EP4330954A1 - Vitrage acoustiquement isolant pour un aeronef - Google Patents

Vitrage acoustiquement isolant pour un aeronef

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Publication number
EP4330954A1
EP4330954A1 EP22726495.9A EP22726495A EP4330954A1 EP 4330954 A1 EP4330954 A1 EP 4330954A1 EP 22726495 A EP22726495 A EP 22726495A EP 4330954 A1 EP4330954 A1 EP 4330954A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glazing
thickness
central part
insulation zone
acoustic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22726495.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gary JACQUS
Volodymyr IURASOV
Sylvain BERGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Sully SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP4330954A1 publication Critical patent/EP4330954A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/14—Windows; Doors; Hatch covers or access panels; Surrounding frame structures; Canopies; Windscreens accessories therefor, e.g. pressure sensors, water deflectors, hinges, seals, handles, latches, windscreen wipers
    • B64C1/1476—Canopies; Windscreens or similar transparent elements
    • B64C1/1492—Structure and mounting of the transparent elements in the window or windscreen
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162—Selection of materials
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162—Selection of materials
    • G10K11/168—Plural layers of different materials, e.g. sandwiches

Definitions

  • the present invention relates to an aircraft glazing having sound insulation properties, and more particularly to a window or an aircraft windshield comprising a glazing having such properties.
  • a glazed element preferably a window 12 or a windshield 13, to the fuselage of an aircraft.
  • the window 12 may comprise an exterior glazing 2, and an interior glazing 2, which are mounted on a metal frame 14 in a seal 15.
  • the sealing gasket 15 covers the edge of the exterior glazing 2 and of the interior glazing 2.
  • the seal 15 is held by a metal section 16 mounted on a hinge 17 which is mounted fixed to the metal frame 14.
  • the acoustic insulation of a glazed element of an aircraft can depend on several parameters: a variation in temperature outside the aircraft, a variation in temperature inside the aircraft, mechanical stresses at the limit of the glazed element, the geometry and the composition of the glazed element, and/or a variation of the characteristics of the materials of the glazed element with the temperature and the mechanical stresses imposed on the glazed element.
  • modeling the sound insulation properties of a glazed element can be complex.
  • An object of the invention is to provide a glazed element with sound insulation greater than that of a known glazed element, at least in an audible frequency range.
  • a glazing extending along a main surface and formed by a first material
  • the glazing comprising a sound insulation zone extending along a first length / along the main surface, the acoustic insulation zone having a first thickness h 1 of the material, the first thickness h1 varying, as a function of a coordinate x, along the first length / , proportionally to a value of x n , where n is a real number strictly greater than 1, from a minimum thickness h 1min to a maximum thickness h 1max , the first length / being predetermined so that the minimum thickness h 1min is less than or equal to one third of the maximum thickness h 1max .
  • the glazing comprises a central part and a peripheral part, the peripheral part being arranged on the periphery of the central part with respect to the main surface and directly in contact with the central part, the central part having a first thickness h 1max of the material in contact with the peripheral part, and the peripheral part comprising the acoustic insulation zone,
  • the glazing is monolithic aircraft glazing
  • - n is strictly greater than 5/3, and preferably strictly greater than 2,
  • the sound insulation zone forms a thinning of the glazing from the central part to an edge of the glazing, and n preferably being a real number greater than or equal to 2,
  • the central part has two opposite edges, and the peripheral part is arranged in contact with the two edges, the peripheral part surrounding preferably the central part,
  • the acoustic insulation zone has at least one recess, n preferably being a real number greater than or equal to 5/3,
  • the recess has an elliptical and preferably circular shape
  • the glazing comprises a viscoelastic heatsink, the heatsink being fixedly mounted in contact with at least part of the acoustic insulation zone, the heatsink being formed by a viscoelastic material having a first loss factor ⁇ 1 strictly greater than 0, 05, in particular strictly greater than 0.10, and preferably strictly greater than 0.15.
  • Another aspect of the invention is a glazed element, comprising at least two panes, each pane being a pane according to one embodiment of the invention, the two panes being superimposed, the glazed element comprising at least one spacer configured to separate the two panes.
  • the spacer is formed by a material having a value of the real part E′ of the Young's modulus of less than 20 MPa.
  • Another aspect of the invention is an aircraft window, comprising a glazing according to one embodiment of the invention.
  • Another aspect of the invention is an aircraft windshield, comprising a glazing according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 - Figure 1 schematically illustrates a section of a known porthole
  • FIG. 2 schematically illustrates a section of a glazing according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 schematically illustrates a glazing according to one embodiment of the invention
  • FIG. 4 schematically illustrates a glazing according to one embodiment of the invention
  • FIG. 5 schematically illustrates a section of a sound insulation zone of a glazing according to one embodiment of the invention, in which the sound insulation zone forms a thinning of the glazing from the central part to at an edge of the glazing,
  • FIG. 6 schematically illustrates a section of a sound insulation zone of a glazing according to one embodiment of the invention, in which the sound insulation zone has a recess in the glazing
  • FIG. 7 schematically illustrates an isometric view of a sound insulation zone of a glazing according to one embodiment of the invention, in which the sound insulation zone has a recess in the glazing
  • FIG. 8 schematically illustrates the profile of a thinning of a sound insulation zone according to one embodiment of the invention
  • FIG. 9 schematically illustrates the profile of a thinning of a sound insulation zone according to one embodiment of the invention
  • FIG. 10 schematically illustrates the profile of a thinning of a sound insulation zone according to one embodiment of the invention
  • FIG. 11 schematically illustrates the profile of a thinning of a sound insulation zone according to one embodiment of the invention
  • FIG. 12 schematically illustrates the profile of a thinning of a sound insulation zone according to one embodiment of the invention
  • FIG. 13 schematically illustrates a glazing comprising a viscoelastic heatsink fixedly mounted on the acoustic insulation zone
  • FIG. 14 schematically illustrates a glazed element according to one embodiment of the invention, comprising two glazings
  • FIG. 15 schematically illustrates a glazed element according to one embodiment of the invention, comprising two glazings
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the acoustic insulation of different glazing units as a function of the frequency of a wave incident on the glazing units
  • FIG. 17 is a diagram illustrating the acoustic insulation of different glazings according to a wave incident on the glazings
  • FIG. 18 schematically illustrates two glazings, including a curved glazing, according to one embodiment of the invention
  • FIG. 19 is a diagram illustrating the acoustic insulation of different glazing units as a function of the frequency of a wave incident on the glazing units.
  • the term “loss factor ⁇ ” of a material means the material having a complex Young's modulus, the ratio between the imaginary part E” of the Young's modulus of the material and the real part E' of the Young's modulus of the material.
