Brevet FR3058672A1 — publié le 20180518

VOLET INVERSEUR DE POUSSEE, ET PROCEDE DE FABRICATION DESCRIPTION Le sujet de l'invention est un procédé de fabrication d'un volet inverseur de poussée, ainsi qu'un tel volet. Les inverseurs de poussée dont il est question se rencontrent sur des turboréacteurs, pour exploiter l'énergie produite par celui-ci pendant un freinage de l'appareil qui le propulse. On rencontre des inverseurs dits à portes et des inverseurs dits à grilles ; l'invention concerne en principe ces derniers. Un inverseur à grilles comprend des capots pouvant coulisser vers l'aval de l'écoulement des gaz de propulsion sur une nacelle entourant le moteur proprement dit. Le mouvement de translation des capots libère des pièces appelées cascades qui font dévier le flux d'air vers l'amont de l'écoulement. Le même mouvement engendre l'ouverture d'une pluralité de volets d'obturation, qui ferment le passage d'air vers l'aval sur la veine d'écoulement pour le dévier radialement vers l'extérieur, à travers les cascades. Les volets comprennent une structure principale en forme de panneau, réalisant cette obturation, et des chapes d'articulation du panneau à des pivots sur le capot mobile et à une bielle de commande liée à une partie fixe. La structure habituelle des panneaux des volets est stratifiée et comprend une couche centrale à structure alvéolée, formant une âme et généralement constituée d'un nid d'abeille, et de deux peaux couvrant des faces opposées de cette couche et normalement en tissu de carbone imprégné de résine époxy durcie par une cuisson. Une des peaux, située du côté de la veine, est généralement munie d'un réseau de perforations (qu'on peut appeler micro-perforations, à cause de leur petit diamètre) qui mettent en communication la veine avec les alvéoles de la couche centrale et absorbent une partie des bruits produits par le moteur pendant son service normal. Ces micro-perforations sont opérées à travers la peau par des forets après l'assemblage des peaux à la couche centrale. En variante, le volet comprend seulement la peau du côté de la veine, l'autre côté de l'âme étant couvert par le capot de sa nacelle contre lequel le 3058672 2 volet est rabattu lorsque le moteur fonctionne avec la poussée en sens direct de son fonctionnement habituel. Un inconvénient de ce procédé de fabrication est qu'il est assez lent et coûteux, impliquant de nombreuses opérations successives. Un autre inconvénient est 5 que la perforation de la peau du côté de la veine est limitée en pratique à 30% à 55% généralement de la superficie du panneau (car il n'est pas possible de réaliser les perforations aux bords des âmes des alvéoles et près des fixations des chapes) pour des raisons de résistance mécanique, ce qui réduit donc l'absorption du bruit. En conséquence de cela, des objets de l'invention sont de faciliter la 10 fabrication de volets d'inverseur de poussée ayant la structure stratifiée mentionnée plus haut, et de rendre possible une augmentation de leur efficacité d'absorption acoustique. Sous une forme générale, l'invention est relative à un procédé de fabrication d'un volet inverseur de poussée sur un moteur, le volet comprenant au moins une couche principale à structure alvéolée et deux peaux couvrant deux faces opposées 15 de la couche principale, caractérisé en ce que la couche principale et une première des peaux sont fabriquées ensemble par moulage d'un polymère thermoplastique, et une seconde des peaux est fabriquée séparément puis fixée à la couche principale ; ou en variante, le volet comprend la structure alvéolée et la première de ces peaux seulement. On peut ainsi renoncer à l'étape compliquée et dispendieuse de 20 fabrication des peaux par un drapage manuel de tissu suivi d'un cycle de cuisson, les deux parties construites séparément dont se compose désormais le panneau du volet pouvant être toutes deux fabriquées par des procédés simples. Et on dispose de beaucoup plus de facilité pour former commodément le réseau de perforations sur la peau concernée, avec la conséquence que le réseau de perforations pourra souvent s'étendre sur une portion 25 de superficie plus grande du volet, d'au moins 60 %, voire 80 %. Dans certains modes de réalisation, c'est la peau du côté veine qui est moulée avec la couche principale ; le moule peut alors être construit de façon que les perforations soient réalisées pendant le moulage. Dans d'autres modes de réalisation, c'est la peau du côté veine qui est fabriquée séparément de la couche principale. On dispose alors de plusieurs possibilités 3058672 3 intéressantes pour réaliser les perforations. Dans certaines d'entre elles, la peau peut être réalisée en matière à structure poreuse, ou plus généralement comprenant dès l'origine des ouvertures la traversant et convenant pour les micro-perforations souhaitées. Dans d'autres modes de réalisation, cette peau peut être réalisée par une 5 opération d'estampage, accompagnée d'une création du réseau de perforations recherché ; elle peut en particulier être aussi en polymère thermoplastique, l'estampage étant alors un thermo-estampage. Dans d'autres modes de réalisation encore, la peau