le tube est centré vis à vis du panneau en nid d'abeille par au moins un joint, par exemple en caoutchouc. Cela permet de diminuer ses vibrations par rapport au panneau en nid d'abeille. Par exemple, le tube est fixé à la partie extérieure du panneau en nid d'abeille par une plaque constituant un support. Egalement, les tubes sont réalisés en stéréolithographie, et par exemple les tubes sont en aluminium. Notamment, les 2 99826 7 3 tubes sont en un matériau suffisamment dense pour être opaques sur le plan acoustique aux fréquences concernées. Selon un mode de réalisation, le panneau comprend un évidement pour intégrer une extrémité du tube. 5 De manière particulièrement avantageuse, le tube est accordé sur la fréquence d'approche prévue pour le turboréacteur. Dans un mode de réalisation avantageux, le rayon du tube est 0.04 m, le rayon de courbure du tube est 0.095 m, l'entraxe du tube est 0.200 m, la longueur de ligne moyenne du tube 0.3165 m et dans laquelle le tube dépasse dudit panneau de 10 0.04 m dans la direction axiale. Il s'agit d'un design optimisé, offrant une excellente atténuation du bruit. L'invention propose aussi un turboréacteur comprenant une nacelle telle que présentée plus haut, ainsi qu'aéronef comprenant un tel turboréacteur. 15 Brève description des figures La figure 1 représente une vue en coupe d'un mode de réalisation d'une nacelle selon l'invention. Les figures 2 et 3 représentent des détails de la figure 1. La figure 4 présente un aspect du mode de réalisation évoqué. 20 Description détaillée des figures En figure 1, on a représenté une section d'une nacelle 100 de turboréacteur selon l'invention, vue en coupe. La nacelle est une structure approximativement cylindrique dont la base est circulaire, avec une surface intérieure 101 et une 25 surface extérieure 102. La section représentée en coupe est pourvue de panneaux anti-bruit à nid d'abeille 110, sur l'ensemble du périmètre de la surface intérieure. Débouchant dans la lumière interne 120 de la nacelle (espace dans lequel sont placés les éléments du turboréacteur), traversant le volume des panneaux 110, et dépassant de 30 l'épaisseur de ceux-ci dans la direction de l'extérieur de la structure, des tubes de Herschel-Quincke 130a, 130b, 130c, etc sont présents sur l'ensemble de la circonférence de la nacelle 100, disposés régulièrement, constituant une couronne (qui pourrait aussi ne pas être régulière). Chacun de ces tubes 130 est contenu dans l'espace situé entre la surface extérieure 102 et la surface intérieure 101 de la nacelle et s'étend parallèlement à l'axe de révolution de la nacelle, c'est à dire perpendiculairement au plan de la figure. En figure 2, on a représenté en coupe parallèlement à l'axe de la nacelle, posé et fixé contre la paroi externe 101 de la nacelle, un panneau anti-bruit 10. Le panneau est un panneau à nid d'abeille. Deux évidements ont été réalisés dans le panneau 10, pour y insérer un tube torique traversant le panneau. Un tube de Herschel-Quincke 30 (représentatif des tubes 130a, 130b, etc...) est visible dans la coupe. Il a approximativement une forme de demi-tore, résultant de la coupe d'un tore régulier de base circulaire, coupé approximativement dans un plan contenant l'axe de rotation du tore (perpendiculaire au plan de la figure). Le tube a deux embouchures circulaires 31 et 32 qui sont occultées par une paroi perforée. Le tube a été réalisé par stéréolithographie, même si d'autres techniques peuvent être utilisées. Il est ici en aluminium, l'essentiel étant que le choix du matériau permette qu'il n'y ait pas de transparence acoustique. Le matériau doit être donc assez dense. Des matériaux composites peuvent être utilisés. Le rayon Rt de la base circulaire du tube 30 est 0.04 m. Le rayon de courbure Rc du tore constituant le tube, mesuré au centre de la section circulaire est 0.095 m. La distance ent entre les centres des deux embouchures (entraxe) est 0.200 m. La longueur de ligne du tube LO est 0.3165 m, d'une embouchure à l'autre, mesurée en parcourant la ligne des centres de chacune des sections. Le tube dépasse du panneau 10 d'une surélévation e de 0.04 m dans la direction axiale de la nacelle. Sur la face du panneau en nid d'abeille 10 opposée à la surface interne 101 de la nacelle, la partie centrale du tube, à mi-chemin de ses deux embouchures, dépasse du panneau 10 tout en étant maintenue par des