Brevet FR3088904A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : Structure d'absorption acoustique comprenant au moins un élément acoustique indexé en rotation et ensemble propulsif d'aéronef comprenant ladite structure d'absorption acoustique [0001] La présente demande se rapporte à une structure d'absorption acoustique comprenant au moins un élément acoustique indexé en rotation ainsi qu'à un ensemble propulsif comportant une telle structure d'absorption acoustique. [0002] Selon un mode de réalisation de l'art antérieur, un ensemble propulsif comprend une nacelle ainsi qu'une turbomachine double flux, positionnée à l'intérieur de la nacelle. Certaines surfaces de la nacelle et de la turbomachine comprennent des structures d'absorption acoustique pour atténuer les nuisances sonores. Selon un mode de réalisation, une structure d'absorption acoustique comprend une couche poreuse, une couche alvéolaire en nid d'abeilles et une couche réllectrice. [0003] Une turbomachine à haut taux de dilution (lit UHBR (pour Ultra Hight Bypass Ratio en anglais) présente une soufflante tournant à des fréquences plus basses que certaines turbomachines actuellement sur le marché si bien que les structures d'absorption acoustique doivent être configurées pour atténuer des ondes sonores à basses fréquences. Pour atténuer de telles ondes sonores, la couche alvéolaire en nid d'abeilles doit avoir une hauteur importante ce qui est pénalisant en terme de masse, d'encombrement et de fabrication. [0004] Une structure d'absorption acoustique permettant d'absorber des ondes sonores à basses fréquences est décrite dans le document « aero-acoustic liner applications of the broadband special acoustic absorber concept, American Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA 2013-2176, 19th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference May 27-29, 2013, Berlin, Germany ». Elle comprend une pluralité de capsules fermées par une peau en contact avec le milieu dans lequel se propagent les ondes sonores de sorte à délimiter chacune une cavité dans laquelle est positionné un cône creux, distant de la capsule, qui présente une base débouchant au niveau de la peau. Chaque cône comprend au moins un orifice acoustique, permettant de faire communiquer l'intérieur du cône avec l'espace entre le cône et la capsule, positionné et dimensionné en fonction des caractéristiques acoustiques recherchées. En complément, la peau est poreuse au moins au droit de chaque cône. [0005] Une structure d'absorption acoustique ainsi formée, basée sur le même principe qu'un résonateur de Helmholtz et qu'un résonateur quart d'onde, permet d'atténuer efficacement les sons basses fréquences émis par une turbomachine de type UHBR. 2 [0006] La peau étant poreuse au droit des cônes et ces derniers étant perforés, l'eau ou tout autre liquide peut s'accumuler et stagner, en fonctionnement, à l'intérieur de chaque cône et dans l'espace délimité par chaque cône et sa capsule. Cette accumulation d'eau ou de liquide altère le bon fonctionnement de la structure d'absorption acoustique. De plus, en cas de gel, l'eau transformée en glace peut l'endommager. [0007] La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. [0008] A cet effet, l'invention a pour objet une structure d'absorption acoustique comprenant : - une couche de surface au moins partiellement poreuse qui présente une surface extérieure et une couche intérieure opposée à la surface extérieure, - une couche support reliée à la couche de surface, - au moins un élément acoustique, positionné dans la couche support, qui présente au moins une cavité délimitée par au moins une enceinte. [0009] Selon l'invention, la structure d'absorption acoustique comprend un système de drainage qui comporte au moins un premier orifice de drainage traversant l'enceinte et un système d'indexation en rotation permettant de positionner l'élément acoustique dans la couche support de sorte qu'au moins un premier orifice de drainage soit positionné à proximité ou au niveau d'un point le plus bas