Brevet FR3072365A1 — publié le 20190419

ATTENUATION ACOUSTIQUE SUR UNE PAROI DE TURBOMACHINE Le domaine de la présente invention est celui des aéronefs, et en particulier celui de la génération de bruit par les avions et leurs turbomachines. Le bruit généré par les aéronefs, typiquement civils et ce notamment au décollage, est une nuisance. Pour limiter cette nuisance, notamment celle subie par les riverains des aéroports, des normes strictes ont été imposées. Par ailleurs des aménagements en surface extérieure des aéronefs, notamment des turbomachines, ont été élaborés. En effet, turbomachine en fonctionnement, l'interaction entre l'écoulement et les parties solides de la turbomachine génèrent du bruit qui se propage autour, et en particulier de part et d'autre, de la turbomachine. Un des moyens d'atténuer ce rayonnement acoustique est d'intégrer un traitement au niveau des surfaces en contact avec les ondes sonores. En outre, pour les nouvelles architectures de turbomachines, la tendance est à la réduction de la taille des nacelles qui équipent les turbomachines, en vue d'optimiser le rendement propulsif. En réponse à ces contraintes, il devient nécessaire d'optimiser l'intégration du traitement sur des surfaces variées, y compris certaines surfaces jusqu'ici peu voire pas exploitées. Ainsi est ici concernée une technologie permettant le traitement acoustique de bordures, tels que des bords d'attaques, mais pas uniquement, montées sur des parois de turbomachines d'aéronefs. Dans le domaine, le brevet FR2957894 présente une solution basée sur l'utilisation de matériau absorbant pour l'atténuation de bruits moteur. Y est présentée une bordure d'atténuation acoustique, destinée à être montée sur une paroi de turbomachine d'aéronef, en contact avec un écoulement fluidique, en vue d'atténuer au moins une onde acoustique, la bordure comprenant : 2 - un revêtement poreux à structure maillée, et - un matériau acoustiquement absorbant recouvert par le revêtement poreux. Certes, dans le brevet FR2957894, le revêtement poreux joue 5 utilement un rôle à la fois de protection du matériau absorbant (efforts aérodynamiques et agressions externes) et de structuration du bord d'attaque que la bordure constituée définit, ou du moins forme en partie. Le matériau absorbant a pour fonction d'atténuer les ondes acoustiques. Il est souvent caractérisé par son impédance. Des valeurs courantes 10 d'impédance varient entre 0.3 et 5 pc (pc étant l'impédance de l'air dans le milieu de propagation). Cela étant, outre le fait que le matériau absorbant est localisé au niveau d'un pylône d'accroche de la turbomachine, le brevet ne mentionne aucun phénomène de « circulation » identifié ci-après dans la présente 15 demande. Il ne s'intéresse donc pas aux solutions permettant d'améliorer la situation à cet égard. Or il se trouve que, pour des raisons de facilité de mise en oeuvre de la technologie ci-dessus, il est connu de prévoir un jeu entre le revêtement poreux et le matériau absorbant. Mais ce jeu devient typiquement une 20 nouvelle source de bruit provoquant une élévation du rayonnement acoustique en haute fréquence (supérieure à 1 kHz), s'il est trop important. Un compromis a donc été ici étudié entre : - un jeu comme précité, relativement important, jusqu'à ce que ce jeu puisse être qualifié de créateur d'(au moins) une « cavité », avec comme 25 avantage une mise en oeuvre facilitée de la technologie en cause, en ce qu'on peut alors notamment dissocier la fixation entre le matériau acoustiquement absorbant et le revêtement poreux de celle du matériau acoustiquement absorbant sur la paroi de turbomachine, - et la maîtrise du phénomène précité de circulation de l'écoulement fluide à 30 l'intérieur d'une telle cavité, qui se produit lorsque la bordure d'atténuation 3 acoustique concernée est baignée dans un fluide en mouvement, et qu'alors une nouvelle source de bruit est créée. Ainsi, le compromis recherché vise à concilier une facilité souhaitée de mise en oeuvre industrielle avec une maîtrise de la nouvelle source de 5 bruit néfaste qu'elle peut générer. Appliquée à une bordure d'atténuation acoustique destinée à être montée sur une paroi de turbomachine d'aéronef, en contact avec un écoulement fluidique, une solution proposée dans le cadre de ce compromis est ici : 10 - que la structure maillée présente (ou soit définie par) des fils séparant entre elles des ouvertures traversant ladite structure, certaines de ces ouvertures ayant, à plat, une surface So élémentaire minimale telle qu'il est possible d'y inscrire un cercle de 0.05 mm de diamètre, ceci avec comme contrainte qu'existe au moins une dite cavité, établie 15 donc entre le matériau acoustiquement absorbant et le revêtement poreux, cette cavité présentant un volume (Vcav), tel que Vcav > 3% (Vcav+Vabs), (Vabs) étant le volume du matériau acoustiquement absorbant. Surface (en m2) a pour sens étendue plane, mesure de cette étendue. 