  • the loss factor h of a material is defined by the international standard ISO 18437-2:2005 (Mechanical vibration and shock — Characterization of the dynamic mechanical properties of visco-elastic mate riais — Part 2: Resonance method, part 3.2).
  • the loss factor h can be defined for a predetermined frequency.
  • a material has a first loss factor h greater than a value
  • the material has a first loss factor ⁇ greater than the value for each of the frequencies in the audible frequency range, c' that is to say in a range of frequencies extending between 20 Hz inclusive and 20,000 Hz inclusive, and preferably between 20 Hz inclusive and 10 kHz inclusive.
  • a value of the real part E' of the Young's modulus of a material is greater than a value means that a value of the real part E' of the Young's modulus of the material is greater than the value of the real part E' of the Young's modulus of the material for each of the frequencies in the range audible frequencies, that is to say in a range of frequencies extending between 20 Hz inclusive and 20,000 Hz inclusive, and preferably between 20 Hz inclusive and 10 kHz inclusive.
  • the real part E’ and the imaginary part E” of Young’s modulus can be defined for a predetermined temperature.
  • the temperature range considered in the present invention is between -90° C. and 60° C.
  • the term "the real part E' of the Young's modulus of a material is greater than a value” that the material has a real part E' of the Young's modulus greater than the value for each of the temperatures between -90°C and 60°C.
  • ⁇ greater than a value that the material has a first loss factor ⁇ greater than the value for each of the temperatures between -90° C and 60° C.
  • a dynamic characterization of a material is carried out on a viscoanalyzer of the Metravib viscoanalyzer type, under the following measurement conditions.
  • a sinusoidal stress is applied to the material.
  • a measurement sample formed by the material to be measured consists of two rectangular parallelepipeds, each parallelepiped having a thickness of 3.31 mm, a width of 10.38 mm and a height of 6.44 mm.
  • Each parallelepiped formed by the material is also designated by the term “shear specimen”.
  • the excitation is implemented with a dynamic amplitude of 5 ⁇ m around the rest position, by traversing the range of frequencies between 5 Hz and 700 Hz, and by traversing a range of temperatures between -90° C and + 60° C.
  • the viscoanalyzer makes it possible to subject each specimen (each sample) to deformations under precise conditions of temperature and frequency, and to measure the displacements of the specimen, the forces applied to the specimen and their phase shift, this which makes it possible to measure rheological quantities characterizing the material of the specimen.
  • the exploitation of the measurements makes it possible in particular to calculate the Young's modulus E of the material, and particularly the real part E' of the Young's modulus and the imaginary part E” of the Young's modulus of the material, and thus to calculate the loss angle tangent (or loss factor) ⁇ (also denoted by tan ⁇ ).
  • a value of the real part E' of the Young's modulus and/or a loss factor ⁇ of a material are measured without the material being prestressed.
  • “Glazing” means a structure comprising at least one sheet of organic or mineral glass, preferably adapted to be mounted in an aircraft.
  • the glazing may comprise a single sheet of glass or else a multilayer glazed assembly, at least one layer of which is a sheet of glass.
  • a glazing can comprise an organic glass sheet.
  • the organic glass is formed by a compound comprising acrylates, preferably by polymethyl methacrylate (acronym PMMA). It can also be formed from polycarbonate.
  • a glazing can comprise a glazed assembly.
  • the glazed assembly comprises at least one sheet of glass.
  • the glass can be organic or mineral glass.
  • the glass can be tempered.
  • the glazed assembly is preferably laminated glazing.
  • laminated glazing means a glazed assembly comprising at least two sheets of glass and an intermediate film formed of plastic material, preferably viscoelastic, separating the two sheets of glass.
  • the interlayer plastic film may comprise one or more layers of a viscoelastic polymer such as poly(vinyl butyral) (PVB) or an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA).
  • the interlayer film is preferably standard PVB or acoustic PVB (such as single-layer or three-layer acoustic PVB).
  • the acoustic PVB can comprise three layers: two external layers in standard PVB and an internal layer in PVB added with plasticizer so as to make it less rigid than the external layers.
  • ellipse is meant a closed plane curve obtained by the intersection of a cone of revolution with a plane, provided that the latter intersects the axis of rotation of the cone or of the cylinder.
  • the ellipse is a conic with an eccentricity strictly between 0 and 1.
  • the ellipse is also the locus of the points whose sum of the distances to two fixed points, called foci, is constant.
  • a glazing 2 extends along a main surface 3.
  • the glazing 2 is formed by a first material.
  • the glazing 2 comprises an acoustic insulation zone 11 extending along a first length/following the main surface 3.
  • the acoustic insulation zone 11 has a first thickness h 1 of the material.
  • the first thickness h 1 varies, as a function of a coordinate x, along the first length / , proportionally to a value of x n , where n is a real number strictly greater than 1, from a minimum thickness h 1min up to at a maximum thickness h 1max , the first length / being predetermined so that the minimum thickness h 1min is less than or equal to one third of the maximum thickness h 1max .
  • the coordinate x is equal to zero when the thickness h 1 of the acoustic insulation zone 11 is equal to the minimum thickness h 1 min .
  • the thickness h1 of the acoustic insulation zone 11 is equal to the maximum thickness h 1max .
  • the first length / preferably extends along a main direction 6, the main direction 6 being locally parallel to the main surface 3.
  • the glazing 2 has a higher sound insulation than the sound insulation of a known glazing.
  • the phase velocity C b of the bending waves can be defined as a function of the thickness h(x) of the glazing 2 by the following formula (2): where E is the Young's modulus of the material, p is the density of the material, v is the Poisson's ratio of the material, h(x) is the thickness of the plate at the x and w coordinate and the pulsation of the incident acoustic wave.
  • the term “acoustic black hole” denotes the acoustic insulation zone 11.
  • the glazing 2 comprises at least one acoustic black hole.
  • Glazing 2 may comprise a plurality of acoustic black holes, and preferably an array of acoustic black holes. Referring to Figure 2, the glazing 2 can be formed entirely by an acoustic black hole.
  • the first length / is predetermined so that the minimum thickness h 1min is less than or equal to one third of the maximum thickness h 1max
  • the first length / is predetermined so that the minimum thickness h 1min is less than or equal to one fifth of the maximum thickness h 1max .
  • the first length / is predetermined so that the minimum thickness h 1max is less than or equal to one tenth of the maximum thickness h 1max .
  • n strictly greater than 1, in particular strictly greater than 5/3, and preferably strictly greater than 2.
  • n can be strictly less than 100, so as to avoid reflection at the junction between the central part 4 and the peripheral part 5.
