Brevet FR3088133A1 — publié le 20200508

Description Titre de l'invention : Structure d'absorption acoustique comprenant des cellules avec au moins un canal annulaire, ensemble propulsif d'aéronef comprenant ladite structure [0001] La présente demande se rapporte à une structure d'absorption acoustique comprenant des cellules avec au moins un canal annulaire ainsi qu'à un ensemble propulsif d'aéronef comprenant ladite structure. [0002] Selon un premier mode de réalisation connu visible sur la figure 1, une s structure d'absorption acoustique 10 comprend, de l'extérieur vers l'intérieur, une couche poreuse 12, une couche alvéolaire 14 et une couche réflectrice 16. [0003] La couche poreuse 12 a un rôle dissipatif, transformant partiellement l'énergie acoustique de l'onde sonore la traversant en chaleur. Cette couche poreuse 12 se caractérise notamment par un taux de surface ouverte qui varie lo essentiellement en fonction de la fréquence ou de la bande de fréquences du bruit que l'on cherche à atténuer. [0004] La couche alvéolaire 14 est une structure en nid d'abeilles qui présente une multitude de cavités juxtaposées, identiques, de section hexagonale, carrée ou rectangulaire et tubulaires ayant une première extrémité débouchant au niveau 15 de la couche poreuse 12 et une deuxième extrémité débouchant au niveau de la couche réflectrice 16. [0005] Une telle structure d'absorption acoustique permet une atténuation sonore pour une fréquence donnée ou pour une bande étroite de fréquences. [0006] Selon un deuxième mode de réalisation visible sur la figure 2, une structure 20 d'absorption acoustique 10' comprend, de l'extérieur vers l'intérieur, une couche poreuse 12', une première couche alvéolaire 14.1', une couche poreuse intercalaire 18', une deuxième couche alvéolaire 14.2' et une couche réflectrice 16'. Comme précédemment, chaque couche alvéolaire 14.1', 14.2' est une structure en nid d'abeilles. 25 [0007] Une telle structure d'absorption acoustique, comprenant deux couches alvéolaires 14.1', 14.2', permet d'augmenter la bande de fréquences par rapport au premier mode de réalisation. Toutefois, une telle conception n'est pas 2 pleinement satisfaisante car elle conduit à augmenter la masse et l'épaisseur de la structure. EXPOSE DE L'INVENTION [0008] La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. [0009] A cet effet, l'invention a pour objet une structure d'absorption acoustique comprenant une surface extérieure en contact avec un milieu dans lequel se propagent des ondes sonores et une surface intérieure opposée à la surface extérieure, ladite structure d'absorption acoustique comprenant, de la surface extérieure vers la surface intérieure, une couche poreuse, une couche alvéolaire comprenant une pluralité de cellules et une couche réflectrice. [0010] Selon l'invention, chaque cellule comprend au moins un canal annulaire extérieur, délimité par deux premières parois latérales concentriques, chaque première paroi latérale comprenant un premier bord, relié à la couche poreuse, et un deuxième bord distant de la couche poreuse, les premiers bords des premières parois latérales étant distants l'un de l'autre et les deuxièmes bords des premières parois latérales étant reliés par une première ligne de crête ou par un premier fond. [0011] Cette structure d'absorption acoustique permet une atténuation du bruit sur une large bande de fréquences. [0012] Selon une autre caractéristique, la cellule comprend plusieurs canaux annulaires extérieurs concentriques. [0013] Selon une configuration, la première ligne de crête et/ou le premier fond sont accolés à la couche réflectrice. [0014] Selon une autre caractéristique, la cellule comprend au moins un canal annulaire intérieur, délimité par deux deuxièmes parois latérales concentriques, chaque deuxième paroi latérale comprenant un premier bord, relié à la couche réflectrice, et un deuxième bord distant de la couche réflectrice, les premiers bords des deuxièmes parois latérales étant distants l'un de l'autre et les deuxièmes bords des deuxièmes parois latérales étant reliés par une deuxième ligne de crête ou par un deuxième fond. 3 [0015] Selon une autre caractéristique, la cellule comprend plusieurs canaux annulaires intérieurs concentriques. [0016] Selon une configuration, la deuxième ligne de crête et/ou le deuxième fond sont accolés à la couche poreuse. 