Brevet FR3122115A1 — publié le 20221028

Garniture d’isolation acoustique pour carter de soufflante et procédé de fabrication d’une telle garniture d’isolation acoustique Un aspect de l’invention concerne une garniture d’isolation acoustique (160) destinée à être montée sur la paroi (140) d’un carter de soufflante (100) dans une veine d’air de turbomachine, ladite garniture d’isolation acoustique comportant : au moins une structure interne (162) en matériau composite, apte à absorber des bruits générés par la turbomachine, et au moins une peau (163) recouvrant une surface intérieure (162i) de la structure interne, ladite peau (163) comportant une pluralité d’orifices acoustiques (161) et étant revêtue d’une première couche d’un primaire d’accrochage (164) et d’une seconde couche d’une peinture de protection contre l’érosion (165) assurant une finition homogène à la surface de la garniture d’isolation acoustique. L’invention concerne également un procédé de fabrication de cette garniture d’isolation acoustique. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 4 Garniture d’isolation acoustique pour carter de soufflante et procédé de fabrication d’une telle garniture d’isolation acoustique DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention concerne une garniture d’isolation acoustique pour soufflante de carter de turbomachine comportant un revêtement de protection contre l’érosion présentant un aspect lisse et homogène. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une telle garniture d’isolation acoustique. L’invention trouve des applications dans le domaine de l’aéronautique et, en particulier, dans les domaines des carters de soufflantes et de l’acoustique des turbomachines. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Il est connu qu’une turbomachine d'aéronef comporte généralement une soufflante entourée d'un carter de soufflante. Ce carter définit notamment une veine d'entrée d'air dans la turbomachine. Sa fonction principale est d’assurer la rétention des débris ingérés à l’intérieur du moteur et/ou des aubes ou fragments d’aubes perdus. Il a également pour fonctions d’assurer la continuité mécanique entre la manche d’entrée d’air et la virole de carter intermédiaire, de tenir les spécifications au feu et aux fuites détectées/indétectées, d’assurer la continuité du courant électrique pour la tenue de foudre et de permettre la fixation d’équipements et de supports tels que la fixation des panneaux de veine comme la virole acoustique amont, l’anneau abradable et le panneau acoustique aval. Un carter de soufflante comprend typiquement une paroi sensiblement cylindrique qui s'étend autour des aubes de soufflante de la turbomachine. Un exemple d’une vue aplatie, en coupe axiale, d’un carter de soufflante classique est représenté sur la . Ce carter 100 comporte une paroi 140 fixée, à son extrémité amont, à une manche d’entrée d’air 300 par une bride amont 141 et, à son extrémité aval, à une virole de carter intermédiaire 400 par une bride aval 142. La paroi 140 du carter 100 comporte une surface intérieure recouverte notamment d’un anneau abradable 130 (ou « trenchfiller » en termes anglosaxons), positionné en vis-à-vis des aubes mobiles 200 de la soufflante pour protéger lesdites aubes. La surface intérieure de la paroi 140 du carter est également recouverte d’une garniture d'isolation acoustique 110, 120 positionnée de part et d’autre de l’anneau abradable 130 et destinée à absorber les ondes sonores générées par la soufflante. Cette garniture d’isolation acoustique 110, 120 comporte une virole acoustique amont 110, de forme sensiblement annulaire, montée en amont de l’anneau abradable 130. La garniture d’isolation acoustique 110, 120 comporte également un panneau acoustique aval 120 formé de plusieurs portions de panneaux courbes et monté en aval dudit anneau abradable 130. La garniture d’isolation acoustique 110, 120 est une structure de type sandwich connue pour absorber les bruits. Cette structure comporte généralement une ou plusieurs couches de matériau en nid d’abeille, ou Nida, formant la structure interne et dont la surface est recouverte d’au moins une peau généralement fixée sur ladite structure interne. La garniture d’isolation acoustique est typiquement réalisée en matériau composite, la peau sous forme de plis de carbone étant alors assemblée à la structure interne en Nida par polymérisation de la résine. Pour limiter les altérations de la garniture d’isolation acoustique, la peau est habituellement recouverte d’un revêtement de protection contre l’érosion se présentant sous la forme d’un film en polymère fluoré, drapé sur la surface de la garniture d’isolation acoustique. Ce film de protection est généralement un film TEDLAR ® ou un film HALAR ® d’une épaisseur de l’ordre de 100µm. Un exemple d’une portion de