FR2980241A1 - Panneau acoustique - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne le domaine des panneaux acoustiques, et en particulier les panneaux acoustiques pour veine de gaz de turbomachine. Un panneau acoustique (5) suivant l'invention comporte au moins une pluralité de points de fixation (9,10,11) du panneau acoustique (5) à une face interne d'un carter (4) de la turbomachine, et au moins un élément d'amortissement (14) fixé sur un segment intermédiaire d'une face externe (8) du panneau acoustique (5). Ledit segment intermédiaire est situé entre deux points de fixation (9,10 ; 10,11) successifs sur un axe principal (X) du panneau acoustique (5).

Description

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne un panneau acoustique pour une veine de gaz de turbomachine.
On entend comme turbomachine, dans ce contexte, toute machine comportant au moins un compresseur et une turbine couplée à ce compresseur pour son entraînement. En particulier, on se réfère, dans ce contexte, aux turboréacteurs à simple et double flux, turbomoteurs et aux turbopropulseurs, notamment à ceux utilisés pour la propulsion d'aéronefs et autres engins aériens. En fonctionnement, les aubes de ces turbomachines peuvent générer des émissions acoustiques très importantes. Dans le domaine aéronautique civil, par exemple, il convient de limiter ou absorber ces émissions afin de réduire les gênes causées aux riverains des aéroports. Un moyen connu pour la personne du métier pour absorber partiellement ces émissions est l'utilisation de structures insonorisantes de type panneau acoustique dans une veine de gaz de turbomachine, typiquement l'entrée d'air de la turbomachine, ou, dans les turboréacteurs à double flux, aussi la sortie de soufflante. On entend, dans ce contexte, par panneaux acoustiques des structures insonorisantes destinées à recouvrir au moins partiellement les parois délimitant ladite veine et absorber au moins une partie de l'énergie acoustique émise par les aubes de la turbomachine à travers le fluide de travail. Des exemples de tels panneaux acoustiques ont été divulgués, par exemple, dans le brevet européen EP 0 057 621 Bl, ou dans le brevet français FR 2 613 773 B1. Ces panneaux acoustiques suivant l'état de la technique comportent normalement une pluralité de points de fixation du panneau à une face interne d'un carter de la turbomachine. Par leur flexibilité inhérente, ils peuvent toutefois vibrer, et même entrer en résonance avec les fluctuations de pression dues au passage des aubes. On a ainsi observé des phénomènes d'usure au niveau des points de fixation, dus aux vibrations en flexion du panneau et aux charges en résultant au niveau des points de fixation.
Objet et résumé de l'invention L'invention vise à proposer un panneau acoustique pour une veine de turbomachine qui permette de réduire les vibrations en flexion du panneau acoustique, notamment au mode ou modes propres proches des fréquences associées au passage des aubes pendant le fonctionnement normal de la turbomachine.
Dans au moins un mode de réalisation de l'invention, ce but est atteint grâce au fait que le panneau comporte aussi au moins un élément d'amortissement fixé sur un segment intermédiaire d'une face externe du panneau, ledit segment intermédiaire étant situé entre deux points de fixation successifs suivant un axe principal du panneau. L'élément d'amortissement permet ainsi d'amortir le déplacement du segment intermédiaire perpendiculairement à la face externe du panneau lié à la flexion du panneau entre ces deux points de fixation successifs. Suivant un deuxième aspect, le panneau acoustique peut comporter une pluralité d'éléments d'amortissement étalés dans la direction dudit axe principal, permettant ainsi un amortissement plus efficace de modes complexes de vibration du panneau acoustique en flexion. Suivant un troisième aspect, l'au moins un élément d'amortissement peut être viscoélastique, ce qui permet d'obtenir un amortissement particulièrement effectifs à des fréquences déterminées. Suivant un quatrième aspect, ledit au moins un élément d'amortissement peut être formé par une bande orientée sensiblement perpendiculairement audit axe principal, permettant aussi un amortissement plus efficace de modes de vibration du panneau élastique en flexion entre lesdits deux points de fixation successifs. Suivant un cinquième aspect, ledit au moins un panneau acoustique peut comporter une structure en nid d'abeille. Une telle structure en nid d'abeille, tout en étant particulièrement légère, peut offrir un amortissement acoustique particulièrement efficace à des fréquences déterminées, les alvéoles du nid d'abeille pouvant fonctionner comme autant de résonateurs de Helmholtz.