5 [0017] Selon une autre caractéristique, la cellule comprend une alternance de canaux annulaires extérieurs et de canaux annulaires intérieurs. [0018] Selon une configuration, la cellule comprend une chambre centrale intérieure ou extérieure, positionnée au centre du plus petit canal annulaire extérieur ou intérieur, la chambre centrale extérieure ou intérieure étant conique ou 10 tronconique et présentant une base accolée à la couche poreuse ou réflectrice et un sommet ou un fond distant de cette dernière. [0019] Selon une autre caractéristique, deux canaux annulaires extérieur et intérieur contigus sont séparés par une paroi latérale commune. [0020] Selon une autre caractéristique, chaque cellule comprend une cloison, 15 intercalée entre la couche poreuse et la couche réflectrice, qui présente une première surface orientée vers la surface extérieure et une deuxième surface orientée vers la surface intérieure, la cloison comprenant des ondulations concentriques, s'étendant à partir de son centre, qui délimitent au niveau de la première surface les canaux annulaires extérieurs et au niveau de la deuxième 20 surface les canaux annulaires intérieurs. [0021] Selon une autre caractéristique, la cellule comprend des orifices permettant de faire communiquer chaque canal annulaire intérieur avec la surface extérieure. [0022] Selon une première variante, les orifices sont positionnés au niveau du deuxième fond d'au moins un canal annulaire intérieur. 25 [0023] Selon une autre variante, la cellule comprend des orifices positionnés de manière à faire communiquer au moins un canal annulaire intérieur avec au moins l'un des canaux annulaires extérieurs contigus. [0024] L'invention a également pour objet un ensemble propulsif d'aéronef comprenant au moins une structure d'absorption acoustique selon l'une des 30 caractéristiques précédentes. 4 [0025] 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 : [Figure 1] est une vue en perspective d'une partie d'une structure d'absorption s acoustique qui illustre un premier mode de réalisation de l'art antérieur, [Figure 2] est une coupe transversale d'une structure d'absorption acoustique qui illustre un deuxième mode de réalisation de l'art antérieur, [Figure 3] est une vue en perspective d'un ensemble propulsif qui illustre un mode de réalisation, 10 [Figure 4] est une vue en perspective d'une partie d'une structure d'absorption acoustique qui illustre un mode de réalisation de l'invention, [Figure 5] est une coupe transversale d'une partie d'une structure d'absorption acoustique qui illustre un premier mode de réalisation de l'invention, [Figure 6] est une coupe transversale d'une partie d'une structure d'absorption 15 acoustique qui illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention, [Figure 7] est une coupe transversale d'une partie d'une structure d'absorption acoustique qui illustre un troisième mode de réalisation de l'invention, [Figure 8] est une vue de dessus d'une cellule d'une couche alvéolaire qui illustre un mode de réalisation de l'invention, 20 [Figure 9] est une vue de dessus d'une cellule d'une couche alvéolaire qui illustre un autre mode de réalisation de l'invention, [Figure 10] est une vue en perspective d'une couche alvéolaire qui illustre un mode de réalisation de l'invention, [Figure 11] est une vue en perspective d'une cellule d'une couche alvéolaire qui 25 illustre une première variante de l'invention, [Figure 12] est une vue en perspective d'une cellule d'une couche alvéolaire qui illustre une deuxième variante de l'invention, [Figure 13] est une vue en perspective d'une cellule d'une couche alvéolaire qui illustre une troisième variante de l'invention, 5 [Figure 14] est une vue en perspective d'une cellule d'une structure d'absorption acoustique qui illustre un premier mode de réalisation de l'invention, [Figure 15] est une vue en perspective d'une cellule d'une structure d'absorption acoustique qui illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention, et 5 [Figure 16] est une vue en perspective d'une cellule d'une structure d'absorption acoustique qui illustre un troisième mode de réalisation de l'invention. [0026] Sur la figure 3, on a représenté un ensemble propulsif 20 comprenant une nacelle 22 à l'intérieur de laquelle est positionné un turboréacteur 24. La nacelle 22 comporte une entrée d'air 26 prolongée par un conduit intérieur 28 pour 10 canaliser l'air vers le turboréacteur 24. Pour réduire le bruit émis par l'ensemble propulsif 20, des surfaces de la nacelle 22 et du turboréacteur 24 sont recouvertes de structures d'absorption acoustique 30. C'est notamment le cas du conduit intérieur 28. [0027] Bien que décrite appliquée à un ensemble propulsif d'un aéronef, la structure 15 d'absorption acoustique 30 n'est aucunement limitée à cette application. Ainsi, la structure acoustique selon l'invention peut recouvrir toute autre surface (d'un aéronef ou