Brevet FR3136259A1 — publié le 20231208

L’invention concerne un panneau acoustique (9) pour une turbomachine (1) d’aéronef, le panneau acoustique (9) comprenant : - une première peau (10) formée d’un premier matériau composite présentant une première matrice polymérique et des fibres de renfort noyées dans la matrice, - une seconde peau (11) formée d’un second matériau composite présentant une seconde matrice polymérique thermoplastique et des fibres de renfort noyées dans la seconde matrice, et - une âme (12) présentant une structure en nid d’abeilles, l’âme (12) étant agencée entre la première peau (10) et la seconde peau (11), caractérisé en ce que la seconde peau (11) comprend des trous (11a) présentant un diamètre inférieur à 1 mm. Figure d’abrégé : Figure 2 PANNEAU ACOUSTIQUE POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF, PROCEDE ET INSTALLATION ASSOCIES Domaine technique de l'invention L’invention concerne le domaine des panneaux acoustiques pour les turbomachines d’aéronef, et en particulier pour les nacelles de turbomachine d’aéronef. L’invention concerne également le domaine de la fabrication de ces panneaux acoustiques. Arrière-plan technique Une turbomachine d’aéronef comprend par exemple, d’amont en aval dans le sens d’écoulement des gaz le long d’un axe longitudinal, une soufflante, un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression et une tuyère d’échappement des gaz. La soufflante permet l’aspiration d’un flux d’air se divisant en un flux primaire et un flux secondaire. Le flux primaire traverse une veine primaire de la turbomachine tandis que le flux secondaire est dirigé vers une veine secondaire entourant la veine primaire. Le flux primaire est comprimé au sein des compresseurs. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brulé au sein de la chambre de combustion. Les gaz issus de la combustion traversent les turbines puis s’échappent au travers de la tuyère dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion. La soufflante comprend typiquement un disque mobile en rotation autour de l’axe longitudinal et des pales montées sur le disque. Les pales sont entourées par un carter de soufflante centré sur l’axe longitudinal et destiné à retenir les pales en cas d’endommagement par exemple des pales. Le carter de soufflante est typiquement entouré d’une nacelle qui permet de protéger la soufflante. Une telle soufflante est dite carénée par opposition aux soufflantes non carénées dont les pales ne sont pas entourées par un carter. Les turbomachines, et notamment les soufflantes, sont une source de pollution sonore importante et il existe une forte demande visant à réduire ce type de pollution. A cet effet, il a été proposé d’équiper les nacelles de panneaux acoustiques afin de réduire le bruit généré par les soufflantes de turbomachines. Un panneau acoustique comprend typiquement une structure en sandwich comprenant des première et seconde peaux, et entre lesquelles est agencée une âme présentant une structure en nid d’abeilles destinée à absorber les ondes sonores. La première peau est fixée au carter de la soufflante et la seconde peau est en contact avec le flux secondaire. La seconde peau présente typiquement des trous permettant aux ondes sonores de se propager dans l’âme au travers de laquelle elles sont absorbées. Les trous formés dans la seconde peau présentent généralement un diamètre supérieur à 1 mm. Bien que réduisant significativement la pollution sonore générée par la turbomachine, ce type de panneau acoustique ne donne pas entière satisfaction. En effet, la seconde peau est la peau radialement interne c’est-à-dire la plus proche radialement de l’axe longitudinal et la première peau est la peau radialement externe c’est-à-dire la plus éloignée radialement de l’axe longitudinal. La seconde peau est donc au contact du flux d’air secondaire et constitue un facteur de la performance aérodynamique de la turbomachine. Les trous pratiqués dans cette seconde peau ont tendance à augmenter la trainée et à réduire les performances aérodynamiques de la turbomachine. Cependant, ces trous sont nécessaires au passage des ondes sonores dans le panneau acoustique pour leur absorption. Ainsi, à l’heure actuelle, la réduction du bruit est réalisée au détriment des performances aérodynamiques de la turbomachine. Il existe donc un besoin de fournir un panneau acoustique pour une turbomachine d’aéronef qui présente de bonnes performances d’isolation acoustique tout en minimisant la trainée afin de préserver les performances aérodynamiques de la turbomachine. A cet effet, l’invention propose un panneau acoustique pour une turbomachine d’aéronef, le panneau acoustique comprenant : - une première peau formée d’un premier matériau composite présentant une première matrice polymérique et des fibres de renfort noyées dans la matrice, - une seconde peau formée d’un second matériau composite présentant une seconde matrice polymérique thermoplastique et des fibres de renfort noyées dans la seconde matrice, et - une âme présentant une structure en nid d’abeilles, l’âme étant agencée entre la première peau et la seconde peau. Le panneau acoustique est remarquable en ce que la seconde peau comprend des trous présentant un diamètre inférieur à 1 mm. Selon l’invention, le panneau acoustique comprend une seconde peau présentant des trous de diamètre inférieur à 1 mm. Il a été constaté qu’une seconde peau présentant des trous avec un tel diamètre réduisait de manière significative la trainée aérodynamique de la turbomachine sans impacter la qualité d’isolation acoustique du panneau acoustique. Grâce à l’invention, il est donc possible de réduire les pollutions sonores de la turbomachine tout en préservant les performances aérodynamiques de la turbomachine. En outre, selon l’invention, la seconde peau est réalisée en matériau composite à matrice polymérique thermoplastique. La matrice polymérique permet de pratiquer les trous de diamètre inférieur à 1 mm sans dégrader la seconde peau. En effet, il a été constaté que certains procédés de perçage permettant de réaliser des trous de faibles diamètres n’étaient pas compatibles avec tous les matériaux. Par exemple, la réalisation des trous par perçage laser nécessite la mise en œuvre d’une matrice résistant à des températures allant au-delà de 300°C. Les matrices polymérique de type thermodurcissable ne résistent pas à de telles températures et la réalisation des trous de diamètre inférieur à 1 mm sur de telles matrices a tendance à dégrader la seconde peau autour de la zone de perçage réduisant la