de la cavité. [0010] Grâce au système d'indexation en rotation, au moins l'un des orifices de drainage du système de drainage est positionné en un point bas de la cavité limitant fortement la stagnation de liquide dans ladite cavité. [0011] Selon une autre caractéristique, le système de drainage comprend au plus deux premiers orifices de drainage diamétralement opposés. [0012] Selon un mode de réalisation, le système d'indexation en rotation comprend, au niveau de l'élément acoustique, une paroi latérale externe qui n'est pas de révolution et, au niveau de la couche support, une empreinte pour ledit élément acoustique qui présente des formes complémentaires ou identiques à celles de la paroi latérale externe de l'élément acoustique. [0013] Selon une autre caractéristique, la paroi latérale externe présente deux plans de symétrie et le système de drainage comprend deux premiers orifices de drainage positionnés par rapport aux plans de symétrie de sorte que l'un des deux premiers orifices de drainage soit positionné au niveau ou à proximité du point bas de la cavité lorsque l'élément acoustique est dans son empreinte. [0014] Selon une autre caractéristique, une droite passant par les deux premiers orifices de drainage est contenue dans l'un des plans de symétrie. [0015] Selon une autre caractéristique, la paroi latérale externe est tubulaire et délimitée par un premier bord, orienté vers la couche de surface et décrivant un cercle, et par un 3 deuxième bord, opposé au premier bord, décrivant une ellipse. [0016] Selon une autre caractéristique, la paroi latérale externe est tubulaire et délimitée par un premier bord, orienté vers la couche de surface et décrivant un cercle, et par un deuxième bord opposé au premier bord décrivant une forme oblongue. [0017] Selon un autre mode de réalisation, le système d'indexation en rotation comprend un détrompeur, solidaire de l'élément acoustique, en saillie par rapport à une paroi latérale externe, et un logement, en creux dans la couche support, le détrompeur et le logement ayant des formes complémentaires ou identiques de sorte que l'élément acoustique ne puisse être positionné dans son empreinte que dans une unique position. En complément, le système de drainage comprend un unique orifice de drainage positionné au niveau ou à proximité d'un point bas de la cavité lorsque le détrompeur coopère avec le logement. [0018] Selon une autre caractéristique, l'élément acoustique comprend : - une première enceinte, qui présente une première embouchure plaquée contre la surface intérieure de la couche de surface de sorte que la première enceinte et la couche de surface délimitent une première cavité, - une deuxième enceinte, dans laquelle est positionnée la première enceinte, au moins partiellement espacée de la première enceinte, qui présente une deuxième embouchure plaquée contre la première enceinte (et/ou éventuellement la surface intérieure de sorte que la deuxième enceinte et la première enceinte et éventuellement la couche de surface délimitent une deuxième cavité, - au moins un orifice acoustique traversant la première enceinte pour faire communiquer les première et deuxième cavités, - le (ou les) premier(s) orifice(s) de drainage traversant la deuxième enceinte. [0019] Selon une autre caractéristique, la structure d'absorption acoustique comprend au moins un deuxième orifice de drainage traversant la première enceinte. [0020] Selon une autre caractéristique, chaque orifice de drainage est positionné dans un même plan radial qu'un premier orifice de drainage traversant la deuxième enceinte. [0021] L'invention a également pour objet un ensemble propulsif d'aéronef comprenant au moins une structure d'absorption acoustique selon l'une des caractéristiques précédentes [0022] D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels : [fig.1] est une vue latérale d'un aéronef, [fig.2] est une vue en perspective d'un conduit d'éjection primaire comprenant une structure d'absorption acoustique qui illustre une application de l'invention, [fig.3] est