Brevet FR3061347A1 — publié le 20180629

PROCEDE D'OBTENTION D'UNE COUCHE ACOUSTIQUE POREUSE ET COUCHE ACOUSTIQUE POREUSE AINSI OBTENUE La présente demande se rapporte à un procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse ainsi qu'a une couche acoustique poreuse ainsi obtenue. Un aéronef comprend de nombreux panneaux acoustiques pour traiter les différentes sources de bruit. Selon un mode de réalisation illustré par la figure 1, un panneau acoustique 10 comprend une couche acoustique poreuse 12 sur une première face, une couche réflectrice 14 sur une seconde face et une structure alvéolaire 16 intercalée entre la couche acoustique poreuse 12 et la couche réflectrice 14. En variante, le panneau acoustique comprend deux structures alvéolaires superposées et intercalées entre la couche poreuse 12 et la couche réflectrice 14, séparées par une couche acoustique poreuse appelée septum. Selon un premier mode de réalisation, la couche acoustique poreuse est obtenue à partir d'une plaque en matériau composite qui est perforée en utilisant une technique d'usinage laser par exemple. Selon ce premier mode de réalisation, les ouvertures ont un diamètre constant qui prend une valeur comprise entre 0,6 et 2 mm. Avec de telles valeurs de diamètres d'ouvertures, la couche acoustique poreuse a un comportement non-linéaire, fortement dépendant du niveau du bruit. De plus, de telles ouvertures induisent une traînée parasite qui altère les performances aérodynamiques du panneau acoustique. La traînée parasite peut être améliorée en réalisant des ouvertures avec un diamètre inférieur à 0,1 mm. Cependant, il n'est pas possible de réaliser par usinage des ouvertures avec un diamètre inférieur à 0,3 mm dans une plaque de plusieurs millimètres d'épaisseur. Selon un deuxième mode de réalisation, la couche acoustique poreuse est un pli tissé à partir de fils métalliques régulièrement espacés appelés « wiremesh » en anglais. Ce pli tissé permet d'obtenir des ouvertures avec des sections d'un diamètre inférieur à 0,1 mm. Cependant, ce pli tissé est trop souple pour pourvoir être appliqué sur la structure alvéolaire. De plus, le taux de surface ouverte du pli tissé est homogène et constant sur toute la surface du pli tissé. 3061347 2 Selon un troisième mode de réalisation décrit dans le document FR2823590 et illustré par la figure 1, la couche acoustique poreuse 12 comprend une plaque 18 qui présente une pluralité d'ouvertures 20 et un pli tissé 22 intercalé entre la plaque perforée 18 et la structure alvéolaire 16. La plaque perforée 18 assure une fonction structurale en rigidifiant le 5 pli tissé 22. Les ouvertures 20 réalisées dans la plaque 18 ont des formes oblongues et sont arrangées selon plusieurs lignes et plusieurs colonnes. Selon ce troisième mode de réalisation, les ouvertures ont un diamètre constant et les sections des interstices entre les fils du pli tissé 22 sont constantes et homogènes. 10 Dans l'ensemble des modes de réalisation présentés, la géométrie de la couche acoustique poreuse est constante. Or les conditions locales (position, niveau de bruit, vitesse écoulement, géométrie du conduit...) varient le long du panneau acoustique et avec de telles couches acoustiques poreuses, la performance acoustique du panneau n'est pas optimisée sur l'ensemble du panneau. 15 La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse caractérisé en ce qu'il comprend une étape de dépose d'une pluralité de mèches de fibres réparties selon au moins deux séries orientées selon deux directions sécantes pour délimiter entre les mèches de fibres des ouvertures, les mèches de fibres comprenant une largeur, une 20 orientation et/ou un espacement déterminés en fonction d'un taux de surface ouverte souhaité pour chaque zone de la couche acoustique poreuse. Ainsi, il est possible de moduler le taux de surface ouverte zone par zone sur toute la surface de la couche acoustique poreuse et d'ajuster les dimensions des ouvertures en fonction du traitement acoustique souhaité pour chaque zone. 25 Selon une autre caractéristique, la largeur, l'orientation et/ou l'espacement des mèches de fibres sont déterminés en fonction du renforcement mécanique souhaité pour la couche acoustique poreuse. Selon une configuration, les mèches de fibres d'une première série sont orientées selon une première direction, les mèches de fibres d'une deuxième série sont orientées selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction et les mèches de fibres d'une troisième série sont orientées selon une troisième direction oblique, sécante aux première et 3061347 3 deuxième directions et parallèle à une direction des efforts repris