  • the sound insulation zone 11 may have a size greater than or equal to the first length / along a second main direction, the second main direction being locally perpendicular to the first main direction 6 and locally parallel to the main surface 3.
  • the glazing 2 comprises a central part 4 and a peripheral part 5.
  • the peripheral part 5 is arranged on the periphery of the central part 4 with respect to the main surface 3 and directly in contact with the central part 5, so as to allow transmission of bending waves between the central part 4 and the peripheral part 4.
  • the glazing 2 has a higher sound insulation than the sound insulation of a known glazing, while comprising a central part 4 in which the optical transmission through the glazing is not degraded with respect to the optical transmission of a known glazing.
  • the central part 4 has a thickness of the first material h 2 , and has the maximum thickness h 1max of the material in contact with the peripheral part 5, in a direction normal to the main surface 3.
  • the peripheral part 5 comprises the zone of sound insulation 11.
  • the peripheral part 5 can surround the central part 4 with respect to the main surface 3.
  • the peripheral part 5 can partially border the central part 4.
  • the peripheral part 5 can be arranged along an edge of the central part 4.
  • the glazing 2 can also comprise several separate peripheral parts 5 arranged on the periphery of the central part 4 with respect to the main surface 3.
  • the peripheral part 5 can be arranged in contact with two opposite edges of the central part 4.
  • the thickness h 2 of the central part 4 is constant over the whole of the central part 4.
  • the thickness h 2 of the central part 4 is between 100 ⁇ m and 5 cm.
  • a material forming the peripheral part 5 and a material forming the central part 4 are preferably the same first material. Thus, the manufacture of the glazing 2 is facilitated.
  • the glazing 2 can be a monolithic aircraft glazing.
  • the machining of the acoustic insulation zone 11 is facilitated, while avoiding a reflection of the bending waves at the junction between the central part 4 and the peripheral part 5.
  • the glazing 2 can be formed by an organic glass, in particular by polymethyl methacrylate (acronym PMMA).
  • acronym PMMA polymethyl methacrylate
  • the acoustic insulation zone 11 can form a thinning of the glazing 2 from the central part 4 to an edge of the glazing 2.
  • n is a real number greater than or equal to 2.
  • the acoustic insulation zone 11 thus forms a blade extending along the second main direction 16.
  • the acoustic insulation part 2 extends along the second main direction 19 over a length greater than or equal to the length /.
  • the sound insulation zone 11 may have at least one recess 7, n being a real number greater than or equal to 5/3.
  • the recess 7 has a minimum size W min along the main surface 3 greater than or equal to the first length /.
  • the recess 7 may have an elliptical shape, and preferably a circular shape.
  • An ellipse formed by the recess 7 may have a minimum radius r min .
  • the minimum radius r min of the ellipse is greater or equal to the first length /.
  • the recess 7 can also have a square or rectangular shape.
  • an opening 8 can be formed in the center of the recess 7.
  • a sound insulation zone 11 having the minimum thickness h 1min can be manufactured so that the minimum thickness h 1min is as close as possible to zero thickness, which makes it possible to increase the acoustic insulation of the glazing 2.
  • the first length / is greater than the difference between the radius r or the minimum radius r min of the recess 7 and the radius of the opening.
  • the modal displacements of the glazing 2 for frequencies of an incident acoustic wave greater than a cut-off frequency of the acoustic insulation zone 11, are concentrated around the edges forming the opening 8. Due to the ratio between the thickness minimum h 1min and the maximum thickness h 1max , the cutoff frequency of the glazing 2 can be small enough to increase the acoustic insulation of the glazing 2 in a range of audible frequencies.
  • the sound insulation zone 11 can have different shapes.
  • the material may form an edge at the edge of the acoustic insulation zone 11.
  • the material may have a forked cut, the acoustic insulation zone 11 forming two edges, at the edge of the acoustic insulation zone 11.
  • the thickness hi can be, in this case, measured by adding the thicknesses of each of the branches of the fork.
  • the material can form a recess 7.
  • the material can form a cavity 18.
  • the thickness hi of the acoustic insulation zone 11 is measured by adding the thicknesses of the material forming the cavity in a direction locally perpendicular to the main surface 3.
  • the acoustic insulation zone 11 can extend along a curved surface.
  • the measurement of the thickness h 1 of the acoustic insulation zone 11 is implemented by measuring the thickness of the material in a direction locally perpendicular to the curved surface. 10 viscoelastic heatsink
  • the glazing 2 may comprise a viscoelastic dissipator 10.
  • the heatsink 10 can be mounted fixed in contact with at least a part of the acoustic insulation zone 11.
  • the heatsink 10 can be formed by a second viscoelastic material having a first loss factor ⁇ 1 strictly greater than 0.05, in particular strictly greater than 0.10, and preferably strictly greater than 0.15.
  • ⁇ 1 first loss factor
  • the second material is viscoelastic, and can have a real part E' of the Young's modulus of less than 100 MPa, and preferably less than 10 MPa.
  • the dissipator 10 can be mounted fixed on a part of the acoustic insulation zone 11 having a thickness comprised between h 1min and h 1max /2.
  • the bending waves are dissipated by the viscoelastic dissipator 10 at the place where they are most concentrated.
  • a part of the dissipator 10 is in contact with the part of the acoustic insulation zone 11 having the minimum thickness h 1 min .
  • the dissipator 10 can be formed by a layer of viscoelastic material mounted fixed on the acoustic insulation zone, the thickness of the layer of viscoelastic material being greater than h 1 min /2, in particular greater than h 1 min , and preferentially greater than h 1max .
  • the dissipator 10 can be formed by a material chosen from a silicone, a nitrile and a polyurethane.
  • the second material has a glass transition temperature Tg of less than 50°C, and preferably less than 30°C.
  • Tg glass transition temperature
  • the second material can dampen bending waves exhibiting audible frequencies.
  • the second material may have a mass density greater than 100 kg/m 3 , in particular greater than 500 kg/m 3 , and preferably greater than 1000 kg/m 3 .
  • the viscoelastic properties of known materials can be measured by the methods described herein.
  • the material of the Dissipator 10 may have a glass transition temperature of between ⁇ 80° C. and ⁇ 50° C. inclusive.
  • the material of the dissipator 10 can comprise a silicone methylvinyl (MVQ) crosslinked by a benzoyl peroxide.
  • the material of the dissipator 10 can also be a porous material.
  • the loss factor of the material can also be adjusted by a tackifying agent, for example a glycerine ester, calcium carbonate or carbon nanotubes.
