Brevet FR3096086A1 — publié le 20201120

Description Titre de l'invention : CAPOTAGE ACOUSTIQUE POUR UNE TURBOMACHINE OU UN ENSEMBLE PROPULSIF D'AERONEF Domaine technique de l'invention 100011 La présente invention concerne un capotage acoustique pour une turbomachine ou un ensemble propulsif d'aéronef, ainsi qu'une turbomachine ou un ensemble propulsif comportant ce capotage. La présente invention concerne en outre un procédé de fabrication du capotage et un procédé de réparation de ce capotage. Arrière-plan technique [0002] Dans la présente demande, on entend par un capotage, un élément de capot tel qu'un cône ou une virole qui est destiné à être balayé par au moins un flux de gaz s'écoulant dans une turbomachine ou un ensemble propulsif. [0003] Un ensemble propulsif comprend une turbomachine entourée par une nacelle et cette nacelle peut comporter un capotage balayé par un flux de gaz. [0004] Une tuyère est située à l'extrémité aval d'une turbomachine par référence à l'écoulement des gaz dans cette turbomachine. Un capotage est situé à l'extrémité aval de la turbomachine et est balayé par un flux de gaz de la turbomachine. [0005] Dans le cas par exemple où ce capotage est un cône de sortie par exemple, le capotage a une forme conique dont la pointe est orientée vers l'aval. La surface conique extérieure de ce capotage est balayée par le flux primaire de la turbomachine lorsque cette dernière est du type à double flux. [0006] Dans le cas où le capotage est une virole par exemple, le capotage a une forme tronconique et comprend une surface tronconique interne balayée par le flux primaire et une surface tronconique externe balayée par le flux secondaire. [0007] Dans la présente demande, on entend en outre par capotage acoustique, un capotage ayant une fonction de réduction de bruit et en particulier d'absorption de bruit. Le capotage comprend en général deux peaux reliées entre elles par des cloisons définissant des alvéoles, l'une des peaux comportant des perforations débouchant dans les alvéoles pour former des résonateurs de Helmholtz. Cette technologie est bien connue de l'homme du métier dans le domaine aéronautique. [0008] Un capotage acoustique de tuyère ou de nacelle est en général visible à l'extrémité aval d'une turbomachine ou d'un ensemble propulsif lorsque cette dernière ou ce dernier équipe un aéronef. Cc capotage est exposé à des chocs qui peuvent l'endommager et créer une anomalie. Si la taille de cette anomalie est relativement petite, le capotage peut être réparé in situ sous aile. Si la taille de cette anomalie 2 dépasse un certain seuil, il est nécessaire de remplacer la partie présentant l'anomalie. [0009] Toutefois, dans la technique actuelle, un capotage acoustique est formé d'un ensemble monobloc comportant les deux peaux annulaires reliées entre elles par les cloisons. Lorsqu'une partie d'un capotage présente une anomalie et doit être remplacée, c'est en général 80% du volume du capotage qui est remplacé même si la partie présentant l'anomalie ne représente que quelques pourcents de ce volume. 80% du capotage sont ainsi mis au rebut alors qu'une majeure partie de ces 80% reste conforme au cahier de charge. [0010] La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème, permettant de réduire les pertes liées à la réparation de ce type de pièce. Résumé de l'invention [0011] La présente invention concerne un capotage acoustique pour une turbomachine ou un ensemble propulsif d'aéronef, ce capotage ayant une forme annulaire autour d'un axe et comportant deux peaux annulaires, respectivement radialement interne et externe, s'étendant l'une autour de l'autre et reliées entre elles par des cloisons définissant des alvéoles, l'une des peaux comportant des perforations débouchant dans les alvéoles, caractérisé en cc qu'il est formé de plus de six morceaux fabriqués indépendamment les uns des autres et assemblés pour former le capotage, chacun de ces morceaux comportant une portion de peau interne, une portion de peau externe et des cloisons s'étendant entre les portions de peaux interne et externe. [0012] Lc capotage est formé voire constitué de plus de six morceaux, cc qui signifie que chaque morceau représente moins de 16-17% en volume ou en surface par exemple du capotage. Dans le cas où Fun de ces morceaux présenterait une anomalie liée à un choc par exemple, seul cc morceau serait démonté et remplacé par un morceau neuf. Moins de 16-17% du capotage