Brevet FR3123755A1 — publié le 20221209

L’invention concerne un dispositif de traitement acoustique pour un ensemble propulsif d’aéronef. Le dispositif comprend deux peaux qui enserrent une structure acoustique. La structure acoustique comprend une structure alvéolaire avec des cellules creuses et une structure de formes (413) avec des formes saillantes (415) qui s’insèrent chacune dans une cellule creuse différente de la structure alvéolaire. La structure de formes (413) comporte en outre des plots (417) conçus pour s’encastrer dans les cellules creuses de la structure alvéolaire et pour permettre la fixation du dispositif de traitement acoustique à une pièce de l’ensemble propulsif d’aéronef. Figure pour l'abrégé : Figure 5B DISPOSITIF DE TRAITEMENT ACOUSTIQUE POUR ENSEMBLE PROPULSIF D’AERONEF ET SON PROCEDE DE FABRICATION Domaine technique de l'invention L’invention est relative au domaine du traitement acoustique dans les aéronefs et se rapporte, en particulier, à un dispositif de traitement acoustique pour ensemble propulsif d’aéronef et à son procédé de fabrication. Arrière-plan technique Pour le traitement acoustique dans les aéronefs, et en particulier pour atténuer les ondes acoustiques qui se propagent dans les différentes structures d’un aéronef, il est connu d’utiliser des dispositifs de traitement acoustique qui se présentent sous la forme d’un « sandwich » dans lequel deux peaux enserrent une structure alvéolaire, typiquement une structure en nid d’abeille, dont les propriétés sont adaptées pour atténuer les ondes acoustiques dans une plage de fréquence donnée. Ce type de dispositif de traitement acoustique est classiquement destiné à être monté sur des pièces d’un ensemble propulsif comprenant une nacelle et un moteur d’aéronef comme. Il peut être monté, par exemple, sur des panneaux de nacelle, sur des panneaux de moteur ou encore sur des plateformes situées entre des aubes de stator ou des aubes de rotor. La illustre un exemple de dispositif de traitement acoustique 101 dans lequel deux plaques 103 et 105 en matériau composite, c’est-à-dire les peaux du dispositif de traitement acoustique, sont assemblées par collage à une structure en nid d’abeille 107. De manière connue, la structure en nid d’abeille 107 est composée de cellules creuses, de section hexagonale, disposées selon une disposition périodique. De plus, la peau 103 du dispositif de traitement acoustique, généralement appelée peau acoustique, est poreuse pour améliorer ses performances acoustiques alors que l’autre peau 105 ne l’est pas et est simplement une peau dite de fermeture. Les performances acoustiques d’un tel dispositif sont principalement liées à sa structure alvéolaire et, en particulier, la gamme de fréquence dans laquelle les ondes acoustiques sont atténuées par le dispositif découle notamment de la géométrie et des dimensions des cellules de la structure alvéolaire. En particulier, dans les technologies de traitement acoustique classique, la longueur du col est faible devant la hauteur de la cavité de la structure alvéolaire. Plus précisément, dans les technologies classiques, la longueur du col est égale à l’épaisseur d’une paroi en tôle composite (carbone + résine) qui constitue la surface mouillée du traitement, car le col est obtenu par simple perforation de cette paroi. Le fonctionnement du résonateur de Helmholtz ainsi constitué est optimisé en dimensionnant la cavité d’air de façon à obtenir le maximum de vitesse acoustique au niveau du col. Cette optimisation impose des hauteurs de cavité de l’ordre du quart de la longueur d’onde de la fréquence principale à traiter. Ce qui représente pour une onde sonore à une fréquence de 100 Hz dans l’air ambient ayant donc une longueur d'onde de 3,4 mètre, une hauteur de cavité nécessaire de : Elle offre par ailleurs des propriétés très intéressantes quant à l’importante largeur de bande fréquentielle couverte. Cependant, les tendances actuelles pour l’optimisation des systèmes de propulsion sont orientées vers la diminution des nombres d’aubes et la réduction de la vitesse de rotation des ensembles tournants tels que le fan (soufflante) dans les architectures carénées (par exemple, un turboréacteur désigné par le terme anglais « turbofan ») et/ou les hélices dans les architectures non-carénées (par exemple, un moteur à soufflante non carénée, notamment une double soufflante contrarotative non carénée ou « contra-rotating open rotor » en anglais). Il en résulte un abaissement des fréquences du rayonnement acoustique. L’optimisation des panneaux de traitement nécessite alors l’augmentation de leur épaisseur pour pouvoir augmenter la hauteur de la cavité et ainsi diminuer la fréquence d’accord des cavités résonantes des panneaux. Cela rend les panneaux incompatibles avec les