  • the polyurethane sealant Weberseal PU 40 (registered trademark) of the Weber brand has for example a loss factor ⁇ equal to 0.41 and a value of the imaginary part E' of the Young's modulus equal to 7.2 MPa.
  • the polyurethane sealant Sikaflex PRO-11 FC (registered trademark) of the Sika brand has for example a loss factor 77 equal to 0.20 and a value of the imaginary part E' of the Young's modulus equal to 1. .2 MPa. Glazed element 1 and porthole 12
  • the glazed element 1 comprises at least two panes 2.
  • the two panes 2 can be superimposed.
  • the glazed element 1 comprises at least one spacer 9 configured to separate the two panes 2.
  • the glazed element 1 can be an aircraft window 12.
  • the spacer 9 may be a part formed from a third material, having a thickness, arranged in contact with each of the two panes 2, each of the panes being in contact on either side of the part .
  • the third material may have a value of the real part f' of the Young's modulus strictly less than 20 MPa, and preferably strictly less than 10 MPa.
  • the third material may have a mass density greater than 100 kg/m 3 , in particular greater than 500 kg/m 3 , and preferably greater than 1000 kg/m 3 .
  • the third material may have a damping factor strictly greater than 0.05, in particular strictly greater than 0, 10, and more preferably greater than 0.5.
  • the third material and the second material can be the same material.
  • the part forming a spacer 9 can be a seal arranged between the two glazings 2.
  • the part forming a spacer 9 can be arranged on the central part 4 of each of the two glazings 2, on the edge of the peripheral part 5. Thus , the spacer 9 does not obstruct light transmission through the central part 4.
  • the spacer 9 can be a seal configured to receive each of the panes 2.
  • the spacer 9 can preferably comprise two housings, preferably two notches, each housing being configured to receive a border of a glazing 2.
  • the border of the glazing 2 received by the housing can be the peripheral part 5.
  • the spacer 9 may comprise the viscoelastic dissipator 10.
  • part of the spacer 9 configured to receive a glazing 2 is formed by a third material having a first loss factor ⁇ 1 strictly greater than 0.05, in particular strictly greater than 0.10, and preferably strictly greater at 0.15.
  • FIG. 16 illustrates acoustic insulation of different glazings as a function of the frequency of an incident acoustic wave.
  • Curve (a) illustrates acoustic insulation of a known porthole, comprising two superposed glazing separated by a thickness of air.
  • Curve (b) illustrates acoustic insulation of a window 2 according to one embodiment of the invention, comprising two superposed glazing separated by a thickness of air.
  • the thicker of the two panes comprises an acoustic black hole, formed by a thinning of the pane 2 from the central part 4 to an edge of the pane 2.
  • the curve (c) illustrates an acoustic insulation of a window 2 according to a mode embodiment of the invention, comprising two superimposed panes 2 separated by a thickness of air.
  • the less thick of the two panes comprises an acoustic black hole, formed by a thinning of the pane 2 from the central part 4 to an edge of the glazing 2.
  • Curve (d) illustrates acoustic insulation of a window 2 according to one embodiment of the invention, comprising two superimposed glazings 2 separated by a thickness of air.
  • Each pane 2 comprises an acoustic black hole, formed by a thinning of the pane 2 from the central part 4 to an edge of the pane 2.
  • FIG. 17 illustrates acoustic insulation of known glazing and through glazing according to one embodiment of the invention, as a function of the frequency of an incident acoustic wave.
  • Curve (e) illustrates acoustic insulation of a known porthole.
  • the porthole comprises a first glazing of circular shape, having a thickness of 12.7 mm and a second glazing of circular shape having a thickness of 6.1 mm.
  • the diameter of each of the panes is equal to 520 mm.
  • the two glazings are spaced by 5 mm of air.
  • Curve (f) illustrates acoustic insulation of a window 2 according to one embodiment of the invention.
  • the porthole 2 comprises a first glazing of circular shape, having a thickness h 1 of the central part 4 of 12.7 mm, a second glazing of circular shape having a thickness h 1 of the central part 4 of 6.1 mm.
  • the diameter of each of the panes is 520 mm.
  • the two glazings are spaced by 5 mm of air.
  • Each of the first glazing 2 and second glazing 2 comprises an acoustic black hole, formed by a thinning of the glazing 2 from the central part 4 to an edge of the glazing 2.
  • Each glazing 2 comprises a dissipator 10, fixedly mounted on the zone of acoustic insulation 11 of the glazing.
  • Windshield 13 Another aspect of the invention is an aircraft windshield 13, comprising a glazing 2 according to one embodiment of the invention.
  • the glazing 2 has a main curved surface 3 .
  • the inventors have discovered that a glazing 2, having a curved main surface 3, and comprising at least one acoustic black hole, has an increase in sound insulation with respect to the same glazing in the absence acoustic black hole.
  • the windshield 13 comprises a single glazing 2.
  • FIG. 19 illustrates acoustic insulation of a known windshield and of a windshield 13 according to one embodiment of the invention.
  • Curve (g) illustrates sound insulation of a known windscreen.
  • the windshield is formed by a PMMA glazing, and the main surface 3 of the windshield has a radius of curvature equal to 800 mm.
  • Curve (h) illustrates acoustic insulation of a windshield 13 according to one embodiment of the invention.
  • the windshield 13 is formed by a PMMA glazing 2, and the main surface 3 of the windshield has a radius of curvature equal to 800 mm.
  • the windshield 13 comprises two peripheral parts 5, arranged on either side of the windshield 13.
  • Each peripheral part 5 comprises an acoustic black hole.
  • Each acoustic black hole is formed by a thinning of the glazing 2 from the central part 4 to an edge of the glazing 2.
  • a glazing 2 is adapted to be used in vehicles other than an aircraft, such as an automobile, or a train.

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Abstract

La présente invention concerne un vitrage formé par un premier matériau, comprenant une zone d'isolation acoustique s'étendant le long d'une première longueur l suivant la surface principale, la zone d'isolation acoustique présentant une première épaisseur h1 du matériau, la première épaisseur h1 variant, en fonction d'une coordonnée x, le long de la première longueur l, proportionnellement à une valeur de xn, où n est un nombre réel strictement supérieur à 1, depuis une épaisseur minimale h1min jusqu'à une épaisseur maximale h1max, la première longueur l étant prédéterminée de sorte que l'épaisseur minimale h1min soit inférieure ou égale à un tiers de l'épaisseur maximale h1max.

Description

DESCRIPTION
TITRE : VITRAGE ACOUSTIQUEMENT ISOLANT POUR UN AERONEF
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un vitrage d’aéronef présentant des propriétés d’isolation acoustique, et plus particulièrement un hublot ou un pare-brise d’aéronef comprenant un vitrage présentant de telles propriétés.