autre). [0028] Dans un but de simplification, les structures d'absorption acoustique décrites sur les différentes figures sont sous la forme de panneaux plats. Bien entendu, 20 l'invention n'est aucunement limitée à cette géométrie. Les structures d'absorption acoustique peuvent également être courbes. Dans tous les cas, chaque structure d'absorption acoustique a une géométrie identique à celle du support sur lequel elle est appliquée. [0029] Quelle que soit sa géométrie, une structure d'absorption acoustique 25 comprend une première surface, dite surface extérieure SE, en contact avec un milieu dans lequel se propagent des ondes sonores et une deuxième surface, dite surface intérieure SI, opposée à la surface extérieure SE. La structure d'absorption acoustique présente une hauteur (distance séparant les surfaces extérieure et intérieure SE, SI) inférieure aux dimensions des surfaces extérieure 30 et intérieure SE, SI. 6 [0030] Comme illustré sur les figures 4 à 7, une structure d'absorption acoustique 30 comprend, de la surface extérieure SE vers la surface intérieure SI, une couche poreuse 32, une couche alvéolaire 34 et une couche réflectrice 36. [0031] La couche poreuse 32 est configurée pour laisser passer l'air et les ondes 5 sonores. [0032] Les couches poreuse et réflectrice 32, 36 ne sont pas plus décrites car elles peuvent être identiques à celles des structures d'absorption acoustique de l'art antérieur. [0033] Comme illustré sur la figure 10, la couche alvéolaire 34 comprend une io pluralité de cellules 38. [0034] Selon une configuration visible sur la figure 10, les cellules 38 sont toutes identiques. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette configuration. Ainsi, les cellules pourraient être différentes les unes des autres ou la couche alvéolaire 34 pourraient comprendre plusieurs zones, les cellules étant identiques dans une 15 même zone et différentes d'une zone à l'autre. [0035] Selon une configuration, les cellules 38 sont alignées par rangées et/ou par colonnes. Selon une configuration particulière visible sur la figure 10, les cellules sont alignées selon plusieurs rangées et agencées en quinconces d'une rangée à l'autre. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cet agencement. Ainsi, les 20 cellules 38 pourraient être agencés de manière aléatoire ou selon un agencement déterminé. [0036] Sur la figure 4, on a représenté en détails une cellule 38 dont un quartier a été retiré pour une meilleure visualisation. [0037] Pour la suite de la description, un plan transversal est un plan perpendiculaire 25 à la surface extérieure SE et orienté selon une direction donnée. [0038] Chaque cellule 38 comprend au moins un canal annulaire extérieur 40, délimité par deux premières parois latérales 44, 46 concentriques. Chaque première paroi latérale 44, 46 comprend un premier bord 44.1, 46.1, relié à la couche poreuse 32, et un deuxième bord 44.2, 44.6 distant de la couche 30 poreuse 32. [0039] Par un canal annulaire, on entend un canal qui est refermé sur lui-même. 7 [0040] Chaque canal annulaire extérieur 40 peut décrire un cercle, comme illustré sur la figure 4, un carré, comme illustré sur la figure 8, une ellipse comme illustré sur la figure 9, un rectangle, un ovale ou toute autre forme comprenant au moins un tronçon rectiligne et/ou au moins un tronçon courbe. Les formes ne 5 comprenant que des tronçons courbes seront privilégiées. [0041] Selon des modes de réalisation visibles sur les figures 5 et 6, les deuxièmes bords 44.2, 46.2 des deux premières parois latérales 44, 46 sont reliés entre eux au niveau d'une première ligne de crête 48. Selon une configuration, la première ligne de crête 48 est accolée à la couche réflectrice 36. En variante, la première 10 ligne de crête 48 pourrait être distante de la couche réflectrice 36. Selon un mode de réalisation visible sur la figure 6, les premières parois latérales 44, 46 sont planes. Dans ce cas, la première ligne de crête 48 est une arête. Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 5, les premières parois latérales 44, 46 ont un profil courbe de part et d'autre de la première ligne de crête 48 qui 15 correspond à une génératrice d'une portion courbe. [0042] Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 7, les deuxièmes bords 44.2, 46.2 des deux premières parois latérales sont distants et reliés par un premier fond 50 distant de la couche poreuse 32. Selon une configuration, le premier fond 50 est accolé à la couche réflectrice 36. En variante, le premier fond 20 50 pourrait être distant de la couche réflectrice 36. [0043] Quel que soit le mode de réalisation, les premiers bords 44.1, 46.1 des premières parois latérales 44, 46 délimitant chaque canal annulaire extérieur 40 sont distants l'un de l'autre et chaque canal annulaire extérieur 40 est ouvert en direction de la couche poreuse 32. Dans un plan transversal, les premières 25 parois latérales 44, 46 et le premier fond 50 peuvent être chacun plan, courbe ou comprendre des portions planes et/ou courbes. [0044] Selon une configuration, une cellule 38 comprend plusieurs canaux annulaires extérieurs concentriques. Par concentrique, on entend que les canaux annulaires extérieures ne se croisent pas ou ne se coupent pas. 30 [0045] Selon une configuration visible sur la figure 4, une cellule 38 comprend deux canaux annulaires extérieurs 40, 40' concentriques. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce nombre de canaux annulaires extérieurs. 8 [0046] Selon un mode de réalisation visible sur les figures 4 et 6, la cellule 38 comprend une chambre centrale extérieure 52, positionnée au milieu du plus petit canal annulaire extérieur 40, ouverte vers la couche poreuse 32. Selon une configuration, la chambre centrale extérieure 52 est conique ou tronconique et 5 présente une base 52.1 accolée à la couche poreuse 32 et un sommet ou un fond 52.2 distant de cette dernière. Selon une configuration visible sur la figure 4, le sommet 52.2 présente un profil arrondi et il est accolé à la couche réflectrice 36. Selon une configuration visible sur la figure 6, le sommet 52.2 pourrait être pointu et/ou distant de la couche réflectrice 36. io [0047] Selon une autre caractéristique, la cellule 38 comprend au moins un canal annulaire intérieur 54 délimité par deux deuxièmes parois latérales 56, 58 concentriques. Chaque deuxième paroi latérale 56, 58 comprend un premier bord 56.1, 58.1, relié à la couche réflectrice 36 et un deuxième bord 56.2, 58.6 distant de la couche réflectrice 36. 15 [0048] Comme le canal annulaire extérieur 40, le canal annulaire intérieur 54 peut décrire un cercle, comme illustré sur la figure 4, un carré, comme illustré sur la figure 8, une ellipse, comme illustré sur la figure 9, un rectangle, un ovale ou toute autre forme comprenant au moins un tronçon rectiligne et/ou au moins un tronçon courbe. 20 [0049] Selon des modes de réalisation visibles sur les figures 5 et 6, les deuxièmes bords 56.2, 58.2 des deux deuxièmes parois latérales 56, 58 sont reliés entre eux au niveau d'une deuxième ligne de crête 60. Selon une configuration, la deuxième ligne de crête 60 est accolée à la couche poreuse 32. En variante, la deuxième ligne de crête 60 pourrait être distante de la couche poreuse 32. Selon 25 un mode de réalisation visible sur la figure 6, les deuxièmes parois latérales 56, 58 sont planes. Dans ce cas, la deuxième ligne de crête 60 est une arête. Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 5, les deuxièmes parois latérales 56, 58 ont un profil courbe de part et d'autre de la deuxième ligne de crête 60 qui correspond à une génératrice d'une portion courbe. 30 [0050] Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 7, les deuxièmes bords 56.2, 58.2 des deux deuxièmes parois latérales 56, 58 sont distants et reliés par un deuxième fond 62 distant de la couche réflectrice 36. Selon une 9 configuration, le deuxième fond 62 est accolé à la couche poreuse 32. En variante, le deuxième fond 62 pourrait être distant de la couche poreuse 32. [0051] Quel que soit le mode de réalisation, les premiers bords 56.1, 58.1 des deuxièmes parois latérales 56, 58 délimitant chaque canal annulaire intérieur 54 s sont distants l'un de l'autre et chaque canal annulaire intérieur 54 est ouvert en direction de la couche réflectrice 36. Dans un plan transversal, les deuxièmes parois latérales 56, 58 et le deuxième fond 62 peuvent être chacun plan, courbe ou comprendre des portions planes et/ou courbes. [0052] Selon une configuration visible sur la figure 4, une cellule 38 comprend deux 10 canaux annulaires intérieurs 54, 54' concentriques. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce nombre de canaux annulaires intérieurs. [0053] Selon un mode de réalisation visible sur les figures 5 et 7, la cellule 38 comprend une chambre centrale intérieure 64, positionnée au milieu du plus petit canal annulaire intérieur 54, ouverte vers la couche réflectrice 36. Selon une 15 configuration, la chambre centrale intérieure 64 est conique ou tronconique et présente une base 64.1 accolée à la couche réflectrice 36 et un sommet ou un fond 64.2 distant de cette dernière. Selon une configuration visible sur la figure 5, le sommet 64.2 est arrondi et accolé à la couche poreuse 32. En variante, le sommet 64.2 pourrait être pointu et/ou distant de la couche poreuse 32. 