20 Section (en m) a pour sens dimension suivant une coupe perpendiculaire à la direction principale suivant laquelle s'étend l'élément concerné. Structure maillée « à plat » (dans l'expression : « des ouvertures traversant ladite structure et dont certaines ont, à plat,...») a pour sens que 25 la structure, donc son(ses) ouverture(s) en cause, est(sont) alors à considérer déployée(s) à plat, donc suivant un plan, alors que fonctionnellement elle(s) est(sont) courbée(s), pour définir la surface profilée attendue (voir schémas sur les dessins d'accompagnement). Afin de concentrer le dimensionnement de la cavité en référence au 30 revêtement poreux, ce qui serait plus délicat s'il s'agissait d'un revêtement sous forme de bloc au sein duquel la structure maillée se développerait 4 dans le sens de la profondeur ou de l'épaisseur du bloc, il est proposé que le revêtement poreux se présente comme une membrane poreuse, c'est-à-dire une paroi d'épaisseur notablement inférieure à 1cm et de préférence inférieure à 0,5cm. 5 Avec un tel revêtement poreux de faible épaisseur, on gagnera en encombrement et on simplifiera la prise en compte des tailles de mailles. Ensuite, deux directions ont été plus particulièrement définies pour dimensionner en pratique la structure maillée retenue. Dans une première solution, il est proposé que, perpendiculairement 10 à la direction principale prévue de propagation de l'onde acoustique vers ladite bordure, cette structure maillée présente, au moins majoritairement et à plat, des fils de section(s) Sf tels que Sf 0.0025mm2, avec individuellement, encore de préférence, des dimensions, Li et L2 précitées telles que Li > 0.05mm et L2 > 0.05mm, le tout à 5 -10°A près. Dans une seconde solution, on a cherché à diminuer la résistivité 10 acoustique du revêtement poreux pour maximiser l'action du matériau absorbant à l'intérieur de la bordure concernée. De fait, il est proposé, dans cette solution, d'optimiser le dimensionnement des ouvertures au regard de l'orientation de l'écoulement en contact avec ledit revêtement. Plus précisément, alors que l'écoulement fluidique qui doit traverser 15 la bordure se propage selon une direction principale, il est alors proposé que le maillage de ladite structure soit plus fin, à proximité du point d'arrêt où l'écoulement fluidique rencontre le revêtement poreux, que plus à l'écart dudit point d'arrêt. Ainsi, on disposera d'un revêtement à maillage de taille variable, a 20 priori plus fin dans les zones où l'écoulement est normal à la membrane poreuse (à proximité donc du point d'arrêt). Dans le même but, il est aussi proposé que, si on utilise une membrane à structure maillée, courbée jusqu'à un sommet arrondi, suivant une direction de courbure, et définie par des fils orientés dans des 25 directions différentes pour présenter entre eux lesdites ouvertures de maillage, cette membrane soit telle qu'elle présente à plat, entre deux fils transversaux à la direction de courbure, une dimension Lx en fonction de l'angle oc formé entre une tangente à la membrane, pour une section déterminée, et un axe passant sensiblement par ledit sommet et par une 30 médiane au matériau acoustiquement absorbant, telle que : Lx 3% (Vcav+Vabs), - et si les ouvertures 391 de la structure maillée, que séparent entre elles les fils 390 et qui traversent ladite structure ont, au moins pour certaines et à plat, une surface So élémentaire minimale telle qu'il est possible d'y 25 inscrire un cercle de 0.05 mm de diamètre. Le passage du fluide dépend en effet de la forme de la section SO. Il est possible d'imaginer qu'une ouverture extrêmement longue puisse présenter une section importante. Cependant, si elle est également extrêmement fine, l'écoulement ne pourra pas passer. 