ETAT DE LA TECHNIQUE
En référence à la figure 1 , il est connu de monter un élément vitré 1 , de préférence un hublot 12 ou un pare-brise 13, au fuselage d’un aéronef. Le hublot 12 peut comprendre un vitrage 2 extérieur, et un vitrage 2 intérieur, qui sont montés sur un cadre métallique 14 dans un joint 15 d’étanchéité. Le joint 15 d’étanchéité recouvre la bordure du vitrage 2 extérieur et du vitrage 2 intérieur. Le joint 15 d’étanchéité est maintenu par un profilé métallique 16 monté sur une articulation 17 qui est montée fixe au cadre métallique 14.
L’isolation acoustique d’un élément vitré d’un aéronef peut dépendre de plusieurs paramètres : une variation de la température en dehors de l’aéronef, une variation de température à l’intérieur de l’aéronef, des contraintes mécaniques à la limite de l’élément vitré, la géométrie et la composition de l’élément vitré, et/ou une variation des caractéristiques des matériaux de l’élément vitré avec la température et les contraintes mécaniques imposées à l’élément vitré. Ainsi, la modélisation des propriétés d’isolation acoustique d’un élément vitré peut être complexe.
Il est connu d’améliorer l’isolation acoustique d’un élément vitré d’aéronef en augmentant l’épaisseur d’un vitrage de l’élément vitré.
Toutefois, l’augmentation de l’épaisseur du vitrage 2 extérieur est limitée par l’encombrement du vitrage 2 extérieur dans le hublot 2 et par les coûts qu’entraînent l’augmentation de cette épaisseur. EXPOSE DE L'INVENTION
Un but de l’invention est de proposer un élément vitré présentant un isolement acoustique supérieur à celle d’un élément vitré connu, au moins dans une gamme de fréquences audibles.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un vitrage s’étendant selon une surface principale et formé par un premier matériau, le vitrage comprenant une zone d’isolation acoustique s’étendant le long d’une première longueur / suivant la surface principale, la zone d’isolation acoustique présentant une première épaisseur h1 du matériau, la première épaisseur h1 variant, en fonction d’une coordonnée x, le long de la première longueur /, proportionnellement à une valeur de xn, où n est un nombre réel strictement supérieur à 1 , depuis une épaisseur minimale h1min jusqu’à une épaisseur maximale h1max, la première longueur / étant prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimale h1min soit inférieure ou égale à un tiers de l’épaisseur maximale h1max.
La présente invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l’une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles :
- le vitrage comprend une partie centrale et une partie périphérique, la partie périphérique étant agencée en périphérie de la partie centrale par rapport à la surface principale et directement en contact avec la partie centrale, la partie centrale présentant une première épaisseur h1max du matériau en contact avec la partie périphérique, et la partie périphérique comprenant la zone d’isolation acoustique,
- le vitrage est un vitrage d’aéronef monolithe,
- le premier matériau est isotrope,
- n est strictement supérieur à 5/3, et préférentiellement strictement supérieur à 2,
- n est strictement inférieur à 100,
- la zone d’isolation acoustique forme un amincissement du vitrage depuis la partie centrale jusqu’à une bordure du vitrage, et n étant préférentiellement un nombre réel supérieur ou égal à 2,
-la partie centrale présente deux bords opposés, et la partie périphérique est agencée en contact avec les deux bords, la partie périphérique entourant préférentiellement la partie centrale,
- la zone d’isolation acoustique présente au moins un évidement, n étant préférentiellement un nombre réel supérieur ou égal à 5/3,
- l’évidement présente une forme elliptique et préférentiellement circulaire,
- un ajour est formé au centre de l’évidement,
- le vitrage comprend un dissipateur viscoélastique, le dissipateur étant monté fixe en contact d’au moins une partie de la zone d’isolation acoustique, le dissipateur étant formé par un matériau viscolélastique présentant un premier facteur de perte η1 strictement supérieur à 0,05, notamment strictement supérieur à 0,10, et préférentiellement strictement supérieur à 0,15.
Un autre aspect de l’invention est un élément vitré, comprenant au moins deux vitrages, chaque vitrage étant un vitrage selon un mode de réalisation de l’invention, les deux vitrages étant superposés, l’élément vitré comprenant au moins un espaceur configuré pour séparer les deux vitrages.
Avantageusement, l’espaceur est formé par un matériau présentant une valeur de la partie réelle E’ du module d’Young inférieure à 20 MPa.
Un autre aspect de l'invention est un hublot d’aéronef, comprenant un vitrage selon un mode de réalisation de l'invention.
Un autre aspect de l'invention est un pare-brise d’aéronef, comprenant un vitrage selon un mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] - la figure 1 illustre schématiquement une coupe d'un hublot connu,
[Fig. 2] - la figure 2 illustre schématiquement une coupe d’un vitrage selon un mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 3] - la figure 3 illustre schématiquement un vitrage selon un mode de réalisation de l'invention, [Fig. 4] - la figure 4 illustre schématiquement un vitrage selon un mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 5] - la figure 5 illustre schématiquement une coupe d'une zone d'isolation acoustique d’un vitrage selon un mode de réalisation de l'invention, dans lequel la zone d'isolation acoustique forme un amincissement du vitrage depuis la partie centrale jusqu’à une bordure du vitrage,
[Fig. 6] - la figure 6 illustre schématiquement une coupe d'une zone d'isolation acoustique d'un vitrage selon un mode de réalisation de l'invention, dans lequel la zone d'isolation acoustique présente un évidement du vitrage, [Fig. 7] - la figure 7 illustre schématiquement une vue isométrique d'une zone d'isolation acoustique d'un vitrage selon un mode de réalisation de l'invention, dans lequel la zone d'isolation acoustique présente un évidement du vitrage,
[Fig. 8] - la figure 8 illustre schématiquement le profil d'un amincissement d'une zone d'isolation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention, [Fig. 9] - la figure 9 illustre schématiquement le profil d'un amincissement d'une zone d'isolation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 10] - la figure 10 illustre schématiquement le profil d'un amincissement d'une zone d'isolation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 11] - la figure 11 illustre schématiquement le profil d'un amincissement d'une zone d'isolation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 12] - la figure 12 illustre schématiquement le profil d'un amincissement d'une zone d'isolation acoustique selon un mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 13] - la figure 13 illustre schématiquement un vitrage comprenant un dissipateur viscoélastique monté fixe sur la zone d'isolation acoustique, [Fig. 14] - la figure 14 illustre schématiquement un élément vitré selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux vitrages,
[Fig. 15] - la figure 15 illustre schématiquement un élément vitré selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux vitrages, [Fig. 16] - la figure 16 est un diagramme illustrant l’isolement acoustique de différents vitrages en fonction de la fréquence d’une onde incidente aux vitrages,
[Fig. 17] - la figure 17 est un diagramme illustrant l’isolement acoustique de différents vitrages en fonction d’une onde incidente aux vitrages,
[Fig. 18] - la figure 18 illustre schématiquement deux vitrages, dont un vitrage courbe, selon un mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 19] - la figure 19 est un diagramme illustrant l’isolement acoustique de différents vitrages en fonction de la fréquence d’une onde incidente aux vitrages.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DEFINITIONS
On entend par « facteur de perte η » d’un matériau, le matériau présentant un module d’Young complexe, le rapport entre la partie imaginaire E” du module d’Young du matériau et la partie réelle E’ du module d’Young du matériau. Le facteur de perte h d’un matériau est défini par la norme internationale ISO 18437-2:2005 ( Mechanical vibration and shock — Characterization of the dynamic mechanical properties of visco-elastic mate riais — Part 2 : Résonance method, partie 3.2). Préférentiellement, le facteur de perte h peut être défini pour une fréquence prédéterminée. On entend, dans la présente, par « un matériau présente un premier facteur de perte h supérieur à une valeur » que le matériau présente un premier facteur de perte η supérieur à la valeur pour chacune des fréquences dans la gamme de fréquences audibles, c’est-à-dire dans une gamme de fréquences s’étendant entre 20 Hz inclus et 20 000 Hz inclus, et préférentiellement entre 20 Hz inclus et 10 kHz inclus.