une coupe en perspective d'une structure d'absorption acoustique qui illustre un mode de réalisation de [fig.4] est une coupe en perspective d'un élément acoustique d'une structure d'absorption acoustique qui illustre un premier mode de réalisation de l'invention, [fig.5] est une vue latérale de l'élément acoustique visible sur la figure 4, [fig.6] est une vue en perspective de la partie inférieure de élément acoustique visible sur la figure 4, [fig.7] est une vue en perspective de la partie supérieure de l'élément acoustique visible sur la figure 4, [fig.8] est une vue de dessous d'une paroi de fond d'un élément acoustique qui illustre le premier mode de réalisation de l'invention, [fig.9] est une vue de dessous d'une paroi de fond d'un élément acoustique qui illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention, [fig.10] est une vue de dessous d'un élément acoustique correctement orienté dans une structure d'absorption acoustique qui illustre un mode de réalisation de l'invention, [fig.1 1] est une coupe de l'élément acoustique visible sur la figure 10 correctement orienté dans une structure d'absorption acoustique, [fig.12] est vue en perspective en éclaté des différents éléments de la structure d'absorption acoustique visible sur la figure 3, et [fig.13] est une vue de dessus d'un élément acoustique, équipé d'un détrompeur, positionné dans une couche alvéolaire d'une structure d'absorption acoustique qui illustre un troisième mode de réalisation de l'invention. [0023] Sur la figure 1, on a représenté un aéronef 10 qui présente un fuselage 12, deux ailes 14, disposées de part et d'autre du fuselage 12, et des ensembles propulsifs 16 fixés sous les ailes 14. Chaque ensemble propulsif 16 comprend une nacelle 18 et une turbomachine 20 positionnée à l'intérieur de la nacelle 18. [0024] Selon un mode de réalisation visible sur la figure 2, la turbomachine 20 comprend, à l'arrière, un conduit d'éjection primaire 22, par lequel s'échappent des gaz brûlés dans la turbomachine 20, qui est délimité à l'extérieur par une tuyère primaire 24 et à l'intérieur par une structure interne 26 prolongée par un cône de tuyère 28. [0025] Selon une configuration, la structure interne 26 comprend une structure d'absorption acoustique 30, positionnée au niveau d'une peau 32, qui délimite le conduit d'éjection primaire 22 et qui présente une surface extérieure SE, en contact avec les gaz brûlés, et une surface intérieure SI, opposée à la surface extérieure SE. [0026] Bien que décrite appliquée à un conduit d'éjection primaire 22, l'invention n'est pas limitée à cette application. Ainsi, la structure d'absorption acoustique 30 peut être positionnée au niveau de toute peau 32 qui présente une surface extérieure SE en contact avec un milieu dans lequel se propagent des ondes sonores, comme par exemple une lèvre et un conduit d'une entrée d'air d'une nacelle d'aéronef, un carter de soufflante d'une nacelle d'aéronef ou tout autre surface de l'ensemble propulsif 16. Ainsi, quelle que soit la configuration, l'ensemble propulsif 16 comprend au moins une structure d'absorption acoustique 30. [0027] Selon un mode de réalisation visible sur la figure 3, la structure d'absorption acoustique 30 comprend une couche poreuse 34 dont une face forme la surface extérieure SE, au moins une couche alvéolaire 36, une couche réflectrice 38 et une pluralité d'éléments acoustiques 40, positionnés dans la couche alvéolaire 36, qui présentent chacun au moins une cavité obturée par la couche poreuse 34. Selon une configuration, la couche alvéolaire 36 est une structure en nid d'abeilles qui présente des empreintes 62 (visibles sur la figure 12) pour loger les éléments acoustiques 40. [0028] Selon les configurations, la couche poreuse 34 peut être poreuse sur toute sa surface ou comprendre des zones poreuses uniquement au droit des éléments acoustiques 40. [0029] Quel que soit le mode de réalisation, la structure d'absorption acoustique 30 comprend : - une couche de surface 34 au moins partiellement poreuse qui présente