panneau acoustique 120 revêtu d’un film en polymère fluoré 150 est représenté sur la . Ce film en polymère fluoré est habituellement drapé sur la peau de la garniture d’isolation acoustique puis micro-percé. En effet, une pluralité de micro-perçages 151 sont réalisés, pour des raisons acoustiques, dans le film de protection 150 après que ledit film de protection ait été fixé à la peau de la garniture d’isolation acoustique, le film de protection étant polymérisé en même temps que la peau et la structure interne en Nida. Quel que soit le film de protection 150 choisi, celui-ci doit être posé manuellement par un opérateur sur la surface de la peau de la garniture d’isolation acoustique puis, une fois posé, le film ainsi que la peau et la structure interne doivent être polymérisés ensemble. Après polymérisation de l’ensemble, le film de protection et la peau sont micro-percés au moyen d’un robot de micro-perçage. Si le micro-perçage peut être robotisé, l’application du film de protection est nécessairement manuelle, ce qui engendre de nombreux risques de malfaçon (comme un désalignement entre la peau et le film de protection ou, lorsque plusieurs bandes de films sont nécessaires, une mauvaise juxtaposition ou une superposition de deux bandes de film de protection, etc.), toute malfaçon pouvant générer une mauvaise protection de la garniture d’isolation acoustique. En outre, l’application d’un film en polymère fluoré peut engendrer de nombreux défauts et anomalies dans la garniture d’isolation acoustique dont certains sont représentées sur la . Ces défauts et anomalies peuvent avoir un effet sur la qualité de la protection de la garniture d’isolation acoustique ou, au moins, un effet visuel. Par exemple, sous l’effet d’une forte tension, le film de protection 150 peut présenter des ondulations 152 des rayons de bord d'attaque ou de fuite. De plus, le film de protection 150 étant très souple, il peut, pendant la cuisson, être influencé par les porosités et les aspérités de la peau et présenter, respectivement, des vermiculages (traits sinueux en creux) ou des retassures 153 (ou enfoncements) sur sa surface coté veine. Les micro-perçages peuvent aussi ne pas être, ou être mal, ébavurés et présenter des bavures inesthétiques. Le film de protection 150 peut également se déchirer localement et présenter des microdéchirures sur le contour des micro-perçages. Il peut aussi présenter des résidus de résine 154, lorsque la résine migre pendant la polymérisation, ce qui forme des taches inesthétiques sur sa surface côté veine. En outre, lorsque plusieurs bandes de film de protection 150 sont nécessaires, il peut se créer des recouvrements de films à la jonction de deux bandes. Même quand ces défauts et anomalies sont d’ordre cosmétique, ils peuvent engendrer un réel problème chez les avionneurs et les compagnies aériennes car ils ont un impact sur l’image de marque de la compagnie aérienne et de l’avionneur. En effet, une partie au moins de la garniture d’isolation acoustique est exposée à la vue des passagers de l’aéronef lorsqu’ils montent dans l’aéronef, ce qui peut les inquiéter et les inciter à choisir une autre compagnie aérienne ou un autre avionneur. Des catalogues cosmétiques existent et sont partagés entre les différents acteurs aéronautiques, chaque défaut ou anomalie étant discuté et négocié lors de la vente de moteurs ou d’aéronefs. En outre, à chaque réception d'un moteur par un client, une inspection visuelle est réalisée et tous les défauts et anomalies visuels sont notés. Ainsi, tout défaut ou anomalie de surface, même visuel, a un réel impact sur le prix de vente d’un moteur ou même d’un aéronef. Il existe donc un réel besoin d’un revêtement de protection pouvant être facilement appliqué sur une garniture d’isolation acoustique et assurant un aspect régulier et homogène, sans défaut ni anomalie, de ladite garniture. Pour répondre aux problèmes évoqués ci-dessus des défauts et anomalies engendrés par la pose d’un film de protection sur la surface de la garniture d’isolation acoustique d’un carter de soufflante, le demandeur propose une garniture d’isolation acoustique dans laquelle la peau est revêtue d’une peinture de protection contre l’érosion. Selon un premier aspect, l’invention concerne une garniture d’isolation acoustique destinée à être montée sur la paroi d’un carter de soufflante dans une veine d’air de turbomachine, ladite garniture d’isolation acoustique comportant : au moins une structure interne en matériau composite, apte à absorber des bruits générés par la turbomachine, et au moins une peau recouvrant une surface intérieure de la structure interne, caractérisée en ce que la peau comporte une pluralité d’orifices acoustiques et est revêtue d’une première couche d’un primaire d’accrochage et d’une seconde couche d’une peinture de protection contre l’érosion assurant une finition homogène à la surface de la garniture d’isolation acoustique. Le revêtement de protection appliqué sur cette garniture d’isolation acoustique présente l’avantage non seulement d’assurer une finition lisse et homogène de ladite garniture mais également de pouvoir être appliqué de façon automatisée, par exemple par un robot. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, la garniture d’isolation acoustique selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : le primaire d’accrochage est un primaire Époxy Polyamide Hydrodiluable. la peinture de protection contre l’érosion est une peinture à base de résine polyuréthane. la couche de primaire d’accrochage présente une épaisseur comprise entre environ 20 et 30 µm. la couche de peinture de protection contre l’érosion présente une épaisseur comprise entre environ 100 et 200 µm. la garniture d’isolation acoustique est un panneau acoustique aval, monté à l’intérieur du carter de soufflante, en aval d’un anneau abradable. la garniture d’isolation acoustique est une virole acoustique amont, montée à l’intérieur du carter de soufflante, en amont de l’anneau abradable. Un deuxième aspect de l’invention concerne un carter de soufflante de turbomachine, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une garniture d’isolation acoustique telle que définie précédemment. Un troisième aspect de l’invention concerne une turbomachine pour aéronef, comportant un carter de soufflante définissant une veine d’air dans laquelle est montée au moins une garniture d’isolation acoustique telle que définie ci-dessus. Un quatrième aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d’une garniture d’isolation acoustique pour soufflante de carter, comportant les opérations suivantes : fabrication d’une structure interne en matériau composite, fabrication d’une peau destinée à recouvrir une surface intérieure de la structure interne, polymérisation de la peau et de la structure interne, réalisation d’une pluralité d’orifices acoustiques dans la peau, application d’une première couche d’un primaire d’accrochage sur la peau, et application d’une seconde couche d’une peinture de protection contre l’érosion au-dessus de la couche de primaire d’accrochage. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures dans lesquelles : La , déjà décrite, représente une vue schématique partielle aplatie d’un carter de soufflante d’une turbomachine ; La , déjà décrite, représente une vue schématique d’un exemple de panneau acoustique selon l’art antérieur ; La , déjà décrite, représente schématiquement des exemples de défauts et anomalies engendrés par un film en polymère fluoré selon l’art antérieur; La représente schématiquement une vue de profil d’un exemple de garniture d’isolation acoustique selon l’invention ; La représente une vue schématique en coupe d’une garniture d’isolation acoustique selon l’invention ; La représente un exemple d’un diagramme fonctionnel relatif au procédé de fabrication d’une garniture d’isolation acoustique selon l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE Un exemple de réalisation d’une garniture d’isolation acoustique pour soufflante de carter, présentant une surface lisse et homogène, est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple. Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par des références identiques. Pour des questions de lisibilité des figures, les échelles de taille entre éléments représentés ne sont pas respectées. Dans la description, le terme « extérieur » désigne les surfaces ou parties de pièces situées les plus loin de l’axe central XX de la veine d’air de la turbomachine (c'est-à-dire l’axe de rotation des aubes de la soufflante), par opposition au terme « intérieur » qui désigne les surface et parties de pièces les plus proches dudit axe central XX. Par ailleurs, les termes « amont » et « aval » s’entendent suivant le sens d’écoulement de l’air, depuis la manche d’entrée d’air 300 vers la virole de carter intermédiaire 400. Un exemple d’une garniture d’isolation acoustique selon un mode de réalisation de l’invention est représenté sur les figures 4 et 5. Cette garniture d’isolation acoustique 160, qui peut être par exemple une virole acoustique amont ou un panneau acoustique aval, est une structure en matériau composite comportant une structure interne 162 et au moins une première peau 163. La structure interne 162 est formée d’une ou de plusieurs couches de matériau de type NIDA et est revêtue, au moins sur sa surface intérieure 162i, d’une première peau 163 formée de plis, par exemple en carbone, assemblés à la structure interne 162 par polymérisation de la résine. La première peau 163 est une peau perméable à l’air, apte à piéger le bruit. La structure interne 162 peut, dans certaines variantes, être également