On entend par « une valeur de la partie réelle E’ du module d’Young d’un matériau est supérieure à une valeur » qu’une valeur de la partie réelle E’ du module d’Young du matériau est supérieure à la valeur de la partie réelle E’ du module d’Young du matériau pour chacune des fréquences dans la gamme de fréquences audibles, c’est-à-dire dans une gamme de fréquences s’étendant entre 20 Hz inclus et 20 000 Hz inclus, et préférentiellement entre 20 Hz inclus et 10 kHz inclus.
La partie réelle E’ et la partie imaginaire E” du module d’Young peuvent être définies pour une température prédéterminée. La gamme de température considérée dans la présente invention est comprise entre -90° C et 60° C. On entend, dans la présente, par « la partie réelle E’ du module d’Young d’un matériau est supérieure à une valeur » que le matériau présente une partie réelle E’ du module d’Young supérieure à la valeur pour chacune des températures comprises entre -90° C et 60° C. On entend, dans la présente, par « un matériau présente un premier facteur de perte η supérieur à une valeur » que le matériau présente un premier facteur de perte η supérieur à la valeur pour chacune des températures comprises entre -90° C et 60° C.
Une caractérisation dynamique d’un matériau est réalisée sur un viscoanalyseur du type viscoanalyseur Metravib, dans les conditions de mesures suivantes. Une sollicitation sinusoïdale est appliquée au matériau. Un échantillon de mesure formé par le matériau à mesurer est constitué de deux parallélépipèdes rectangles, chaque parallélépipède présentant une épaisseur de 3,31 mm, une largeur de 10,38 mm et une hauteur de 6,44 mm. Chaque parallélépipède formé par le matériau est également désigné par le terme « éprouvette » de cisaillement. L’excitation est mise en oeuvre avec une amplitude dynamique de 5 μm autour de la position de repos, en parcourant la gamme des fréquences comprises entre 5 Hz et 700 Hz, et en parcourant une gamme de températures comprises entre -90° C et +60° C. Le viscoanalyseur permet de soumettre à chaque éprouvette (chaque échantillon) des déformations dans des conditions précises de température et de fréquence, et de mesurer les déplacements de l’éprouvette, les forces appliquées à l’éprouvette et leur déphasage, ce qui permet de mesurer des grandeurs rhéologiques caractérisant le matériau de l’éprouvette. L’exploitation des mesures permet notamment de calculer le module d’Young E du matériau, et particulièrement la partie réelle E’ du module d’Young et la partie imaginaire E” du module d’Young du matériau, et ainsi de calculer la tangente de l’angle de perte (ou facteur de perte) η (également désigné par tan δ).
Une valeur de la partie réelle E’ du module d’Young et/ou un facteur de perte η d’un matériau sont mesurés sans que le matériau soit précontraint. On entend par « vitrage » une structure comprenant au moins une feuille de verre organique ou minérale, préférentiellement adaptée à être montée dans un aéronef.
Le vitrage peut comprendre une feuille de verre simple ou bien un ensemble vitré multicouche dont au moins une couche est une feuille de verre. Un vitrage peut comprendre une feuille de verre organique. Préférentiellement, le verre organique est formé par un composé comprenant des acrylates, préférentiellement par du polyméthacrylate de méthyle (d’acronyme PMMA). Il peut également être formé en polycarbonate.
Un vitrage peut comprendre un ensemble vitré. L’ensemble vitré comprend au moins une feuille de verre. Le verre peut être du verre organique ou minéral. Le verre peut être trempé. L’ensemble vitré est de préférence un vitrage feuilleté. On entend par « vitrage feuilleté » un ensemble vitré comprenant au moins deux feuilles de verre et un film intercalaire formé en matière plastique, préférentiellement viscoélastique, séparant les deux feuilles de verre. Le film intercalaire en matière plastique peut comprendre une ou plusieurs couches, d’un polymère viscoélastique tel que le poly(butyral de vinyle) (PVB) ou un copolymère éthylène-acétate de vinyle (EVA). Le film intercalaire est de préférence en PVB standard ou en PVB acoustique (tel que le PVB acoustique mono-couche ou tri-couche). Le PVB acoustique peut comprendre trois couches : deux couches externes en PVB standard et une couche interne en PVB additionné de plastifiant de manière à la rendre moins rigide que les couches externes.
On entend par “ellipse” une courbe plane fermée obtenue par l’intersection d’un cône de révolution avec un plan, à condition que celui-ci coupe l'axe de rotation du cône ou du cylindre. L’ellipse est une conique d'excentricité strictement comprise entre 0 et 1. L'ellipse est également le lieu des points dont la somme des distances à deux points fixes, dits foyers, est constante. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Architecture générale et éléments théoriques
En référence à la figure 1 , à la figure 5 et à la figure 6, un vitrage 2 s’étend selon une surface principale 3. Le vitrage 2 est formé par un premier matériau. Le vitrage 2 comprend une zone d’isolation acoustique 11 s’étendant le long d’une première longueur / suivant la surface principale 3.