serait donc remplacé, cc qui représente une économie substantielle par rapport à la technique antérieure. [0013] Lc capotage selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : [0014] - les morceaux forment des secteurs angulaire du capotage, le capotage étant divisé en plusieurs morceaux longitudinaux ; [0015] - les morceaux forment des tronçons axiaux du capotage, le capotage étant divisé en plusieurs morceaux annulaires ; [0016] - le capotage est divisé en plusieurs tronçons axiaux qui sont eux-mêmes divisés en plusieurs secteurs angulaires ; [0017] - les morceaux sont assemblés par rivetage, rainurage, clipsage, etc. ; [0018] - le capotage comprend des renforts de rigidification ; 3 100191 - les portions de peaux interne et externe sont reliées entre elles par une structure en treillis au sein de chacune des alvéoles ; ce type de structure peut être utile voire nécessaire pour autoriser la réalisation de chaque morceau par fabrication additive, la structure ayant notamment pour fonction de supporter les portions de peau afin d'éviter leur effondrement lors de la fabrication additive ; [0020] - le capotage est formé voire constitué de plus de dix morceaux. [0021] La présente invention concerne également une turbomachine d'aéronef comportant une tuyère comportant un capotage tel que décrit ci-dessus. [0022] La présente invention concerne également un ensemble propulsif d'aéronef comportant une nacelle comportant un capotage tel que décrit ci-dessus. [0023] La présente invention concerne encore un procédé de fabrication d'un capotage tel que décrit ci-dessus, caractérisé en cc que chacun des morceaux est fabriqué indépendamment, par fabrication additive. [0024] La présente invention concerne enfin un procédé de réparation d'un capotage tel que décrit ci-dessus, caractérisé en cc qu'il comprend les étapes suivantes de : [0025] démontage et retrait d'au moins un des morceaux du capotage, ce morceau ou chacun de ces morceaux présentant une anomalie, et remplacement de cc morceau ou de chacun de ces morceaux par un morceau identique et sans anomalie. Brève description des figures [0026] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : [0027] [fig.1] la figure 1 est une demi vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine d'aéronef, [0028] [fig.2a-2c] les figures 2a à 2c sont des vues schématiques en perspective de capotages de tuyère, formés de plusieurs morceaux, conformément à différents modes de réalisation de l'invention, [0029] [fig.3a-3c] les figures 3a à 3c sont des vues schématiques en perspective de capotages de tuyère, formés de plusieurs morceaux, conformément à d'autres modes de réalisation de l'invention, [0030] [fig.4a-4c] les figures 4a à 4c sont des vues schématiques en perspective de morceaux de capotages, [0031] [fig.5a-5b] les figures 5a et 5b sont des vues schématiques partielles, respectivement en perspective et en perspective éclatée, d'un capotage acoustique, et [0032] [fig.6] la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un morceau de capotage réalisé par fabrication additive. Description détaillée de l'invention [0033] Par convention dans la présente demande, les termes « intérieur » et « extérieur », et interne » et « externe » sont définis radialement par rapport à un axe longitudinal X de la turbomachine. Ainsi, un cylindre s'étendant selon l'axe X du moteur comporte une face intérieure tournée vers l'axe du moteur et une surface extérieure, opposée à sa surface intérieure. On entend par « axial » ou « axialement » toute direction parallèle à l'axe X et par « transversalement » ou « transversal » toute direction perpendiculaire à l'axe X. De même, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans la turbomachine. [0034] La figure 1 montre une turbomachine 1 à double flux. Cela n'est cependant pas limitatif et la turbomachine peut être d'un autre type, comme par exemple un turbopropulseur. [0035] La turbomachine 1 s'étend suivant un axe longitudinal X et comprend d'amont en aval, dans le sens d'écoulement des gaz, unc soufflante 2, un ou plusieurs étages de compresseur (par exemple un compresseur basse pression 3 et un compresseur haute pression 4), une chambre de combustion 5, un ou plusieurs étages de turbine (par exemple unc turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7), et une tuyère d'échappement 8 des gaz. [0036] La soufflante 2, le compresseur basse pression 3 et la turbine basse pression 7 