par la couche acoustique poreuse. Selon un premier mode de réalisation, les mèches ont un espacement inférieur à 0,1 mm. Avec un tel espacement, les ouvertures entre les mèches de fibres induisent une faible 5 traînée parasite. Selon un deuxième mode de réalisation, le procédé d'obtention comprend une étape de dépose d'un pli tissé comportant un pas inférieur à 0,1 mm. Préférentiellement, le procédé comprend une première étape de dépose du pli tissé et une deuxième étape de dépose des mèches de fibres sur le pli tissé, les mèches de fibres et le pli tissé étant réalisés en des 10 matériaux configurés pour permettre aux mèches de fibres d'adhérer directement sur le pli tissé. Selon une autre caractéristique, le procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse comprend une étape de consolidation des mèches de fibres réalisée simultanément à l'étape de dépose des mèches de fibres. 15 L'invention a également pour objet une couche acoustique poreuse obtenue, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de mèches de fibres réparties selon au moins deux séries orientées selon deux directions sécantes pour délimiter entre les mèches de fibres des ouvertures, les mèches de fibres comprenant une largeur, une orientation et/ou un espacement déterminés en fonction d'un taux de surface ouverte souhaité pour chaque zone 20 de la couche acoustique poreuse. Selon une autre caractéristique, la largeur, l'orientation et/ou l'espacement des mèches de fibres sont déterminés en fonction du renforcement mécanique souhaité pour la couche acoustique poreuse. Selon un premier mode de réalisation, les mèches ont un espacement inférieur à 0,1 mm. 25 Selon un deuxième mode de réalisation, la couche acoustique poreuse comprend un pli tissé comportant un pas inférieur à 0,1 mm. L'invention a également pour objet un panneau acoustique comprenant au moins une couche acoustique poreuse selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va 30 suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : 3061347 4 La figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'un panneau acoustique qui illustre un mode de réalisation de l'art antérieur, La figure 2 est une vue en perspective d'une partie d'un panneau acoustique qui illustre un mode de réalisation de l'invention, 5 La figure 3 est une vue de dessus d'un pli tissé, La figure 4 est une vue de dessus d'un pli tissé sur lequel sont rapportées des mèches de fibres qui illustre un mode de réalisation de l'invention, Les figures 5 et 6 sont des schémas qui illustrent les étapes de pose d'un pli tissé et d'une pluralité de mèches de fibres d'un procédé d'obtention d'une couche 10 acoustique poreuse selon l'invention, Les figures 7A et 7B sont des vues de dessus qui illustrent différents agencements de mèches de fibres d'une couche acoustique poreuse. Comme illustré sur la figure 2, un panneau acoustique 24 comprend une couche acoustique poreuse 26 sur une première face, en contact avec un flux d'air matérialisé par la flèche 28, 15 une couche réflectrice 30 sur une seconde face et au moins une structure alvéolaire 32 intercalée entre la couche acoustique poreuse 26 et la couche réflectrice 30. Selon un mode de réalisation, le panneau acoustique 24 comprend une seule structure alvéolaire 32. En variante, le panneau acoustique 24 comprend deux structures alvéolaires 32 superposées et séparées par une couche acoustique poreuse. 20 A titre d'exemple, le panneau acoustique 24 est utilisé pour former une entrée d'air d'une nacelle d'un aéronef. Selon un mode de réalisation, la couche acoustique poreuse 26 comprend au moins un pli tissé 34 et une pluralité de mèches de fibres 36, 38, 40 positionnées sur une première face 42 du pli tissé 34 et orientées selon au moins deux directions sécantes. 25 Selon un mode de réalisation, le pli tissé 34 est en résine thermoplastique, comme par exemple en polyétherétherkétone désigné par le sigle PEEK. Le pli tissé 34 comprend des fils de chaîne et de trame orientés selon deux directions perpendiculaires et espacés régulièrement, avec un pas inférieur ou égal à 0,3 mm. Préférentiellement, le pas entre les fils du pli tissé 34 est inférieur à 0,1 mm. 30 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation pour le pli tissé 34. 