30 De fait, il s'est même avéré que les spécificités suivantes appliquées aux fils 390 du revêtement poreux 39 devraient minimiser la rugosité de la 10 structure maillée et favoriser l'évacuation de l'écoulement E de part et d'autre du profil du bord 35 considéré, comme schématisé figure 4, dans un premier mode de réalisation structure maillée présentant, au moins majoritairement et à plat (comme l'est la portion illustrée), 5 perpendiculairement à la direction principale 43 prévue de propagation du fluide E, des fils 390 de section(s) (diamètre(s) comme en l'espèce) Sf tels que Sf 0.0025mm2, avec individuellement, encore 15 de préférence et pour au moins la majorité d'entre elles, des dimensions, L1 et L2, dans deux directions perpendiculaires, telles que L1 > 0.05mm et L2 > 0.05mm, le tout à 5-10% près. Ainsi, à plat, les ouvertures 391 pourront être individuellement rectangulaires. Dans l'exemple, les fils 390 sont d'ailleurs supposés définir des 20 ouvertures 391 rectangulaires, préférentiellement carrées. Ainsi, avec des fils se répartissant en lignes et colonnes perpendiculaires entre elles, comme dans l'exemple, on pourra équilibrer dans les deux directions considérées les effets produits par le maillage choisi. Avec une solution à maillage homogène, comme ci-avant, on 25 simplifiera les réalisations et homogénéisera les comportements (de la membrane ou paroi fine) du revêtement poreux 39, même si, en réalité, ce revêtement sera a priori courbé, comme schématisé, à la manière d'une paroi convexe vers le flux E (donc concave vers le matériau acoustiquement absorbant 41 dans l'exemple) et qu'en conséquence ses 30 mailles qui feront face à l'écoulement E suivant la direction 43 seront alors bombées au centre et (plus) plates en extrémités. 11 En pratique le (la membrane ou fine paroi du) revêtement poreux 39 sera profilé(e) aérodynamiquement. Dans l'exemple schématisé, il a été considéré que ce (la membrane ou fine paroi du) revêtement poreux 39 définit un bord d'attaque pour la 5 paroi 37, frontalement. Dans ce cas, la bordure d'atténuation acoustique 35 et la paroi 37 aérodynamique pourront en particulier présenter ensemble un profil ayant une corde C (figure 4), l'ensemble monté étant considéré comme recevant l'écoulement E parallèlement à la corde C. Au moins une alternative à la solution à maillage homogène précitée 10 peut aussi être prévue. Ainsi, comme dans l'exemple qui suit et comme montré figures 5 et 6, peut-on chercher à maximiser l'action du matériau absorbant 41 en diminuant la résistivité acoustique du revêtement poreux 39, ceci par une optimisation du dimensionnement des ouvertures 391 au regard de 15 l'orientation de l'écoulement E en contact avec le revêtement. De fait, il s'agit de doter le revêtement poreux 39 d'un maillage plus serré qu'ailleurs dans la zone 49 (figure 5 ; pointillés plus rapprochés) où la direction 43 de l'écoulement E est normale à la face frontale du revêtement poreux 39 qui le reçoit ; c'est-à-dire donc à proximité du point d'arrêt, 20 repéré 47 dans l'exemple. En ajustant ainsi la densité de fils 390 de sorte que cette densité soit maximale dans l'environnement 49 du point d'arrêt et plus lâche ailleurs, en particulier minimum lorsque l'écoulement E atteint le revêtement poreux 39 parallèlement à lui (à sa surface extérieure), on obtiendra l'effet recherché tout en maximisant la propagation des ondes 25 acoustiques jusqu'au matériau absorbant 41. Précisément, dans l'exemple présenté, il est proposé de paramétrer, dans au moins une direction (dimension L1), l'ouverture 391, donc la distance entre deux fils 390 successifs, perpendiculairement à la direction 51 de courbure, ceci en fonction de l'angle formé entre la corde C et une 30 tangente T, pour la section (coupe du profil à rayon constant) S considérée. 