sont reliés à un arbre de basse pression s'étendant suivant l'axe longitudinal. Le compresseur haute pression 4 et la turbine haute pression 6 sont reliés à un arbre haute pression ménagé autour de l'arbre basse pression. La turbine basse pression 7 entraîne l'arbre basse pression en rotation, tandis que la turbine haute pression 6 entraîne l'arbre haute pression en rotation. [0037] La turbomachine 1 comprend en outre, en amont de la soufflante 2, un cône d'entrée d'air 10 solidaire de la soufflante 2. La soufflante 2 est entourée par un carter de nacelle 11. [0038] Lc flux de gaz F qui traverse la soufflante 2 s'écoule entre le cône d'entrée d'air 10 et le carter de nacelle 11 et est divisé en aval de la soufflante 2 en deux flux annulaires et coaxiaux. Un premier flux, appelé flux primaire Fl , s'écoule dans le moteur et est comprimé dans les compresseurs 3, 4, mélangé à du carburant et brûlé dans la chambre de combustion 5, puis détendu dans les turbines 6, 7, pour être enfin évacué entre un cône de sortie 12 et une virole 13 entourant ce cône de sortie 12. Un second flux, appelé flux secondaire F2, s'écoule autour du moteur et jusqu'à la virole 13 et peut fournir la majorité de la poussée de la turbomachine en particulier lorsque cette dernière est du type à grand taux de dilution. [0039] Le cône de sortie 12 et la virole 13 sont des capotages de tuyère au sens de l'invention et il est connu de leur affecter une fonction de réduction de bruit en y intégrant une structure à résonateurs de Helmholtz. [0040] Cc type de structure est représenté de manière schématique aux figures Sa et 5h. Elle comprend deux peaux 14, 15 entre lesquelles s'étendent des cloisons 16. Les cloisons 16 définissent entre elles des alvéoles 17 qui ont une forme quelconque et par exemple hexagonale ou en nid d'abeille comme sur la figure. [0041] L'une 14 des peaux est pleine et l'autre 15 des peaux comprend des perforations 18 débouchant dans les alvéoles 17. Le fonctionnement de cc type de structure est bien connu de l'homme du métier et est par exemple décrit dans la demande antérieure FRA1-3 028 020. [0042] Les figures 2a à 2c et 3a à 3c représentent plusieurs modes de réalisation d'un capotage 20, 20' de tuyère selon l'invention. [0043] Les figures 2a à 2c représentent des variantes de réalisation d'un capotage 20 qui est un cône de sortie, et les figures 3a à 3c représentent des variantes de réalisation d'un capotage 20' qui est une virole. [0044] Selon l'invention, le capotage 20 (ou 20') est formé de plus de six morceaux 20a, 20b, 20c, ..., 20n-1, 20n (ou 20'n 20'a, 20'h, 20'c, ..., 20'n-1, 20'n) fabriqués indépendamment les uns des autres et assemblés pour former le capotage, chacun de ces morceaux comportant une portion de peau interne, une portion de peau externe et des cloisons s'étendant entre les portions de peaux interne et externe. [0045] Dans le cas des figures 2a et 3a, le capotage 20, 20' est divisé en plusieurs morceaux longitudinaux qui forment des secteurs angulaire du capotage. [0046] Dans le cas des figures 2b et 3b, le capotage 20, 20' est divisé en plusieurs morceaux annulaires qui forment des tronçons axiaux du capotage. [0047] Dans le cas des figures 2c et 3c, le capotage 20, 20' est divisé en plusieurs tronçons axiaux qui sont eux-mêmes divisés en plusieurs secteurs angulaires [0048] Les dimensions des capotages ne sont pas limitatives. Les capotages ont par exemple une longueur de 1 à 2m environ. Leurs peaux peuvent être inclinées d'un angle prédéterminé (par exemple compris entre 10 et 30°) par rapport à l'axe X. [0049] Les figures 4a à 4c représentent des morceaux de capotage. Le morceau de la figure 4a est par exemple issu du capotage de la figure 2a. Les morceaux de la figure 4b sont par exemple issus du capotage de la figure lb. Les morceaux de la figure 4c sont par exemple issus du capotage de la figure 2c. [0050] Les morceaux sont fabriqués indépendamment les uns des autres, de préférence par fabrication additive. Les figures 4b et 4c permettent de constater que plusieurs morceaux pourraient être réalisés simultanément par fabrication additive, sur un même support plan 21. [0051] Dans le cas présent, la fabrication additive de ce type de pièce pourrait être réalisée 6 par fusion laser de poudres, couche par couche, sur un lit de poudres. En variante, elle pourrait être réalisée par fusion d'un matériau en bobine et dépôt de gouttes de cc matériau fondu sur le