une surface extérieure SE en contact avec un milieu dans lequel se propagent des ondes sonores et une couche intérieure SI, opposée à la surface extérieure SE, - une couche support 36, reliée à la couche de surface 34, qui peut être de manière non exhaustive une couche alvéolaire en nid d'abeilles, une couche en mousse, ou autres, - au moins un élément acoustique 40, positionné dans la couche support 36, qui présente au moins une cavité communiquant avec le milieu dans lequel se propagent les ondes sonores. [0030] Selon un mode de réalisation visible sur la figure 3, un élément acoustique 40 comprend : - une première enceinte 42, également appelée cône, qui présente une première embouchure 44 délimitée par un bord plaqué contre la surface intérieure SI de la couche de surface 34 de sorte que la première enceinte 42 et la couche de surface 34 délimitent une première cavité 46 communiquant via la couche de surface 34 poreuse, avec le milieu dans lequel se propagent les ondes sonores, - une deuxième enceinte 48, également appelée capsule, dans laquelle est positionnée la première enceinte 42, au moins partiellement espacée de la première enceinte 42, qui présente une deuxième embouchure 50 délimitée par un bord plaqué contre la première enceinte 42 et/ou éventuellement la surface intérieure SI de la couche de surface 34 de sorte que la deuxième enceinte 48 et la première enceinte 42 (et éventuellement la couche de surface 34) délimitent une deuxième cavité 52, - au moins un orifice acoustique 54 traversant la première enceinte 42 pour faire communiquer les première et deuxième cavités 46, 52. 6 [0031] Selon un agencement visible sur la figure 3, les éléments acoustiques 40 sont agencés selon plusieurs lignes et plusieurs colonnes. D'autres agencements pourraient être envisagés. [0032] Selon un mode de réalisation visible sur les figures 3 et 4, la première enceinte 42 est tronconique et comprend une paroi latérale 56 interne, délimitée par un premier bord 56.1, orienté vers la couche de surface 34 et formant la première embouchure 44, ainsi que par un deuxième bord 56.2, opposé au premier bord 56.1, qui délimite le bord de l'orifice acoustique 54. [0033] Selon une configuration, les premier et deuxième bords 56.1, 56.2 de la paroi latérale 56 interne sont approximativement circulaires et la paroi latérale 56 interne présente un axe de révolution Ax. [0034] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette géométrie pour la première enceinte 42. Ainsi, elle peut être conique ou cylindrique. Elle peut comprendre, en plus de la paroi latérale 56 interne, une paroi de fond interne, pour fermer la première cavité 42, positionnée au niveau du deuxième bord 56.2 de la paroi latérale 56 interne. Selon les configurations, le (ou les) orifice(s) acoustique(s) 54 est (ou sont) positionné(s) sur la paroi latérale 56 interne et/ou sur la paroi de fond interne. [0035] Selon un mode de réalisation visible sur les figures 3 à 6, la deuxième enceinte 48 comprend une paroi latérale 58 externe, délimitée par un premier bord 58.1, orienté vers la couche de surface 34 et formant la deuxième embouchure 50, et par un deuxième bord 58.2 opposé au premier bord 58.1, ainsi qu'une paroi de fond 60 externe positionnée au niveau du deuxième bord 58.2 de la paroi latérale 58 externe de sorte à fermer la deuxième cavité 52. [0036] Selon une configuration, le premier bord 58.1 de la paroi latérale 58 externe est ap- proximativement circulaire. [0037] Quelle que soit la géométrie de l'élément acoustique 40, la couche support 36 comprend, pour chaque élément acoustique 40, une empreinte 62 qui présente une forme permettant de loger l'élément acoustique 40 de sorte que la première embouchure 44 de la première enceinte 42 soit plaquée contre la couche de surface 34. Selon une configuration, l'empreinte 62 a une forme complémentaire ou identique à la paroi latérale 58 externe de la deuxième enceinte 48 de l'élément acoustique. [0038] Selon une caractéristique de l'invention, l'élément acoustique 40 comprend