peut être équipée du réseau de perforations au moyen d'un usinage au laser. Une telle réalisation convient 10 bien encore si la peau est en polymère thermoplastique, alors que l'utilisation d'un laser convient difficilement aux composites thermodurcissables usuels. Le réseau de perforation peut être aussi réalisé avec des moyens traditionnels. Un autre aspect de l'invention est un volet inverseur de poussée, pouvant éventuellement être fabriqué par les procédés qui précèdent, le volet 15 comprenant au moins une couche principale à structure alvéolée et deux peaux couvrant deux faces opposées de la couche principale, caractérisé en ce que la couche principale et une première des peaux ont une structure unitaire et sont en un polymère thermoplastique, et une seconde des peaux est assemblée à la couche principale par un soudage ou un collage ; ou en variante, comme précédemment, le volet comprend la 20 couche principale et la première de ces peaux seulement. L'assemblage peut être aussi réalisé par encliquetage ou boulonnage des deux parties, ou d'une combinaison de ces procédés. Les autres aspects, caractéristiques et avantages de l'invention seront maintenant décrits de façon plus détaillée au moyen des figures suivantes, qui en 25 illustrent certains modes de réalisation, donnés à titre purement illustratif : - les figures 1, 2 et 3 illustrent un premier mode de réalisation de volet, et ses étapes principales de fabrication ; - et les figures 4, 5, 6 et 7 illustrent un deuxième mode de réalisation de volet, et ses étapes principales de fabrication. 3058672 4 On s'intéresse plus particulièrement à la fabrication du panneau qui constitue la pièce principale d'un volet inverseur. Selon l'invention, on procède au moulage par injection d'une première pièce 11, en matière thermoplastique, représentée à la figure 1 et comprenant une peau 1 en forme de plaque et un réseau de cloisons 2 5 entrecroisées se dressant sur la peau 1 et délimitant des alvéoles 3. La peau 1 est cependant munie d'ouvertures et évidements 10 servant notamment à la réception de chapes d'articulation qui seront rapportés au panneau, après que sa fabrication aura été complétée. Des dimensions typiques sont d'environ de 500 à 700 mm pour la largeur et de 400 à 750 mm pour la longueur, pour les dimensions principales du panneau, 1 à 2 mm 10 pour l'épaisseur de la peau 1 et 25 à 50 mm pour la hauteur des cloisons 2 (ces valeurs sont données à titre d'exemple et dépendent des fréquences acoustiques qui doivent être traitées). Cette première pièce 11 composant le panneau est fabriquée par moulage à injection d'un polymère thermoplastique pouvant être du PEEK, du PEKK, du 15 PEI, ou du PA, renforcé ou non, par exemple par des fibres courtes de verre ou de carbone. Si la peau 1 est située du côté de la veine d'écoulement des gaz de la machine, elle est avantageusement perforée ; il est alors particulièrement apprécié de réaliser les perforations 4 en même temps que le moulage, en pourvoyant (figure 2) une des deux coquilles 5 et 6 de moulage de picots 7 s'étendant presque jusqu'à l'autre des coquilles. 20 Aucune opération supplémentaire d'usinage n'est alors nécessaire pour réaliser les perforations 4 de la peau 1, et leur réseau peut s'étendre sur presque toute la superficie de la peau 1 (au moins 60%). Les perforations 4 peuvent consister en des perçages de 1 à 2 mm de diamètre, répartis à pas de 3 à 5 mm par exemple, le pas choisi pouvant être régulier (ces valeurs sont données à titre d'exemple et dépendent des fréquences 25 acoustiques qui doivent être traitées). On fabrique séparément une autre peau 8, qui est donc la peau extérieure dans ce mode de réalisation. Elle peut être en polymère thermoplastique comme la pièce 11 déjà décrite, ou être d'une composition différente, ou en une autre matière (métallique par exemple). Elle comporte des ouvertures et évidements 9 qui 30 prolongent des ouvertures et évidements 10 correspondants ménagés sur la pièce 11 3058672 5 pour loger des chapes d'articulation du panneau. La peau 8 est collée ou soudée, ou encliquetée ou boulonnée au sommet des cloisons 2 pour former le panneau assemblé (figure 3), où les cloisons 2 forment donc une couche principale du panneau, et dont les peaux 1 et 8 couvrent les deux faces principales opposées. A côté de la simplicité de 5 fabrication et de la possibilité de produire aisément un grand nombre des perforations 4 (10 000 à 20 000 typiquement avec les dimensions mentionnées), le panneau possède par ailleurs des caractéristiques satisfaisantes. Dans d'autres réalisations de l'invention, une première pièce 12 moulée par injection de polymère thermoplastique est composée des cloisons 2 et de la peau 10 extérieure, ici 8' (figure 4). La même description que pour la première pièce 11 s'applique, si ce n'est qu'aucune perforation 4 n'est exécutée. La peau du côté veine 1' est fabriquée séparément, puis assemblée au sommet des cloisons 2 (figure 5), jusqu'à former un volet analogue à celui de la figure 3 (figure 6). L'assemblage se fait encore par un procédé de collage ou soudage (par résistance électrique, induction ou ultrasons) approprié, ou en 15 