12 Dans l'exemple, ceci est réalisé avec une membrane 39 à structure maillée qui est courbée, suivant la direction de courbure 51, jusqu'à un sommet 53 arrondi, lequel est ici situé sur la corde C, donc confondu avec le point d'arrêt, repéré 47. Les fils 390 peuvent avoir la section (diamètre) 5 Sf précitée. Pour ladite section S considérée (parallèle à l'axe 55 ci-après cité), la membrane 39 est ici spécifique en ce qu'elle présente au moins majoritairement, et toujours dans un état supposé à plat, entre deux fils 390 transversaux à la direction de courbure 51, une dimension Lx (ici L1) 10 fonction de l'angle oc formé entre une tangente T à la membrane et l'axe 55 passant sensiblement par le sommet 47 et par une médiane au matériau acoustiquement absorbant 41, telle que : Lx REVENDICATIONS1. Bordure d'atténuation acoustique destinée à être montée sur une paroi d'une turbomachine d'aéronef, en contact avec un écoulement fluidique, en vue d'atténuer au moins une onde acoustique, la bordure comprenant : - un revêtement poreux (39) à structure maillée, - un matériau acoustiquement absorbant (41) recouvert par le revêtement poreux et qui présente un premier volume (Vabs), et - et au moins une cavité (45), établie entre le matériau acoustiquement absorbant (41) et le revêtement poreux (39) et qui présente un second volume (Vcav), tel que Vcav > 3% (Vcav+Vabs), la structure maillée présentant des fils (390) qui séparent entre eux des ouvertures (391) traversant ladite structure et dont certaines ont, à plat, une surface So élémentaire minimale telle qu'il est possible d'y inscrire un cercle de 0.05 mm de diamètre. 2. Bordure d'atténuation acoustique selon la revendication 1, dans laquelle le revêtement poreux (39) à structure maillée se présente comme 20 une membrane poreuse. 3. Bordure d'atténuation acoustique selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans laquelle le revêtement poreux (39) à structure maillée présente un critère de rugosité RA 4. Bordure d'atténuation acoustique selon l'une des revendications 25 1 à 3 dans laquelle, la structure maillée à plat, les fils (390) sont au moins majoritairement de section(s) Sf tels que Sf 5. Bordure d'atténuation acoustique selon l'une des revendications 30 précédentes, dans laquelle les ouvertures (391) présentent individuellement 15 des dimensions, L1 et L2, dans deux directions perpendiculaires, telles que Li 6. Bordure d'atténuation acoustique selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle, au moins majoritairement, lesdites ouvertures (391) de 5 surface SO élémentaire sont telles que SO > 0.0025mm2, avec individuellement, de préférence, des dimensions, L1 et L2, dans deux directions perpendiculaires, telles que L1 > 0.05mm et L2 > 0.05mm, le tout à 5-10% près. 7. Bordure d'atténuation acoustique selon l'une des revendications 10 précédentes, dans laquelle, l'écoulement fluidique devant traverser la bordure se propageant selon une direction (43) principale de propagation, le maillage est plus fin à proximité du point d'arrêt (47) où l'écoulement fluidique rencontre le revêtement poreux (39) que plus à l'écart dudit point d'arrêt. 15 8. Bordure d'atténuation acoustique selon l'une des revendications 2 ou 3 ou l'une des revendications 2 ou 3 et la revendication 7, dans laquelle la membrane à structure maillée, qui est courbée jusqu'à un sommet arrondi, suivant une direction (51) de courbure, et dont les fils (390) sont orientés dans des directions différentes pour présenter entre eux lesdites ouvertures de maillage (391), présente à plat, entre deux fils transversaux à la direction de courbure, une dimension Lx en fonction de l'angle oc formé entre une tangente à la membrane, pour une section déterminée, et un axe (55) passant sensiblement par ledit sommet et par une médiane au matériau (41) acoustiquement absorbant, telle que : Lx 9. Ensemble structurant aérodynamique d'atténuation acoustique comprenant une paroi (37) de turbomachine d'aéronef et, montée sur elle, la bordure (35) d'atténuation acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui la recouvre localement. 10. Ensemble (2) selon la revendication 9, dans lequel la bordure (35) d'atténuation acoustique définit un bord d'attaque pour la paroi. 16 11. Ensemble (2) selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10 rattachée à la revendication 8, dans lequel la bordure (35) d'atténuation acoustique et la paroi (37) présentent ensemble un profil ayant une corde (2), laquelle correspond audit axe passant sensiblement par ledit sommet 5 et par une médiane au matériau acoustiquement absorbant. 12. Turbomachine pour aéronef comprenant l'ensemble structurant aérodynamique d'atténuation acoustique selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 ou la bordure (35) d'atténuation acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10