un système de drainage pour éviter la stagnation d'un liquide à l'intérieur d'au moins une des deux cavités 46, 52. [0039] Le système de drainage comprend au moins un orifice de drainage 64 traversant la deuxième enceinte 48, positionné au niveau ou à proximité du deuxième bord 58.2 de la paroi latérale 58 externe. Selon les modes de réalisation, l'orifice de drainage 64 est positionné : 7 - sur la paroi de fond 60 externe et à proximité du deuxième bord 58.2 de la paroi latérale 58 externe, - sur la paroi latérale 58 externe à proximité de la paroi de fond 60 externe et du deuxième bord 58.2, ou - à cheval sur la paroi latérale 58 externe et sur la paroi de fond 60 externe, au niveau du deuxième bord 58.2. [0040] Selon un premier mode de réalisation visible sur les figures 6, 8 à 11, la deuxième enceinte 48 comprend deux orifices de drainage 64, 64' diamétralement opposés. Dans ce cas, l'élément acoustique 40 doit être correctement orienté pour que l'un des deux orifices de drainage 64, 64' soit positionné au niveau ou à proximité d'un point bas de la deuxième cavité 52 afin que le volume de liquide stagnant à l'intérieur de la deuxième cavité 52 soit le plus faible possible. A cet effet, la structure d'absorption acoustique 30 comprend un système d'indexation en rotation 66 configure pour positionner l'élément acoustique 40 selon deux positions données par rapport à la couche support 36. [0041] Selon le premier mode de réalisation, le système d'indexation en rotation 66 comprend, au niveau de l'élément acoustique 40, la paroi latérale 58 externe de la deuxième enceinte 48 qui présente deux plans de symétrie Pl et P2 et, au niveau de la couche support 36, une empreinte 62 qui présente des formes complémentaires ou identiques à celles de la paroi latérale 58 externe de la deuxième enceinte 48. [0042] Selon le premier mode de réalisation visible notamment sur la figure 8, le deuxième bord 58.2 de la paroi latérale 58 externe décrit une ellipse et présente deux plans de symétrie P1 et P2. [0043] Selon un deuxième mode de réalisation visible sur la figure 9, le deuxième bord 58.2 de la paroi latérale 58 externe décrit une forme oblongue qui présente deux plans de symétrie P1 et P2 et comprend deux tronçons rectilignes et parallèles 68.1, 68.2 reliés par deux tronçons en demi-cercle 68.3, 68.4. [0044] Selon ces deux modes de réalisation, la paroi latérale 58 externe présente une surface tubulaire réglée qui s'appuie à une première extrémité sur le premier bord 58.1 circulaire et à une deuxième extrémité sur le deuxième bord 58.2. La paroi latérale 58 externe n'est pas de révolution. [0045] Selon ces deux modes de réalisation, les deux orifices de drainage 64, 64' sont po- sitionnés par rapport aux plans de symétrie de la paroi latérale 58 externe de la deuxième enceinte 48 de sorte que l'un des deux orifices de drainage 64, 64' soit positionné au niveau ou à proximité du point bas de la deuxième cavité 52 lorsque l'élément acoustique 40 est dans son empreinte 62. [0046] Selon une configuration, la droite passant par les deux orifices de drainage 64, 64' est contenue dans l'un des plans de symétrie de la paroi latérale 58 externe de la deuxième 8 enceinte 48. [0047] Comme illustré sur les figures 10 et 11, lorsque l'élément acoustique 40 est dans son empreinte 62, l'un des orifices 64, 64' est nécessairement positionné au niveau ou à proximité du point le plus bas de la deuxième cavité 52 ce qui permet d'empêcher l'accumulation de liquide dans ladite deuxième cavité 52. [0048] Selon un troisième mode de réalisation visible sur la figure 13, la deuxième enceinte 48 comprend un unique orifice de drainage 64. Dans ce cas, l'élément acoustique 40 doit être correctement orienté pour que l'unique orifice de drainage 64 soit positionné au niveau ou à proximité d'un point bas de la deuxième cavité 52 afin que le volume de liquide stagnant à l'intérieur de la deuxième cavité 52 soit le plus faible possible. A cet effet, la structure d'absorption acoustique 30 comprend un système d'indexation en