contraintes de masse et d’encombrement associées aux nouvelles architectures de type UHBR (Ultra High Bypass Ratio), c’est-à-dire à très fort taux de dilution. En effet, la mise en place de traitements acoustiques conventionnels sans cône et accordés à ces fréquences requiert des cavités d’épaisseurs de 20 à 25 cm. Et, avec des tailles de nacelles dites minces et une signature acoustique démarrant à des fréquences particulièrement basses, les turboréacteurs à très fort taux de dilution ne peuvent pas utiliser de tels panneaux de traitement acoustique et nécessitent donc l'utilisation de revêtements acoustiques spécifiques. Plus précisément, en complément des structures absorbantes classiques traitant les moyennes et hautes fréquences, il y a un besoin de traitement acoustique pouvant atténuer efficacement les fréquences basses de l'ordre de 150 à 800 Hz avec des panneaux de traitement acoustique présentant un encombrement réduit. Il est toujours possible de dimensionner le résonateur de Helmholtz de sorte qu’il soit efficace sur des fréquences plus basses, pour un encombrement radial réduit, par exemple, en jouant à la fois sur la hauteur du col et sur le volume de la cavité résonante. La contrepartie, pour ce type de dimensionnement sous contrainte d’un encombrement réduit donné, est que la bande de fréquence sur laquelle agit le traitement de manière optimale se trouve drastiquement réduite lorsque la fréquence diminue. En effet l’insertion d’un cône dans les cavités résonnantes en nid d’abeille permet d’augmenter la hauteur du col et donc de ramener la hauteur de la cellule à 7 ou 8 cm plutôt que les 20 à 25 cm de hauteur pour une cellule sans cône interne. En outre, les méthodes de fabrication connues restreignent les possibilités de géométries utilisables pour les cellules à des structures en nid d’abeille telles que celle représentée à la . Par conséquent, la gamme de fréquences accessible (pour l’atténuation acoustique) est intrinsèquement limitée. Une approche possible pour élargir la gamme de fréquences dans laquelle les ondes acoustiques sont atténuées est l’empilement de plusieurs structures alvéolaire ayant des cellules de dimensions différentes et donc destinées à générer une atténuation acoustique dans des gammes de fréquences différentes. Comme l’illustre la , le dispositif de traitement acoustique 109 est alors constitué de deux peaux 111 et 113 et de deux structures alvéolaires 115 et 117 distinctes séparées par une couche intermédiaire 119 qui est une couche poreuse également appelée « septum ». Ce type d’empilement est appelé DDOF (de l’anglais « Double Degree Of Freedom ») par opposition à une structure simple, comme représentée à la , désignée par l’acronyme SDOF (de l’anglais « Single Degree Of Freedom »). Ces approches sont toutefois elles aussi limitées dans la mesure où, pour générer une atténuation acoustique dans les basses fréquences, elles requièrent d’augmenter significativement la hauteur des cellules creuses de la structure alvéolaire et donc l’épaisseur totale du dispositif de traitement acoustique. Or, le respect de certaines contraintes d’encombrement et en particulier le fait de ne pas impacter la trainée d’un ensemble propulsif empêche d’élargir le dispositif de traitement acoustique au-delà de certaines limites. Pour remédier à ce problème, il est connu d’intégrer au dispositif de traitement acoustique des formes conçues spécifiquement pour atténuer les basses fréquences sans augmenter l’épaisseur totale du dispositif de manière significative. Typiquement, des formes saillantes, comme par exemple des cônes, sont insérés dans les cellules de la structure alvéolaire. La forme et les dimensions précises des formes utilisées étant adaptée pour générer une atténuation acoustique dans une gamme de fréquence donnée. Une approche connue consiste ainsi à insérer des cônes dans les cellules de la structure alvéolaire de manière discrète. Cette approche est toutefois limitée en termes de surface utile pouvant être traitée et, par conséquent, de performance acoustique dans le mesure où le nombre de cônes détermine le niveau d’atténuation acoustique obtenu. Une autre approche connue consiste également en l’intégration de cônes (qui s’insèrent également dans des alvéoles) liés entre eux par des barrettes. Dans ce cas, dans la pratique, le jeu existant entre lesdits cônes et les cellules de la structure alvéolaire tend à détériorer les performances acoustiques du dispositif. En effet, il est nécessaire de positionner les barrettes dans des entailles d’une structure alvéolaire, ce qui impose un contrôle géométrique très complexe. Une dernière approche consiste à introduire dans le dispositif, une structure formée d’une plaque de laquelle émerge des cônes. Ces cônes s’insèrent dans les