support plan 21. [0052] La figure 6 représente un exemple plus concret de réalisation d'un morceau 30 de capotage 20, 20' présentant une portion 30a de peau interne, une portion 30h de peau externe, et des cloisons 30e s'étendant entre les portions 30a, 30b. On constate que le morceau 30 comprend en outre une structure en treillis 30d à l'intérieur de chaque alvéole. Cette structure 30d relie les portions 30a, 30h par l'intermédiaire de plusieurs barreaux entrecroisés. Cette structure a pour fonction de soutenir la peau réalisée en second lieu lors de la fabrication additive, pour éviter l'effondrement de cette peau sur l'autre peau. [0053] Les morceaux peuvent être assemblés les uns aux autres par toute technique ap- propriée et par exemple par rivetage, rainurage, clipsage, etc. [0054] Afin de rigidifier le capotage, celui-ci peut comprendre des renforts. Un renfort lon- gitudinal 33 est par exemple représenté en traits pointillés à la figure 3h, et un renfort annulaire 34 est par exemple représenté en traits pointillés à la figure 3a. [0055] Une des avantages de la présente invention repose dans la simplification et dans l'économie du procédé de réparation du capotage 20, 20'. Ce procédé comprend les étapes de : [0056] démontage et retrait d'au moins un des morceaux du capotage, ce morceau ou chacun de ces morceaux présentant une anomalie, et remplacement de ce morceau ou de chacun de ces morceaux par un morceau identique et sans anomalie. [0057] Du fait du nombre élevé (supérieur à 6) de morceaux du capotage, le remplacement d'un morceau revient à remplacer moins de 16-17% du capotage. Du fait de la technique de montage et de fixation des morceaux, le remplacement et la réparation de ce type de pièce sont facilités. [0058] L'invention peut s'appliquer à d'autres types de capotage tel qu'un capotage de nacelle par exemple. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] REVENDICATIONSCapotage acoustique (20, 20') pour une turbomachine (1) ou un ensemble propulsif d'aéronef, ce capotage ayant une forme annulaire autour d'un axe (X) et comportant deux peaux annulaires, respectivement radialcment interne et externe, s'étendant l'une autour de l'autre et reliées entre elles par des cloisons définissant des alvéoles, l'une des peaux comportant des perforations débouchant dans les alvéoles, caractérisé en ce qu'il est formé de plus de six morceaux (20a-20n, 20a'-20n') fabriqués indépendamment les uns des autres et assemblés pour former le capotage, chacun de ces morceaux comportant une portion (30a) de peau interne, une portion (30b) de peau externe et des cloisons (30c) s'étendant entre les portions de peaux interne et externe. Capotage (20, 20') selon la revendication 1, dans lequel les morceaux forment des secteurs angulaire du capotage, le capotage étant divisé en plusieurs morceaux longitudinaux. Capotage (20, 20') selon la revendication 1, dans lequel les morceaux forment des tronçons axiaux du capotage, le capotage étant divisé en plusieurs morceaux annulaires. Capotage (20, 20') selon la revendication 1, dans lequel il est divisé en plusieurs tronçons axiaux qui sont eux-mêmes divisés en plusieurs secteurs angulaires. Capotage (20, 20') selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les morceaux sont assemblés par rivetage, rainurage, ou clipsage. Capotage (20, 20') selon l'une des revendications précédentes, dans lequel il comprend des renforts de rigidification (33, 34). Capotage (20, 20') selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les portions (30a, 30b) de peaux interne et externe sont reliées entre elles par une structure en treillis (31) au sein de chacune des alvéoles. Turbomachine d'aéronef, comportant une tuyère comportant un capotage (20, 20') selon l'une des revendications précédentes. Ensemble propulsif comportant une nacelle comportant un capotage selon l'une des revendications 1 à 7. Procédé de fabrication d'un capotage (20, 20') selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chacun des morceaux (20a-20n, 20aL20n') est fabriqué indépendamment, par fabrication additive. 8 [Revendication 11] Procédé de réparation d'un capotage (20, 20') selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes de : démontage et retrait d'au moins un des morceaux du capotage, ce morceau ou chacun de ces morceaux présentant une anomalie, et remplacement de ce morceau ou de chacun de ces morceaux par un morceau identique et sans anomalie.