20 [0054] Selon des modes de réalisation visibles sur les figures 4 à 7, 11 à 13, la cellule 38 comprend une alternance de canaux annulaires extérieurs 40 et de canaux annulaires intérieurs 54. En complément, la cellule 38 comprend une chambre centrale extérieure 52 ou intérieure 64 positionnée à l'intérieur du plus petit canal annulaire intérieur ou extérieur. 25 [0055] Selon un mode de réalisation, deux canaux annulaires extérieur 40 et intérieur 54 contigus sont séparés par une paroi latérale 44, 46, 56, 58 commune. Ainsi, les premières parois latérales 44, 46 sont confondues avec les deuxièmes parois latérales 56, 58. Selon ce mode de réalisation, chaque cellule 38 comprend une cloison 66 intercalée entre la couche poreuse 32 et la couche 30 réflectrice 36, qui présente une première surface 66.1 orientée vers la surface extérieure SE et une deuxième surface 66.2 orientée vers la surface intérieure SI. La cloison 66 comprend des ondulations concentriques, s'étendant à partir de 10 son centre, qui délimitent au niveau de la première surface 66.1 les canaux annulaires extérieurs 40 et au niveau de la deuxième surface 66.2 les canaux annulaires intérieurs 54. [0056] La cellule 38 comprend des orifices 68, 70, 72 permettant de faire s communiquer chaque canal annulaire intérieur 54 (non ouvert vers la couche poreuse 32) avec la surface extérieure SE. [0057] Selon une première variante illustrée par les figures 7 et 11, les orifices 68 sont positionnés au niveau du deuxième fond 62 d'au moins un canal annulaire intérieur 54 pour faire communiquer le canal annulaire intérieur 54 directement 10 avec la surface extérieure SE. Ces orifices 68 peuvent être répartis sur toute la périphérie ou seulement sur certains secteurs du canal annulaire intérieur 54. [0058] Selon des deuxième et troisième variantes illustrées par les figures 5, 6, 12 et 13, au moins l'une des parois latérales 44, 46, 56, 58 d'au moins un canal annulaire intérieur 54 comprend des orifices 70, 72 pour faire communiquer le 15 canal annulaire intérieur 54 avec au moins l'un des canaux annulaires extérieurs 40 contigus. Selon ces variantes, le canal annulaire intérieur 54 ne communique pas directement avec la surface extérieure SE mais via un canal annulaire extérieur 40. Selon la deuxième variante visible sur la figure 12, les orifices 70 se présentent sous la forme de trous, approximativement cylindriques, répartis sur 20 toute la périphérie ou seulement sur certains secteurs du canal annulaire intérieur 54. Selon la troisième variante visible sur la figure 13, les orifices 72 se présentent sous la forme de fentes réparties sur toute la périphérie ou seulement sur certains secteurs du canal annulaire intérieur 54. [0059] Les cellules 38 peuvent être métalliques, en matériau composite, en matière 25 plastique ou autres. [0060] Les cellules 38 d'une couche alvéolaire 34 peuvent être indépendantes les unes des autres. Dans ce cas, elles sont, dans un premier temps, assemblées avec l'une des couches poreuse ou réflectrice 32, 36 puis elles sont recouvertes avec l'autre couche réflectrice ou poreuse 36, 32. 30 [0061] Les cellules 38 d'une couche alvéolaire 34 sont formées dans une même cloison 66, par exemple par emboutissage. 11 [0062] Quel que soit le mode de réalisation, les cellules 38 sont plus faciles à réaliser qu'une structure en nid d'abeilles [0063] Il est possible d'ajuster les caractéristiques d'atténuation en modulant la section de chaque cellule 38 qui peut être plus ou moins importante, comme s illustré sur les figures 14 et 16, la hauteur de chaque cellule qui peut être plus ou moins grande, comme illustré sur les figures 14 et 15, la section des canaux annulaires qui peut être plus ou moins importante, la section et l'agencement des orifices 68, 70, 72. Pour une même cellule, les canaux annulaires extérieurs 40 peuvent avoir la même section ou une section différente des canaux annulaires intérieurs 54, les canaux annulaires extérieurs 40 peuvent tous avoir la même section ou des sections différentes et les canaux annulaires 54 peuvent tous avoir la même section ou des sections différentes. [0064] La structure d'absorption acoustique selon l'invention permet une atténuation du bruit sur une large bande de fréquences. Par ailleurs, le fait de prévoir des 15 canaux annulaires intérieurs 54 intercalés entre des canaux annulaires extérieurs 40 permet d'obtenir un comportement analogue aux panneaux d'absorption acoustique avec deux structures en nid d'abeilles superposées de l'art antérieur, tout en ayant une épaisseur nettement inférieure. 12