encliquetage ou en boulonnage. Dans de tels modes de réalisation, on dispose toutefois d'un bon nombre de possibilités intéressantes pour réaliser les perforations, puisque la matière de la peau du côté veine 1' n'est pas imposée par le procédé de fabrication. Il est ainsi possible de la choisir avec une structure poreuse, plus généralement pourvue de perforations adéquates dès l'origine, comme un fin tissu métallique ou une couche de 20 plastique micro-perforée. Dans d'autres modes de réalisation, les perforations 4 peuvent être réalisées au laser, de façon plus commode qu'avec des perçages mécaniques par foret : l'utilisation de lasers est possible notamment si la peau 1' est en thermoplastique. De tels matériaux se prêtent aussi à une fabrication par thermo-estampage, qui permet alors de disposer (figure 7) sur une des matrices d'estampage 13 et 14 des picots 15 pour 25 transpercer la peau 1' pendant l'estampage. Les picots 15 peuvent être plus précisément présents sur un tapis (« tapis de fakir ») couvrant la matrice d'estampage 13 concernée. La peau 1' ou 8 fabriquée séparément peut être souple, ce qui permet de l'assembler facilement à la pièce principale 11 ou 12. La figure 5 illustre bien la présence et la régularité de pas du réseau de 30 perforations 4 sur une grande partie de la superficie du volet, voire presque toute cette 3058672 6 superficie si on le souhaite. L'invention pourrait être généralisée à des volets inverseurs comprenant seulement une des peaux, en principe la peau du côté veine 1 de la réalisation des figures 1, 2 et 3 : la seconde peau 8 serait alors omise. L'invention peut être généralisée à des volets à plusieurs étages 5 d'alvéoles (de façon correspondant aux composites appelés 2 DOF pour deux étages), afin d'absorber des fréquences différentes pour chacun de ces étages. La pièce telle que la première pièce 11, composée d'une peau et d'un réseau de cloisons délimitant les alvéoles, est alors fabriquée à plusieurs exemplaires, aux alvéoles de caractéristiques différentes, qu'on empile et fixe les unes aux autres par un des procédés susmentionnés. 10 On obtient une structure où les couches d'alvéoles sont superposées et séparées par des peaux munies de perforations qui permettent à tous les alvéoles de communiquer, directement ou non, au milieu extérieur et de jouer leur rôle amortisseur. 15 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un volet inverseur de poussée sur un moteur, le volet comprenant au moins une couche principale (2) à structure alvéolée (3) et une première peau (1 ;8') couvrant une face principale de la couche principale, caractérisé en ce que la couche principale et la première peau sont fabriquées ensemble (11, 12) par moulage d'un polymère thermoplastique. 2. Procédé de fabrication d'un volet inverseur de poussée selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première peau est réalisée avec un réseau de perforations (4) pendant le moulage. 3. Procédé de fabrication d'un volet inverseur de poussée de l'une quelconque des revendications 1 ou 2, où le volet comprend une seconde peau (1' ; 8) couvrant une face principale de la couche principale opposée à la première peau, caractérisé en ce que la seconde peau (1' ; 8) est fabriquée séparément puis fixée à la couche principale. 4. Procédé de fabrication d'un volet inverseur de poussée selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde peau est réalisée en matière à structure poreuse. 5. Procédé de fabrication d'un volet inverseur de poussée selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde peau est réalisée par une opération d'estampage accompagnée d'une création d'un réseau de perforations (4). 6. Procédé de fabrication d'un volet inverseur de poussée selon la revendication 5, caractérisé en ce que la seconde peau est aussi en polymère thermoplastique, et l'estampage est un thermo-estampage. 7. Procédé de fabrication d'un volet inverseur de poussée selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une des peaux, en polymère thermoplastique, est équipée d'un réseau de perforations (4) réalisé par un laser. 8. Volet inverseur de poussée, le volet comprenant au moins une couche principale à structure alvéolée et une première peau couvrant une face principale 3058672 8 de la couche principale, caractérisé en ce que la couche principale et la première peau ont une structure unitaire et sont en un polymère thermoplastique. 9. Volet inverseur de poussée selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde peau couvrant une face principale de la couche principale 5 opposée à la première peau, et la seconde peau est assemblée à la couche principale. 10. Volet inverseur de poussée selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'une des peaux est munie d'un réseau de perforations qui couvre au moins 60 % de la superficie de ladite peau perforée. 11. Volet inverseur de poussée selon la revendication 10, caractérisé en 10 ce que le réseau de perforations couvre au moins 80 % de superficie de ladite peau perforée. 12. Volet inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications 1 ou 11 caractérisé en ce qu'il possédé X étages acoustiques.