revêtue, sur sa surface extérieure 162e, d’une seconde peau imperméable à l’air (non représentée sur les figures). Dans la description, on parlera indifféremment de « première peau » ou « peau perméable à l’air » ou simplement de « peau », en référence à la peau 163 recouvrant la surface intérieure 162i de la structure interne 162, étant entendu que le revêtement de protection contre l’érosion décrit par la suite est appliqué sur cette première peau 163. Selon l’invention, la peau 163 est recouverte d’un revêtement de protection contre l’érosion 164, 165. Ce revêtement de protection 164, 165 comporte une première couche d’un primaire d’accrochage 164 et une seconde couche d’une peinture de protection 165. La première couche, ou couche de primaire d’accrochage 164, peut être un primaire de type Époxy Polyamide Hydrodiluable, par exemple connu sous la dénomination commerciale PCEH100. Cette première couche 164 est déposée, par exemple, par pulvérisation sur la surface intérieure de la peau 163. Cette première couche 164 présente, par exemple, une épaisseur comprise entre environ 20 et 30 µm. La seconde couche 165, ou couche de peinture de protection, est une peinture d’aspect mat, appliquée sur la couche de primaire d’accrochage 164, par exemple, par pulvérisation. Cette peinture de protection est, par exemple, une peinture à base de résine polyuréthane telle que celle connue sous la dénomination commerciale LBYH200. Cette seconde couche présente, par exemple, une épaisseur comprise entre 100 et 200 µm. Pour assurer le maintien de chacune des première et seconde couches 134, 135, la garniture d’isolation acoustique 160 est passée dans une étuve, à une température d’environ 80°C, après chaque application de couche. Autrement dit, après l’application de la couche de primaire d’accrochage 164, la garniture d’isolation acoustique est placée en étuve afin d’assurer le séchage de ladite couche 164 ; lorsque la première couche 164 est sèche, la seconde couche 165 est déposée sur la première couche 164, puis soumise à l’étuve pour être séchée à son tour. Pour être perméable à l’air, la peau 163 de la garniture d’isolation acoustique 160 comporte des micro-perçages 161 - appelés aussi orifices acoustiques - répartis sur toute sa surface et permettant l’absorption de bruits. Dans l’invention, ces micro-perçages 161, d’un diamètre de l’ordre de 1,2 mm, sont réalisés avant l’application des première et seconde couches 164, 165. Les première et seconde couches 164, 165 sont donc apposées sur la peau 163 après la réalisation des micro-perçages 161, ce qui permet de recouvrir certains au moins des défauts ou anomalies résultant du perçage et, par conséquent, limiter les défauts et anomalies visuels. L’application des première et seconde couches 164, 165 sur la peau micro-percée 163 n’engendre pas d’obturation des micro-perçages 161 car lesdits micro-perçages 161 sont débouchants sur les cellules de la structure interne 162 en NIDA de sorte que le surplus de primaire d’accrochage et de peinture de protection s’infiltre dans le cœur des cellules du NIDA, sans boucher les orifices traversants de la peau 163. En outre, comme les micro-perçages 161 ont un diamètre de l’ordre de 1,2 mm et que l’épaisseur totale du primaire d’accrochage et de la peinture de protection est en moyenne d’environ 0,1 à 0,2 mm, il n’y a aucun risque que les micro-perçages 161 soient obturés par le revêtement de protection 164, 165. Un exemple d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention est représenté sous forme fonctionnelle sur la . Ce procédé comporte une première opération 10 de fabrication de la structure interne 162, puis une opération 20 de fabrication de la peau 163. Une opération 30 de polymérisation permet d’assembler la structure interne 162 et la peau 163 pour former une structure sandwich. Une opération 40 consiste ensuite à réaliser une pluralité de micro-perçages dans la peau 163. Une opération 50 consiste ensuite à appliquer la couche de primaire d’accrochage 164 sur la peau 163 micro-percée. Cette opération 50 peut être suivie d’une étape de séchage avant que l’opération 60 d’application de la couche de peinture de protection 165 ne soit mise en œuvre. Une nouvelle étape de séchage peut ensuite être mise en œuvre pour assurer une parfaite finition de la garniture d’isolation acoustique 160. Ce procédé de fabrication d’une garniture d’isolation acoustique permet de réduire les risques de défauts et d’anomalies sur la surface intérieure de ladite garniture d’isolement acoustique. Il permet en outre, si nécessaire, d’effectuer des retouches ou réparations de cette surface intérieure, ce qui n’est pas possible avec un film de protection selon l’art antérieur puisque le film est appliqué avant la réalisation des micro-perçages. Du fait de la réduction des non-conformités