L'invention se rapporte aussi à un conduit de veine de gaz de turbomachine comportant un carter annulaire, et au moins un panneau acoustique comportant une pluralité de points de fixation du panneau à une face interne du carter. Ce panneau acoustique peut ainsi absorber une partie importante du bruit émis par la turbomachine à travers une veine traversant le carter annulaire. En particulier, cette veine de gaz peut être une entrée d'air de la turbomachine, le panneau acoustique servant alors à absorber une partie du bruit émis par la turbomachine à travers cette entrée d'air. Toutefois, l'invention peut aussi être appliquée à d'autres veines de gaz de turbomachine, par exemple en sortie de soufflante dans un turboréacteur à double flux. Selon au moins un mode de réalisation de l'invention, avec au moins un élément d'amortissement fixé sur un segment intermédiaire d'une face externe du panneau, ledit segment intermédiaire étant situé entre deux points de fixation successifs suivant un axe principal du panneau, il est possible d'amortir en grande partie les vibrations du panneau acoustique en flexion. En particulier, pour un amortissement plus efficace de ces vibrations ledit au moins un élément d'amortissement peut être comprimé entre la face externe du panneau acoustique et la face interne du carter annulaire. Avantageusement, l'élément d'amortissement fait contact sur toute sa surface externe avec la face interne du carter annulaire. L'invention se rapporte aussi à un turboréacteur à double flux comportant un tel conduit de veine de gaz comme conduit de veine de 30 soufflante. Brève description des dessins L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, 35 à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un turboréacteur à double flux incorporant des panneaux acoustiques suivant un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un des panneaux acoustiques de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de détail du panneau de la figure 2 fixé au carter de soufflante du turboréacteur de la figure 1 ; - les figures 4A, 4B, 4C et 4D illustrent schématiquement plusieurs modes de vibration en flexion d'un panneau acoustique non amorti. Description détaillée de l'invention Une turbomachine incorporant des panneaux acoustiques suivant un mode de réalisation de l'invention est illustrée sur la figure 1. Cette turbomachine est un turboréacteur à double flux 1, incorporant donc une soufflante 2 traversée par une veine d'air de soufflante délimitée par un conduit 3 de veine de soufflante. Ce conduit 3 de veine de soufflante inclut un carter 4 de soufflante et des carénages (non illustrés) dans lesquels sont intégrés, en amont de la soufflante 2, les panneaux acoustiques 5.
Ces panneaux acoustiques 5 sont des structures insonorisantes avec une épaisseur sensiblement inférieure à leur longueur et largeur. Dans le mode de réalisation illustré, chaque panneau acoustique 5 est un panneau sandwich comportant un noyau en nid d'abeille 6 interposé entre deux peaux, lesquelles forment un face interne 7 et une face externe 8 du panneau acoustique 5. La face interne 7 est perforée, de telle manière que chaque alvéole du nid d'abeille forme un résonateur de Helmholtz servant à absorber une partie de l'énergie acoustique émise par la soufflante 2.
Chaque panneau acoustique 5 occupe un segment angulaire du conduit 3. Ainsi, afin d'épouser la forme annulaire des parois internes du conduit 3, chaque panneau acoustique 5 présente une forme de rectangle avec un axe principal X légèrement incurvé en direction de l'épaisseur du panneau acoustique 5. Cette forme est illustrée en particulier sur la figure 2. Afin d'assurer sa fixation au carter 4 de soufflante, le panneau acoustique 5 illustré présente six points de fixation. Une première paire de points de fixation 9 est située à proximité d'une première extrémité du panneau acoustique 5, une deuxième paire de points de fixation 10 est située au centre du panneau acoustique, et une troisième paire de points de fixation 11 est située à proximité d'une deuxième extrémité du panneau acoustique 5. Comme illustré sur la figure 3, les points de fixations 9, 10, 11 sont aptes à être fixés sur des plots 12 en saillie d'une face interne 13 du carter 4. Ainsi, la face externe 8 du panneau acoustique 5 présente un écart radial d par rapport à la face interne 13 du carter 4. Cet écart radial d peut être plus faible du côté aval que du côté amont du panneau acoustique 5, notamment si le carter 4 présente un léger angle de conicité a, comme dans le mode de réalisation illustré. Les fluctuations périodiques de pression provoquées par le passage des aubes tournantes de la soufflante 2 à proximité des panneaux acoustiques 5 peuvent exciter une vibration en flexion des panneaux acoustiques 5. Les figures 4A, 4B et 4C illustrent schématiquement trois modes vibratoires simples du panneau acoustique 5. Dans le mode illustré sur la figure 4A, la longueur d'onde de la vibration est égale au double de la distance I entre les paires successives de points de fixation en direction de l'axe principal X du panneau acoustique. Dans le mode illustré sur la figure 4B, la longueur d'onde de la vibration est égale à la distance I entre les paires successives de points de fixation en direction de l'axe principal X du panneau acoustique. Dans le mode illustré sur la figure 4C, la longueur d'onde de la vibration est égale à deux tiers de la distance I entre les paires successives de points de fixation en direction de l'axe principal X du panneau acoustique. En pratique, plusieurs modes simples peuvent se superposer pour former un mode de vibration complexe, comme celui illustré schématiquement sur la figure 4D.