qualité du panneau acoustique. Grâce à l’invention, il est donc possible de fournir un panneau acoustique présentant de bonnes propriétés acoustiques et aérodynamiques. Le panneau 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 : - le diamètre des trous est compris entre 0,1 mm et 0,8 mm, préférentiellement entre 0,3 mm et 0,8 mm, - la seconde peau présente une épaisseur inférieure à 1 mm, avantageusement comprise entre 0,5 mm et 0,8 mm, - la seconde matrice polymérique présente une température de fusion supérieure à 300°C, préférentiellement supérieure à 400°C, - un revêtement comprenant une couche comprenant un matériau céramique, la première peau étant agencée entre le revêtement et l’âme, - le revêtement comprend en outre une couche additionnelle en fibres de verre, agencée entre la couche et la première peau, - la couche additionnelle comprend une première sous couche en fibres de verre non tissées et une seconde sous couche en fibre de verre tissées, - un raidisseur, - le raidisseur comprend un cadre comprenant des parois agencées sur des bords de la seconde peau et/ou des plots agencés sur la seconde peau. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un panneau acoustique selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, le procédé comprenant les étapes suivantes : - (100) former la seconde peau par placement automatique de fibres, - (102) réaliser les trous sur la seconde peau, - (104) former l’âme par fabrication additive sur la seconde peau, et - (106) former la première peau par fabrication additive sur l’âme. Le procédé peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - les trous sont réalisés par perçage laser, - (108) déposer par projection thermique la couche du revêtement sur la première peau. L’invention concerne également une installation pour la fabrication d’un panneau acoustique selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, comprenant : - un premier poste de fabrication de la seconde peau comprenant : - un dérouleur de bandes comprenant les fibres imprégnées dans la matrice polymérique thermoplastique, - un galet de compactage des bandes, - un dispositif de chauffage des bandes, et - un organe de perçage de la seconde peau, - un second poste de fabrication de l’âme et de la première peau comprenant un dispositif de fabrication additive. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une représentation schématique en coupe longitudinale d’une turbomachine d’aéronef, la est une représentation schématique en perspective d’un panneau acoustique selon l’invention, la est une représentation schématique en perspective d’un exemple de réalisation de l’âme du panneau acoustique, la est un schéma synoptique d’un procédé de fabrication d’un panneau acoustique selon l’invention, la est une représentation schématique d’une installation pour la fabrication d’un panneau acoustique selon l’invention, la est une représentation schématique partielle d’un poste de fabrication de la seconde peau. Panneau acoustique (9) pour une turbomachine (1) d’aéronef, le panneau acoustique (9) comprenant : - une première peau (10) formée d’un premier matériau composite présentant une première matrice polymérique et des fibres de renfort noyées dans la matrice, - une seconde peau (11) formée d’un second matériau composite présentant une seconde matrice polymérique thermoplastique et des fibres de renfort noyées dans la seconde matrice, et - une âme (12) présentant une structure en nid d’abeilles, l’âme (12) étant agencée entre la première peau (10) et la seconde peau (11), caractérisé en ce que la seconde peau (11) comprend des trous (11a) présentant un diamètre inférieur à 1 mm. Panneau acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le diamètre des trous (11a) est compris entre 0,1 mm et 0,8 mm, préférentiellement entre 0,3 mm et 0,8 mm. Panneau acoustique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde peau (11) présente une épaisseur inférieure à 1 mm, avantageusement comprise entre 0,5 mm et 0,8 mm. Panneau acoustique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde matrice polymérique présente une température de fusion supérieure à 300°C, préférentiellement supérieure à 400°C. Panneau acoustique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un revêtement (15) comprenant une couche (15a) comprenant un matériau céramique, la première peau (10) étant agencée entre le revêtement (15) et l’âme (12). Panneau acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le revêtement (15) comprend en outre une couche additionnelle en fibres de verre, agencée entre la couche (15a) et la première peau (10). Panneau acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche additionnelle comprend une première sous couche (15b) en fibres de verre non tissées et une seconde sous couche (15c) en fibre de verre tissées. Panneau acoustique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un raidisseur. Panneau acoustique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le raidisseur comprend un cadre (13) comprenant des parois (13a) agencées sur des bords de la seconde peau (11) et/ou des plots (14) agencés sur la seconde peau (11). Procédé de fabrication d’un panneau acoustique (9) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le procédé comprenant les étapes suivantes : - (100) former la seconde peau (11) par placement automatique de fibres, - (102) réaliser les trous (11a) sur la seconde peau (11), - (104) former l’âme (12) par fabrication additive sur la seconde peau (11), et - (106) former la première peau (10) par fabrication additive sur l’âme (12). Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les trous (11a) sont réalisés par perçage laser. Procédé selon l’une des revendications 10 ou 11, le panneau acoustique (9) étant tel que décrit à l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre l’étape suivante : - (108) déposer par projection thermique la couche (15a) du revêtement (15) sur la première peau (10). Installation pour la fabrication d’un panneau acoustique (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant : - un premier poste (200) de fabrication de la seconde peau (11) comprenant : un dérouleur (230) de bandes (210) comprenant les fibres imprégnées dans la seconde matrice polymérique thermoplastique, un galet (240) de compactage des bandes (210), un dispositif de chauffage (250) des bandes (210), et un organe de perçage (260) de la seconde peau (11), - un second poste (300) de fabrication de l’âme (12) et de la première peau (10) comprenant un dispositif de fabrication additive.