alvéoles (i.e. dans les cellules) de la structure alvéolaire lorsque le dispositif est assemblé. Ce type de structure est notamment fabriqué par injection ou compression et permet d’obtenir un dispositif de traitement acoustique de faible épaisseur et capable d’atténuer les basses fréquences. Toutefois cette dernière approche est également limitée par le fait que, pour permettre la fixation du dispositif de traitement acoustique à une pièce d’un ensemble propulsif, il est nécessaire de combler certaines cellules de la structure alvéolaire afin de faire passer des moyens de fixation qui permettent l’assemblage. En particulier, l’assemblage du dispositif requiert de remplir certaines cellules de la structure alvéolaires par un enduit, une résine ou encore par un mastic. Cette opération, appelée « potting », présente plusieurs inconvénients : Premièrement, il s’agit d’une opération additionnelle dans le processus de fabrication. Deuxièmement elle implique nécessairement un temps de séchage. Et, troisièmement, elle souffre d’imprécision entraînant le fait que plus de cellules que nécessaire sont remplies in fine . En conséquence, elle engendre un surcoût de production et une perte de surface traitée du fait de l’imprécision de l’application du mastic, de l’enduit ou de la résine. La présente invention propose une solution à ces inconvénients. À cet effet, selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif de traitement acoustique pour un ensemble propulsif d’aéronef, ce dispositif comprenant une première peau et une seconde peau enserrant une structure acoustique, ladite structure acoustique comprenant une structure alvéolaire, comportant une pluralité de cellules creuses, et une structure de formes, comportant une pluralité de formes saillantes, et pour que chacune desdites formes saillantes s’insère dans une cellule creuse différente de la structure alvéolaire, ledit dispositif de traitement acoustique étant caractérisé en ce que ladite structure de formes comporte en outre au moins un plot, d’une forme distincte de celle des formes saillantes, ce plot étant conçu pour s’encastrer dans au moins une cellule creuse de la structure alvéolaire et pour permettre la fixation du dispositif de traitement acoustique à une pièce de l’ensemble propulsif d’aéronef. Le dispositif de traitement acoustique 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 : - les dimensions de chaque plot de la structure de formes sont conçues pour que chaque plot s’encastre dans une cellule creuse différente de la structure alvéolaire. - les dimensions de chaque plot de la structure de formes sont conçues pour que chaque plot s’encastre dans une zone creuse de la structure alvéolaire formée de plusieurs cellules creuses voisines. - chaque plot comporte un trou traversant conçu pour permettre le passage de moyens de fixation. - chaque trou comporte un usinage, par exemple un alésage, un fraisage ou un lamage, adapté pour permettre l’insertion d’une tête des moyens de fixation de sorte que ladite tête des moyens de fixation n’émerge pas dudit trou. L’invention concerne également, selon un second aspect, un ensemble propulsif d’aéronef, comportant au moins un dispositif de traitement acoustique selon le premier aspect. L’invention concerne enfin, selon un troisième aspect, un procédé de fabrication d’un dispositif de traitement acoustique selon le premier aspect, comprenant : - la fabrication de la structure de formes ; - l’assemblage de la structure de formes avec la structure alvéolaire de manière à former la structure acoustique ; et, - l’assemblage de la structure acoustique avec la première peau et la seconde peau de manière à former le dispositif de traitement acoustique. Le procédé de fabrication 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 : - le procédé comprend en outre le perçage du dispositif de traitement acoustique au niveau des plots de la structure de formes. - lors de la fabrication de la structure de formes, des trous sont formés dans les plots de ladite structure de formes à partir de parties saillantes d’un moule ou d’inserts positionnés dans un moule. - lors de la fabrication de la structure de formes, les plots de ladite structure de formes sont réalisés avec un insert positionné dans un moule. Brève description des figures La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une représentation schématique d’un mode de réalisation d’un disposition de traitement acoustique selon l’art antérieur ; la est une représentation schématique d’un mode de réalisation d’un disposition de traitement acoustique selon l’art antérieur ; la est un schéma de principe de l’assemblage du structure acoustique selon un mode de réalisation de l’invention ; la est une représentation schématique d’une mode de réalisation d’une