Afin d'amortir une telle vibration, le panneau acoustique 5 comporte aussi, comme illustré en particulier sur la figure 2, des éléments d'amortissement 14 fixés, par exemple par collage, sur la face externe 8 du panneau acoustique 5. Ces éléments d'amortissement 14 sont situés sur des segments intermédiaires 8a, 8b entre les paires successives de points de fixation 9,10 et 11. Chacun de ces segments intermédiaires 8a, 8b reçoit trois de ces éléments d'amortissement 14, distribués sur la longueur du segment intermédiaire avec, entre des éléments d'amortissement 14 successifs, un écart L en direction de l'axe principal X du panneau acoustique 5. Dans le mode de réalisation illustré, chaque élément d'amortissement 14 adjacent à une paire d'éléments de fixation 9,10 et 11 présente aussi le même écart L par rapport à la paire d'éléments de fixation 9,10,11 correspondante. Toutefois, dans d'autres modes de réalisation, il est envisageable que les éléments d'amortissement présentent des différents écarts entre eux ou par rapport aux points de fixation voisins.
Dans le mode de réalisation illustré, les éléments d'amortissement 14 présentent la forme de bandes s'étendant chacune sur la largeur du panneau acoustique 5. Des formes alternatives, par exemple ne s'étendant pas sur l'entièreté de la largeur du panneau acoustique 5, peuvent toutefois être envisagées dans des modes de réalisation alternatifs. Les éléments d'amortissement 14 illustrés comportent un matériau viscoélastique, par exemple un élastomère, dont la réponse mécanique est appropriée pour amortir les vibrations en particulier aux fréquences correspondant au passage des aubes individuelles de la soufflante 2 aux régimes normaux de fonctionnement du turboréacteur 1, par exemple entre 2000 et 2500 Hz. Les éléments d'amortissement 14 présentent une épaisseur e qui est supérieure à l'écart radial d sur toute la largeur du panneau acoustique 5.
Ainsi, quand le panneau acoustique 5 est fixé au carter 4, chaque élément d'amortissement 14 est comprimé radialement sur toute sa surface, assurant ainsi la transmission et l'amortissement d'efforts entre le panneau acoustique 5 et le carter 4 sur toute la largeur du panneau acoustique.35 Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à un exemple de réalisation spécifique, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.10

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS1. Panneau acoustique (5) pour veine de gaz de turbomachine, ledit panneau acoustique (5) comportant au moins : une pluralité de points de fixation (9,10,11) du panneau acoustique (5) à une face interne d'un carter (4) de la turbomachine, et caractérisé en ce qu'il comprend aussi au moins un élément d'amortissement (14) fixé sur un segment intermédiaire d'une face externe (8) du panneau acoustique (5), ledit segment intermédiaire étant situé entre deux points de fixation (9,10 ; 10,11) successifs sur un axe principal (X) du panneau acoustique (5).
  2. 2. Panneau acoustique (5) suivant la revendication 1, comportant une pluralité d'éléments d'amortissement (14) étalée le long dudit axe principal.
  3. 3. Panneau acoustique (5) suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un élément d'amortissement (14) est viscoélastique.
  4. 4. Panneau acoustique (5) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au moins un élément d'amortissement (14) est formé par une bande orientée sensiblement perpendiculairement audit axe principal.
  5. 5. Panneau acoustique (5) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, et comportant un noyau en nid d'abeille (6).
  6. 6. Conduit (3) de veine de gaz de turbomachine comportant : 30 un carter (4) annulaire ; et au moins un panneau acoustique (5) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, fixé sur une face interne dudit carter (4) annulaire. 35
  7. 7. Conduit (3) de veine de gaz de turbomachine suivant la revendication 6, dans lequel ledit au moins un élément d'amortissement 25(4) est comprimé entre la face externe (8) du panneau acoustique (5) et la face interne du carter (4) annulaire.
  8. 8. Turboréacteur à double flux (1) comportant un conduit (3) de veine de gaz suivant l'une quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel ladite veine de gaz est une veine de soufflante (2).
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