3061347 5 Pour la présente demande, une mèche de fibres comprend une ou plusieurs fibres accolées les unes aux autres. La longueur d'une mèche de fibres 36, 38, 40 correspond à la plus grande dimension de la mèche de fibres. Lorsqu'une mèche de fibres 36, 38, 40 est plaquée contre le pli tissé 34, la largeur de la mèche de fibres 36, 38, 40 correspond à la dimension de la mèche 5 de fibres parallèle au pli tissé 34 et perpendiculaire à la longueur. L'épaisseur de la mèche de fibres 36, 38, 40 correspond à la dimension de la mèche de fibres perpendiculaire au pli tissé 34 et à la longueur. Lorsqu'une mèche de fibres 36, 38, 40 comprend plusieurs fibres, ces dernières sont agencées de manière à former une bande avec une largeur nettement supérieure à 10 l'épaisseur. Une mèche de fibres 36, 38, 40 a une largeur comprise entre 1 mm et plusieurs millimètres. Selon un mode de réalisation, les fibres des mèches sont en carbone et pré-imprégnées d'une résine thermoplastique, comme par exemple en polyétherétherkétone désigné par le sigle PEEK ou en polyétherimide désigné par le sigle PEI. 15 Selon un mode de réalisation, les mèches de fibres 36, 38, 40 sont pré-imprégnées d'une résine dont la température de transformation est inférieure ou égale à celle de la résine du pli tissé 34. Ainsi, à titre d'exemple, l'usage d'une résine en polyétherimide pour les mèches de fibres 36, 38, 40 permet de limiter les risques de dégradation du pli tissé 34 réalisé en 20 polyétherétherkétone, la température de fusion de la résine en polyétherétherkétone de l'ordre de 342°C étant supérieure à la plage de températures de transformation de la résine en polyétherimide comprise entre 217°C et 320°C. Selon une autre caractéristique de l'invention, les matériaux du pli tissé 34 et des mèches de fibres 36, 38, 40 sont choisis de manière à ce que les mèches de fibres 36, 38, 40 adhèrent 25 directement sur le pli tissé 34. Ainsi, les mèches de fibres 36, 38, 40 ne bougent plus après avoir été déposées sur le pli tissée 34. Selon un agencement, les mèches de fibres 36 d'une première série sont orientées selon une première direction, par exemple parallèlement à l'axe de la nacelle, les mèches de fibres 38 d'une deuxième série sont orientées selon une deuxième direction perpendiculaire à la 30 première direction, par exemple dans des plans perpendiculaires à l'axe de la nacelle, et les 3061347 6 mèches de fibres 40 d'une troisième série sont orientées selon une troisième direction oblique, sécante aux première et deuxième directions. Pour chaque série, les mèches de fibres sont réparties selon un pas (espacement entre deux mèches de fibres consécutives) qui varie de 0 mm à plusieurs millimètres. Ainsi pour chaque 5 série, le pas peut être constant ou variable. Ainsi, à titre d'exemple, pour la première série, le pas entre deux mèches de fibres 36.1 et 36.2 est nul et le pas entre deux mèches de fibres 36.2 et 36.3 est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres. A titre d'exemple, pour la deuxième série, le pas entre deux mèches de fibres 38.1 et 38.2 est 10 nul, le pas entre deux mèches de fibres 38.3 et 38.4 est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres et le pas entre deux mèches de fibres 38.5 et 38.6 est de l'ordre du millimètre. Les mèches de fibres d'une même série peuvent ne pas avoir les mêmes dimensions. Ainsi, la mèche de fibres 36.1 a une largeur nettement inférieure à celle de la mèche de fibres 36.2. Quel que soit l'agencement, la couche acoustique poreuse 26 comprend au moins deux 15 séries de mèches de fibres 36, 38 orientées selon deux directions sécantes pour délimiter entre les mèches de fibres des ouvertures 44 avec des dimensions qui peuvent varier de l'ordre du dixième de millimètres à plusieurs millimètres, l'espacement, la largeur et/ou l'orientation des mèches de fibres 36, 38, 40 étant déterminés en fonction des performances acoustiques recherchées. 20 Le pli tissé 34 est optionnel. Il est mis en place selon la traînée parasite maximale admissible pour l'utilisation. Dans le cas d'un aéronef, il est envisageable de ne pas prévoir de pli tissé 34 si la couche acoustique poreuse 26 comprend des ouvertures 44 dont le diamètre est inférieur à 0,1 mm. Ainsi, il est possible de moduler le taux de surface ouverte zone par zone, sur toute la surface 25 de la couche acoustique poreuse, et d'ajuster les dimensions des ouvertures 44 en fonction du traitement acoustique souhaité pour chaque zone. En conséquence, selon l'invention, les dimensions et orientations des perforations ainsi que le taux de surface ouverte sont définis selon les conditions locales (position, niveau de bruit, vitesse d'écoulement, géométrie du conduit...) et les performances acoustiques recherchées afin d'optimiser le traitement 30 acoustique le long du panneau acoustique. 3061347 7 A titre d'exemple, comme illustré sur la figure 7A, la couche acoustique poreuse 26' comprend une première zone Z1 avec un taux de surface ouverte de l'ordre de 60%, une deuxième zone Z2 avec un taux de surface ouverte de l'ordre de 30% et d'autres zones Z3 à Z5 avec un taux de surface ouverte de l'ordre de 70%. 