et de la possibilité de retouches, le rendu final de la garniture d’isolation acoustique est homogène et uniforme, ce qui assure un gain de coût. La protection de garniture d’isolation acoustique par application d’un primaire d’accrochage et d’une peinture de protection présente en outre l’avantage de pouvoir être robotisée. En effet, l’application de couches de primaire d’accrochage et de peinture peut aisément être effectuée par projection par des robots. De même, le micro-perçage de la peau de la garniture d’isolation acoustique peut être robotisée. Par exemple, des cabines automatisées, équipées d’un système de ventilation, sont connues en aéronautique pour l’application de peinture sur des pièces comme les aubes de turbomachines. Ces cabines automatisées peuvent être adaptées pour permettre la pose du primaire d’accrochage et la pose de la peinture de protection sur une garniture d’isolation acoustique comme un panneau acoustique aval ou une virole acoustique amont. Elles peuvent également être adaptées pour assurer les micro-perçages de la garniture d’isolation acoustique, avant l’application des première et seconde couches. L’automatisation de ces étapes du procédé de fabrication de la garniture d’isolation acoustique présente l’avantage d’engendrer bien moins d’aléas qu’un être humain, même expérimenté. Cette automatisation offre ainsi un gain de temps, mais aussi des gains de robustesse et de répétabilité. Bien que décrit à travers un certain nombre d'exemples, variantes et modes de réalisation, la garniture d’isolation acoustique selon l’invention comprend divers variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier, étant entendu que ces variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention. Garniture d’isolation acoustique (160) destinée à être montée sur la paroi (140) d’un carter de soufflante (100) dans une veine d’air de turbomachine, ladite garniture d’isolation acoustique comportant : au moins une structure interne (162) en matériau composite, apte à absorber des bruits générés par la turbomachine, et au moins une peau (163) recouvrant une surface intérieure (162i) de la structure interne, caractérisée en ce que la peau (163) comporte une pluralité d’orifices acoustiques (161) et est revêtue d’une première couche d’un primaire d’accrochage (164) et d’une seconde couche d’une peinture de protection contre l’érosion (165) assurant une finition homogène à la surface de la garniture d’isolation acoustique. Garniture d’isolation acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le primaire d’accrochage (164) est un primaire Époxy Polyamide Hydrodiluable. Garniture d’isolation acoustique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la peinture de protection contre l’érosion (165) est une peinture à base de résine polyuréthane. Garniture d’isolation acoustique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la couche de primaire d’accrochage (164) présente une épaisseur comprise entre environ 20 et 30 µm. Garniture d’isolation acoustique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la couche de peinture de protection contre l’érosion (165) présente une épaisseur comprise entre environ 100 et 200 µm. Garniture d’isolation acoustique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite garniture d’isolation acoustique (160) est un panneau acoustique aval (120), monté à l’intérieur du carter de soufflante (100), en aval d’un anneau abradable (130). Garniture d’isolation acoustique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite garniture d’isolation acoustique (160) est une virole acoustique amont (110), montée à l’intérieur du carter de soufflante (100), en amont de l’anneau abradable (130). Carter de soufflante (100) de turbomachine, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une garniture d’isolation acoustique (160) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. Turbomachine pour aéronef, comportant un carter de soufflante (100) définissant une veine d’air dans laquelle est montée au moins une garniture d’isolation acoustique (160) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. Procédé de fabrication d’une garniture d’isolation acoustique (160) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comportant les opérations suivantes : fabrication (10) d’une structure interne (162) en matériau composite, fabrication (20) d’une peau (163) destinée à recouvrir une surface intérieure (162i) de la structure interne, polymérisation (30) de la peau et de la structure interne, réalisation (40) d’une pluralité d’orifices acoustiques (161) dans la peau, application (50) d’une première couche d’un primaire d’accrochage (164) sur la peau, et application (60) d’une seconde couche d’une peinture de protection contre l’érosion (165) au-dessus de la couche de primaire d’accrochage.