rotation 66 configure pour positionner l'élément acoustique 40 selon une position donnée unique par rapport à la couche support 36. [0049] Selon le troisième mode de réalisation visible sur la figure 13, le système d'indexation en rotation 66 comprend une première forme dite détrompeur 70, solidaire de l'élément acoustique 40, en saillie par rapport à la paroi latérale 58 externe, et une deuxième forme dite logement 72, en creux dans la couche support 36, le détrompeur 70 et le logement 72 ayant des formes complémentaires ou identiques de sorte que l'élément acoustique 40 ne puisse être positionné dans son empreinte 62 que dans une unique position. [0050] Le détrompeur 70 et l'unique orifice de drainage 64 sont positionnés de sorte que, lorsque le détrompeur 70 coopère avec son logement 72, l'unique orifice de drainage 64 soit positionné au niveau ou à proximité d'un point bas de la deuxième cavité 52. [0051] Ce troisième mode de réalisation du système d'indexation en rotation peut être utilisé même si la paroi latérale 58 externe de la deuxième enceinte 48 présente une forme de révolution. [0052] Quel que soit le mode de réalisation, la deuxième enceinte comprend un nombre réduit d'orifices de drainage 64, 64', au plus deux. Ce nombre limité d'orifices de drainage 64, 64' permet de limiter l'impact des orifices de drainage sur les performances acoustiques de l'élément acoustique 40. [0053] Généralement, les liquides présents dans la première cavité 46 peuvent s'écouler à travers la couche de surface 34 poreuse au droit de la première cavité 46 et/ou via l'orifice acoustique 54. [0054] Dans certaines circonstances, l'élément acoustique 40 comprend au moins un orifice de drainage 74 traversant la première enceinte 42. Le (ou les) orifice(s) de drainage 74 est (ou sont) positionné(s) au niveau ou à proximité du premier bord 56.1 et/ou du deuxième bord 56.1 de la paroi latérale 56 interne de la première enceinte 42. Selon une première configuration visible sur la figure 4, une pluralité d'orifices de drainage 9 74 sont positionnés sur la périphérie de la paroi latérale 56 interne. Selon une autre configuration visible sur les figures 10 et 11, chaque orifice de drainage 74 est positionné dans le même plan radial (plan passant par l'axe de révolution Ax) qu'un orifice de drainage 64, 64' traversant la deuxième enceinte 48. Ainsi, lorsque l'élément acoustique 40 est dans son empreinte 62, au moins l'un des orifices de drainage 74 traversant la première enceinte 42 est positionné au niveau ou à proximité du point le plus bas de la première cavité 46. [0055] Quel que soit le mode de réalisation, le système de drainage comprend au moins un orifice de drainage 64, 64', 74 traversant la première et/ou la deuxième enceinte 42, 48 et un système d'indexation en rotation 66 permettant d'immobiliser en rotation l'élément acoustique 40 dans l'empreinte 62 de la couche support 36 de sorte qu'au moins un orifice de drainage 64, 64', 74 soit positionné à proximité ou au niveau d'un point le plus bas de la première et/ou deuxième cavité 46, 52. Le point bas d'une cavité s'entend d'un point de la cavité vers lequel s'écoule un fluide en raison de la gravité. [0056] Le système de drainage comprend, au niveau d'une même enceinte, au plus deux orifices de drainage 64, 64', 74 de manière à ne pas trop impactcr le fonctionnement de l'élément acoustique. [0057] Lorsque le système de drainage comprend au moins un couple de premier et deuxième orifices de drainage 64, 74 traversant chaque première et deuxième enceinte 42, 48, les premier et deuxième orifices de drainage 64, 74 d'un même couple sont disposés dans un même plan radial. [0058] Quel que soit le mode de réalisation, grâce au système d'indexation en rotation, au moins l'un des orifices de drainage 64, 74 du système de drainage est positionné en un point bas de la première et/ou deuxième cavité 46, 52 limitant fortement la stagnation de liquide dans ladite première et/ou deuxième cavité 46, 52. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]