5 Comme illustré sur la figure 7B, la couche acoustique poreuse 26" comprend une première zone Z1 avec un taux de surface ouverte de l'ordre de 60%, des zones Z2 et Z3 avec un taux de surface ouverte de 0% et des zones Z4 et Z5 avec un taux de surface ouverte de l'ordre de 30%. Selon une autre caractéristique, la largeur, l'orientation et/ou l'espacement des mèches de 10 fibres 36, 38, 40 sont déterminés en fonction du renforcement mécanique souhaité, par exemple pour renforcer certaines zones de la couche acoustique poreuse 26 et/ou pour favoriser la reprise des efforts selon une direction. Selon un mode de réalisation, les mèches de fibres 40.1 et 40.2 de la troisième série sont orientées parallèlement à la direction principale des efforts repris par la couche acoustique 15 poreuse. A titre d'exemple, les mèches de fibres 40.1 et 40.2 sont orientées selon une direction à 45° pour favoriser la reprise des efforts orientés à 45° par rapport à l'axe de la nacelle. Selon un autre mode de réalisation, les mèches de fibres 40.1, 40.2 ont des longueurs inférieures aux dimensions de la couche acoustique poreuse 26 et ne s'étendent pas d'un 20 bord à l'autre de la couche acoustique poreuse 26, afin d'obtenir une zone de renforcement Zr. Selon un premier mode opératoire illustré par les figures 5 et 6, un procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse comprend une première étape de dépose El, sur une surface de dépose 46S d'un outillage 46 conformée selon la forme du panneau acoustique 25 souhaitée, de mèches de fibres 36, 38, 40 selon au moins deux directions sécantes. Après l'étape de dépose El des mèches de fibres 36, 38, 40, le procédé comprend une étape de consolidation E2 des mèches de fibres 36, 38, 40 pour obtenir une couche acoustique poreuse 26 rigide. Préférentiellement, l'étape de consolidation E2 est réalisée simultanément à l'étape de dépose El. 30 Selon un deuxième mode opératoire, le procédé comprend une étape de dépose Ep d'un pli tissé 34. Préférentiellement, le pli tissé 34 est déposé sur la surface de dépose 46S 3061347 8 préalablement à l'étape de dépose El des mèches de fibres 36, 38, 40. En variante de ce deuxième mode opératoire, l'étape de dépose Ep est réalisée après l'étape de dépose El des mèches de fibres 36, 38, 40. Après les étapes de dépose El des mèches de fibres 36, 38, 40 et Ep du pli tissé 34, le 5 procédé comprend une étape de consolidation E'2 des mèches de fibres 36, 38, 40 et une étape de consolidation E'2p du pli tissé 34 afin d'obtenir une couche acoustique poreuse 26 rigide. Selon une première variante, l'étape de consolidation E'2 des mèches de fibres 36, 38, 40 et l'étape E'2p de consolidation du pli tissé 34 sont réalisées simultanément. 10 Selon une deuxième variante, le pli tissé 34 est consolidé préalablement à l'étape de dépose El des mèches de fibres 36, 38, 40 et l'étape E'2 est réalisée simultanément à l'étape de dépose El des mèches de fibres 36, 38, 40 par un dispositif de consolidation in-situ. Selon un troisième mode opératoire, le pli tissé 34 d'une part et les mèches de fibres 36, 38, 40 d'autre part sont déposés et consolidés séparément. En suivant, le pli tissé 34 et les 15 mèches de fibres 36, 38, 40 sont assemblés par tout moyen approprié. L'étape de dépose El des mèches de fibres 36, 38, 40 est réalisée à l'aide d'une machine de placement pour déposer, sur la première face du pli tissé 34 ou sur la surface de dépose 46S, chaque mèche de fibres 36, 38, 40 selon un agencement prédéfini. Ainsi, les dimensions et orientations des mèches de fibre ainsi que l'espacement entre deux mèches de fibres posées 20 consécutivement et le taux de surface ouverte de la couche acoustique poreuse 26 sont adaptés sur toute la surface de la couche en fonction de la performance acoustique souhaitée. Les mèches de fibres sont stockées sur au moins une bobine. La machine de placement peut comprendre plusieurs bobines avec des largeurs de mèches de fibres différentes. 25 A titre d'exemple, une première bobine comprend une mèche de fibres avec une largeur de l'ordre de 1 mm et une deuxième bobine comprend une mèche de fibres avec une largeur de l'ordre de 6,35 mm. Lorsque la couche acoustique poreuse 26 est réalisée, elle est assemblée aux autres éléments du panneau acoustique 24. 