La zone d’isolation acoustique 11 présente une première épaisseur h1 du matériau. La première épaisseur h1 varie, en fonction d’une coordonnée x, le long de la première longueur /, proportionnellement à une valeur de xn, où n est un nombre réel strictement supérieur à 1 , depuis une épaisseur minimale h 1min jusqu’à une épaisseur maximale h1max, la première longueur / étant prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimale h1min soit inférieure ou égale à un tiers de l’épaisseur maximale h1max. La coordonnée x est égale à zéro quand l’épaisseur h1 de la zone d'isolation acoustique 11 est égale à l’épaisseur minimale h1min. Quand la coordonnée x est égale à la première longueur /, l'épaisseur h1 de la zone d'isolation acoustique 11 est égale à l'épaisseur maximale h1max. La première longueur / s’étend de préférence selon une direction principale 6, la direction principale 6 étant localement parallèle à la surface principale 3.
Ainsi, le vitrage 2 présente un isolement acoustique plus élevé que l'isolement acoustique d’un vitrage connu.
En effet, le document Mironov et al. (Mironov, M. A. ,1988, “Propagation of a flexural wave in a plate whose thickness decreases smoothly to zéro in a finite interval”, Soviet Physics Acoustics-USSR, 34(3), 318-319), décrit qu’une diminution de l’épaisseur d’une plaque mince sur des bords peut rendre les bords non réfléchissants pour des ondes de flexion dans le matériau de la plaque, quand la diminution suit une loi de puissance, de sorte que l’épaisseur h de la plaque est proportionnelle à xn, où n est un nombre réel strictement supérieur à 1 .
L'épaisseur h1 du vitrage 2 dans la zone d'isolation acoustique 11 peut être définie par la formule (1 ) suivante : h1(x) = ε.xn (1 ) où e est un facteur de proportionnalité.
La vitesse de phase Cb des ondes de flexion peut être définie en fonction de l'épaisseur h(x) du vitrage 2 par la formule (2) suivante : où E est le module d’Young du matériau, p est la densité du matériau, v est le coefficient de poisson du matériau, h(x) est l’épaisseur de la plaque à la coordonnée x et w et la pulsation de l'onde acoustique incidente.
A partir de la vitesse de phase Cb dans la zone d'isolation acoustique 11 , il est possible de calculer un temps de transit d'une onde de flexion se propageant dans la zone d'isolation acoustique 11. Quand l’épaisseur h1min tend vers une épaisseur nulle, le temps de transit tend vers l'infini. Ainsi, l'onde de flexion incidente n'est pas réfléchie par un bord du vitrage 2, ce qui permet d’augmenter l'isolement acoustique du vitrage 2.
On désigne par le terme “trou noir acoustique” la zone d’isolation acoustique 11. Le vitrage 2 comprend au moins un trou noir acoustique. Le vitrage 2 peut comprendre une pluralité de trous noirs acoustiques, et préférentiellement un réseau de trous noirs acoustiques. En référence à la figure 2, le vitrage 2 peut être entièrement formé par un trou noir acoustique.
En pratique, il n'est pas possible de fabriquer une épaisseur h1min nulle. Les inventeurs ont constaté que l'effet de d'isolation acoustique apparaît lorsque la première longueur / est prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimale h1min soit inférieure ou égale à un tiers de l’épaisseur maximale h1max Notamment, la première longueur / est prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimale h1min soit inférieure ou égale à un cinquième de l’épaisseur maximale h1max. De manière plus préférentielle, la première longueur / est prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimale h1max soit inférieure ou égale à un dixième de l’épaisseur maximale h1max.
Les inventeurs ont également constaté que l'effet d'isolement acoustique apparaît pour n strictement supérieur à 1 , notamment strictement supérieur à 5/3, et préférentiellement strictement supérieur à 2. De plus, n peut être strictement inférieur à 100, de sorte à éviter une réflexion à la jonction entre la partie centrale 4 et la partie périphérique 5.
La zone d'isolation acoustique 11 peut présenter une taille supérieure ou égale à la première longueur / selon une deuxième direction principale, la deuxième direction principale étant perpendiculaire localement à la première direction principale 6 et localement parallèle la surface principale 3.
Adaptation au confort visuel d’un utilisateur En référence à la figure 3 et la figure 4, le vitrage 2 comprend une partie centrale 4 et une partie périphérique 5. La partie périphérique 5 est agencée en périphérie de la partie centrale 4 par rapport à la surface principale 3 et directement en contact avec la partie centrale 5, de manière à permettre une transmission des ondes de flexion entre la partie centrale 4 et la partie périphérique 4. Ainsi, le vitrage 2 présente un isolement acoustique plus élevé que l'isolation acoustique d’un vitrage connu, tout en comprenant une partie centrale 4 dans laquelle la transmission optique au travers du vitrage n'est pas dégradée par rapport à la transmission optique d’un vitrage connu.
La partie centrale 4 présente une épaisseur du premier matériau h2, et présente l’épaisseur maximale h1max du matériau en contact avec la partie périphérique 5, selon une direction normale à la surface principale 3. La partie périphérique 5 comprend la zone d’isolation acoustique 11.
En référence à la figure 3, la partie périphérique 5 peut entourer la partie centrale 4 par rapport à la surface principale 3. En référence à la figure 4, la partie périphérique 5 peut border partiellement la partie centrale 4. Notamment, la partie périphérique 5 peut être agencée le long d'un bord de la partie centrale 4. Le vitrage 2 peut également comporter plusieurs parties périphériques 5 disjointes agencées en périphérie de la partie centrale 4 par rapport à la surface principale 3. Notamment, la partie périphérique 5 peut être agencée en contact avec deux bords opposés de la partie centrale 4. En référence à la figure 5, l'épaisseur h2 de la partie centrale 4 est constante sur l'ensemble de la partie centrale 4. Préférentiellement, l'épaisseur h2 de la partie centrale 4 est comprise entre 100 μm et 5 cm.
Un matériau formant la partie périphérique 5 et un matériau formant la partie centrale 4 sont préférentiellement le même premier matériau. Ainsi, la fabrication du vitrage 2 est facilitée.
Le vitrage 2 peut être un vitrage d'aéronef monolithe. Ainsi, l'usinage de la zone d'isolation acoustique 11 est facilité, tout en évitant une réflexion des ondes de flexion à la jonction entre la partie centrale 4 et la partie périphérique 5.
Le vitrage 2 peut être formé par un verre organique, notamment par du polyméthacrylate de méthyle (d'acronyme PMMA). Ainsi, l'usinage de la partie périphérique 5 est facilité au regard de l'usinage d'un verre sodocalcique, tout en permettant l'intégration du vitrage 2 dans un hublot 12.