plaques 40 assurant une fonction de support. Ces plaques 40 sont par exemple vissées sur le panneau en nid d'abeille 10. La longueur du tube lui permet d'être accordé sur la fréquence d'approche de la soufflante du moteur, de manière à être particulièrement efficace dans les phases d'approche Les valeurs numériques présentées ci-dessus pour les paramètres Rt, Rc, ent, LO et e constituent un design optimisé offrant la meilleure performance. Le système est accordé sur les première et deuxième fréquences de passage de pale (1F, 2F approche) du régime d'approche. En figure 3, on a représenté un agrandissement de la zone correspondante indiquée dans la figure 2. La jonction entre la paroi du tube 30, à l'une de ses deux embouchures, avec la paroi de la surface interne 101 de la nacelle est assuré par un joint 50. En figure 4, on a représenté la surface interne 101 de la nacelle, ainsi que les embouchures, circulaire et alignées deux à deux des tubes de Herschel-Quincke 130a, 130b etc. La surface 101 est constituée de segments de tôle perforée, constituant chacun une section droite de la surface 101. En progressant parallèlement à l'axe de la soufflante, on croise successivement, cinq sections droites représentées sur la figure, référencées 201 à 205. Parmi celles-ci, les sections 202 et 204 comprennent les embouchures des tubes de Herschel-Quincke, et sont en tôle perforée ouverte ou grille métallique possédant un taux d'ouverture de 20 à 25%, préférentiellement 25%. Les sections 201, 203 et 205 ne portent aucune embouchure des tubes et sont en tôle perforée à seulement 7%. On a obtenu des résultats remarquables avec ce design, puisque une atténuation de 2.75 dB à la fréquence de passage des pâles a été observée pour un moteur d'avion, en condition d'approche pour un avion de transport de passagers moyen-courrier commercial. L'invention peut être mise en oeuvre sur les conduits fan amont nacelle, pour transférer l'énergie des modes acoustiques d'ordre faible vers des modes d'ordre élevé plus faciles à atténuer. Elle peut aussi être mise en oeuvre sur une zone limitée de la veine interne sans apport conséquent de masse. Elle peut aussi être mise en oeuvre pour améliorer l'efficacité des traitements nacelle sur le bruit de soufflante aval. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation présenté mais s'étend à toutes les variantes dans le cadre de la portée des revendications. REVENDICATIONS1. Nacelle (100) pour un turboréacteur comprenant au moins un panneau en nid d'abeille (10, 110) et au moins un tube de Herschel-Quincke (30, 130a, 130b, ...) de courbure constante sur sa longueur traversant un volume du panneau en nid d'abeille et débouchant à ses deux extrémités sur l'intérieur (120) de la nacelle à travers une paroi perforée (31, 32, 202, 204). 2. Nacelle selon la revendication 1 dans laquelle la paroi perforée (31, 32, 202, 204) a un taux de perforation suffisant pour garantir une transparence acoustique. 3. Nacelle selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la partie intermédiaire du tube est à l'extérieur du panneau (Fig. 2). 4. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le tube est centré vis à vis du panneau en nid d'abeille par au moins un joint (50). 5. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le tube est fixé à la partie extérieure du panneau en nid d'abeille (10, 110) par une plaque (40) constituant un support. 6. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle les tubes sont réalisés en stéréolithographie. 7. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle les tubes sont en 20 aluminium. 8. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle les tubes sont en un matériau suffisamment dense pour être opaques sur le plan acoustique. 9. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle le panneau comprend un évidement pour intégrer une extrémité du tube. 25 10. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle le tube est accordé sur la fréquence d'approche du turboréacteur. 11. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle le rayon du tube (Rt) est 0.04 m, le rayon de courbure du tube (Rc) est 0.095 m, l'entraxe du tube (ent) est 0.200 m, la longueur de ligne moyenne du tube (LO) est 0.3165 m et 30 dans laquelle le tube dépasse dudit panneau de 0.04 m (e). 12. Turboréacteur comprenant une nacelle selon l'une des revendications 1 à 11.