3061347 9 Selon les configurations, il est possible de positionner le pli tissé 34 entre les mèches de fibres 36, 38, 40 et la structure alvéolaire 32 ou de positionner les mèches de fibres 36, 38, 40 entre le pli tissé 34 et la structure alvéolaire 32. Selon un mode opératoire, après la réalisation de la couche acoustique poreuse 26, la 5 jonction entre la structure alvéolaire 32 et la couche acoustique poreuse 26 est obtenue par polymérisation. Selon l'invention, il est possible d'adapter le taux de surface ouverte des différentes zones d'une couche acoustique poreuse en fonction des performances acoustiques recherchées pour chacune de ces zones 10 Le taux de surface ouverte peut être ajusté en fonction de la largeur de fibres 36, 38, 40, de l'orientation des mèches de fibres 36, 38, 40 et/ou de l'espacement entre les mèches de fibres 36, 38, 40. Le taux de surface ouverte peut également être ajusté en fonction des dimensions des interstices du pli tissé 34. Selon un autre avantage, il est possible d'ajuster zone par zone le renforcement mécanique 15 de la couche acoustique poreuse 26. Selon un autre avantage, il est possible de laisser un espacement inférieur à 0,3 mm entre les mèches de fibres pour obtenir ainsi des ouvertures 44 avec une section inférieure à 0,1 mm2. Cette dimension pour les ouvertures permet de générer une faible traînée parasite, de supprimer le pli tissé 34 et de pouvoir positionner le panneau acoustique dans des zones où 20 une traînée parasite trop importante n'est pas tolérée. REVENDICATIONS1. Procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse caractérisé en ce qu'il comprend une étape de dépose (El) d'une pluralité de mèches de fibres (36, 38, 40) réparties selon au moins deux séries orientées selon deux directions sécantes pour délimiter entre les mèches de fibres (36, 38, 40) des ouvertures (44), les mèches de fibres (36, 38, 40) comprenant une largeur, une orientation et/ou un espacement déterminés en fonction d'un taux de surface ouverte souhaité pour chaque zone de la couche acoustique poreuse. 2. Procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur, l'orientation et/ou l'espacement des mèches de fibres (36, 38, 40) sont déterminés en fonction du renforcement mécanique souhaité pour la couche acoustique poreuse. 3. Procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les mèches de fibres (36) d'une première série sont orientées selon une première direction, les mèches de fibres (38) d'une deuxième série sont orientées selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction et les mèches de fibres (40) d'une troisième série sont orientées selon une troisième direction oblique, sécante aux première et deuxième directions et parallèle à une direction des efforts repris par la couche acoustique poreuse. 4. Procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les mèches ont un espacement inférieur à 0,1 mm. 5. Procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de dépose (Ep) d'un pli tissé (34) comportant un pas inférieur à 0,1 mm. 6. Procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une première étape de dépose du pli tissé (34) et une deuxième étape de dépose des mèches de fibres (36, 38, 40) sur le pli tissé (34), les mèches de fibres (36, 38, 40) et le pli tissé (34) étant réalisés en des matériaux configurés pour permettre aux mèches de fibres (36, 38, 40) d'adhérer directement sur le pli tissé (34). 7. Procédé d'obtention d'une couche acoustique poreuse selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de consolidation (E2) des mèches 3061347 11 de fibres (36, 38, 40) réalisée simultanément à l'étape de dépose (El) des mèches de fibres (36, 38, 40). 8. Couche acoustique poreuse obtenue à partir du procédé d'obtention selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de mèches de 5 fibres (36, 38, 40) réparties selon au moins deux séries orientées selon deux directions sécantes pour délimiter entre les mèches de fibres (36, 38, 40) des ouvertures (44), les mèches de fibres (36, 38, 40) comprenant une largeur, une orientation et/ou un espacement déterminés en fonction d'un taux de surface ouverte souhaité pour chaque zone de la couche acoustique poreuse (36, 38, 40). 10 9. Couche acoustique poreuse selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la largeur, l'orientation et/ou l'espacement des mèches de fibres (36, 38, 40) sont déterminés en fonction du renforcement mécanique souhaité pour la couche acoustique poreuse. 10. Couche acoustique poreuse selon l'une des revendications 8 à 9, caractérisée en ce que les mèches ont un espacement inférieur à 0,1 mm. 15 11. Couche acoustique poreuse selon l'une des revendications 8 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un pli tissé (34) comportant un pas inférieur à 0,1 mm. 12. Panneau acoustique comprenant au moins une couche acoustique poreuse selon l'une des revendications 8 à 11.