structure de formes selon l’invention ; la est un schéma de principe de l’assemblage d’un dispositif de traitement acoustique selon un mode de réalisation de l’invention ; la est une représentation schématique d’une mode de réalisation d’une structure de formes selon l’invention ; la est une représentation schématique d’une mode de réalisation d’une structure de formes selon l’invention ; la est une représentation schématique d’une mode de réalisation d’une structure de formes selon l’invention ; la est une représentation schématique d’une mode de réalisation d’une structure de formes selon l’invention ; la est une représentation schématique d’une mode de réalisation d’une structure de formes selon l’invention ; la est une représentation schématique d’une mode de réalisation d’une structure de formes selon l’invention ; la est une représentation schématique d’une mode de réalisation d’une structure de formes selon l’invention ; la est une représentation schématique d’une mode de réalisation d’une structure de formes selon l’invention ; la est une représentation schématique d’une mode de réalisation d’une structure de formes selon l’invention ; et, la est un diagramme d’étapes d’une mode de mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’un dispositif de traitement acoustique selon l’invention. Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différents modes de réalisation ont les mêmes références dans les figures. Dispositif de traitement acoustique (401) pour un ensemble propulsif d’aéronef, ce dispositif comprenant une première peau (403) et une seconde peau (405) enserrant une structure acoustique (407), ladite structure acoustique (407) comprenant une structure alvéolaire (409), comportant une pluralité de cellules creuses (411), et une structure de formes (413), comportant une pluralité de formes saillantes (415), et pour que chacune desdites formes saillantes (415) s’insère dans une cellule creuse (411) différente de la structure alvéolaire (409), ledit dispositif de traitement acoustique (401) étant caractérisé en ce que ladite structure de formes (413) comporte en outre au moins un plot (417), d’une forme distincte de celle des formes saillantes (415), ce plot (417) étant conçu pour s’encastrer dans au moins une cellule creuse (411) de la structure alvéolaire (409) et pour permettre la fixation du dispositif de traitement acoustique (401) à une pièce de l’ensemble propulsif d’aéronef. Dispositif de traitement acoustique (401) selon la revendication 1, dans lequel les dimensions de chaque plot (417) de la structure de formes (413) sont conçues pour que chaque plot (417) s’encastre dans une cellule creuse (411) différente de la structure alvéolaire (409). Dispositif de traitement acoustique (401) selon la revendication 1, dans lequel les dimensions de chaque plot (417) de la structure de formes (413) sont conçues pour que chaque plot (417) s’encastre dans une zone creuse de la structure alvéolaire (409) formée de plusieurs cellules creuses (411) voisines. Dispositif de traitement acoustique (401) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque plot (417) comporte un trou traversant (419) conçu pour permettre le passage de moyens de fixation. Dispositif de traitement acoustique (401) selon la revendication 4, dans lequel chaque trou (419) comporte un usinage (421), par exemple un alésage, un fraisage ou un lamage, adapté pour permettre l’insertion d’une tête des moyens de fixation de sorte que ladite tête des moyens de fixation n’émerge pas dudit trou (419). Ensemble propulsif d’aéronef, comportant au moins un dispositif de traitement acoustique selon l’une des revendications précédentes. Procédé de fabrication d’un dispositif de traitement acoustique (401) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant : - la fabrication (901) de la structure de formes ; - l’assemblage (903) de la structure de formes avec la structure alvéolaire de manière à former la structure acoustique ; et, - l’assemblage (905) de la structure acoustique avec la première peau et la seconde peau de manière à former le dispositif de traitement acoustique. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, comprenant en outre : - le perçage (907) du dispositif de traitement acoustique au niveau des plots de la structure de formes. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 7 et 8, dans lequel, lors de la fabrication (901) de la structure de formes, des trous sont formés dans les plots de ladite structure de formes à partir de parties saillantes d’un moule ou d’inserts positionnés dans un moule. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel, lors de la fabrication (901) de la structure de formes, les plots de ladite structure de formes sont réalisés avec un insert positionné dans un moule.