Zone d'isolation acoustique 11
En référence à la figure 5, la zone d’isolation acoustique 11 peut former un amincissement du vitrage 2 depuis la partie centrale 4 jusqu’à une bordure du vitrage 2. De préférence, n est un nombre réel supérieur ou égal à 2. La zone d'isolation acoustique 11 forme ainsi une lame s'étendant selon la deuxième direction principale 16. Ainsi, il est possible d'augmenter l'isolement acoustique du vitrage 2 au regard d’un vitrage connu, tout en facilitant la fabrication du vitrage 2. De préférence, la partie d'isolation acoustique 2 s’étend selon la deuxième direction principale 19 sur une longueur supérieure ou égale la longueur /.
En référence à la figure 6 et la figure 7, la zone d'isolation acoustique 11 peut présenter au moins un évidement 7, n étant un nombre réel supérieur ou égal à 5/3. De préférence, l’évidement 7 présente une taille minimale Wmin selon la surface principale 3 supérieure ou égale à la première longueur /. L’évidement 7 peut présenter une forme elliptique, et préférentiellement une forme circulaire. Une ellipse formée par l’évidement 7 peut présenter un rayon minimum rmin. De préférence, le rayon minimum rmin de l'ellipse est supérieur ou égal à la première longueur /. L’évidement 7 peut également présenter une forme carrée ou rectangulaire.
En référence à la figure 2 et à la figure 6, un ajour 8 peut être formé au centre de l’évidement 7. Ainsi, une zone d'isolation acoustique 11 présentant l'épaisseur minimale h1min peut être fabriquée de sorte que l'épaisseur minimale h1min est la plus proche possible d'une épaisseur nulle, ce qui permet d'augmenter l'isolement acoustique du vitrage 2. De préférence, lorsque l’évidement présente une forme elliptique, la première longueur / est supérieure à la différence entre le rayon r ou le rayon minimum rmin de l’évidement 7 et le rayon de l’ajour.
Les déplacements modaux du vitrage 2, pour des fréquences d’une onde acoustique incidente supérieures à une fréquence de coupure de la zone d'isolation acoustique 11 , sont concentrés autour des bordures formant l’ajour 8. De par le rapport entre l’épaisseur minimale h1min et l’épaisseur maximale h1max, la fréquence de coupure du vitrage 2 peut être suffisamment petite pour augmenter l’isolement acoustique du vitrage 2 dans une gamme de fréquences audibles.
En référence à la figure 8, à la figure 9, à la figure 10, à la figure 11 et à la figure 12, la zone d'isolation acoustique 11 peut présenter différentes formes. En référence à la figure 8, le matériau peut former une arête en bordure de la zone d'isolation acoustique 11. En référence à la figure 9, le matériau peut présenter une coupe en forme de fourche, la zone d’isolation acoustique 11 formant deux arêtes, en bordure de la zone d'isolation acoustique 11. L'épaisseur hi peut être, dans ce cas, mesurée en additionnant les épaisseurs de chacune des branches de la fourche. En référence à la figure 10, le matériau peut former un évidement 7. En référence à la figure 11 , le matériau peut former une cavité 18. Dans ce cas, l'épaisseur hi de la zone d'isolation acoustique 11 est mesurée en additionnant les épaisseurs du matériau formant la cavité selon une direction localement perpendiculaire à la surface principale 3. En référence à la figure 12, la zone d'isolation acoustique 11 peut s’étendre selon une surface courbe. Dans ce cas, la mesure de l'épaisseur h1 de la zone d'isolation acoustique 11 est mise en oeuvre en mesurant l'épaisseur du matériau selon une direction localement perpendiculaire à la surface courbe. Dissipateur 10 viscoéiastique
En référence à la figure 13, à la figure 14 et à la figure 15, le vitrage 2 peut comprendre un dissipateur 10 viscoéiastique. Le dissipateur 10 peut être monté fixe en contact d’au moins une partie de la zone d’isolation acoustique 11. Le dissipateur 10 peut être formé par un deuxième matériau viscoéiastique présentant un premier facteur de perte η1 strictement supérieur à 0,05, notamment strictement supérieur à 0,10, et préférentiellement strictement supérieur à 0,15. Ainsi, l'énergie concentrée dans une zone d'isolation acoustique 11 par des ondes de flexions incidentes est dissipée de manière visqueuse, ce qui permet de diminuer la réflexion d'une onde de flexion dans le vitrage 2 au regard d’un vitrage connu. Le deuxième matériau est viscoéiastique, et peut présenter une partie réelle E’ du module d’Young inférieure à 100 MPa, et préférentiellement inférieure à 10 MPa.
En référence à la figure 13, le dissipateur 10 peut être monté fixe sur une partie de la zone d'isolation acoustique 11 présentant une épaisseur comprise entre h1min et h1max/2. Ainsi, les ondes de flexion sont dissipées par le dissipateur 10 viscoéiastique à l'endroit où elles sont le plus concentrées. De préférence, une partie du dissipateur 10 est en contact avec la partie de la zone d'isolation acoustique 11 présentant l'épaisseur minimale h1min. De préférence, le dissipateur 10 peut être formé par une couche de matériau viscoéiastique montée fixe sur la zone d’isolation acoustique, l’épaisseur de la couche de matériau viscoéiastique étant supérieure à h1min/2, notamment supérieure à h1min, et préférentiellement supérieure à h1max.
Le dissipateur 10 peut être formé par un matériau choisi parmi une silicone, un nitrile et un polyuréthane. De préférence, le deuxième matériau présente une température de transition vitreuse Tg inférieure à 50° C, et préférentiellement inférieure à 30°C. Ainsi, le deuxième matériau peut amortir les ondes de flexion présentant des fréquences audibles. De préférence, le deuxième matériau peut présenter une densité massique supérieure à 100 kg/m3, notamment supérieure à 500 kg/m3, et préférentiellement supérieure à 1000 kg/m3. Les propriétés viscoélastiques des matériaux connus peuvent être mesurées par les méthodes décrites dans la présente. Le matériau du dissipateur 10 peut présenter une température de transition vitreuse comprise entre -80°C et -50°C inclus. Par exemple, Le matériau du dissipateur 10 peut comprendre une silicone méthyle vinyle (MVQ) réticulée par un peroxyde de benzoyle. Le matériau du dissipateur 10 peut également être un matériau poreux. Le facteur de perte du matériau peut également être ajusté par un agent tackifiant, par exemple un ester de glycérine, du carbonate de calcium ou des nanotubes de carbone. Par exemple, le mastic en polyuréthane Weberseal PU 40 (marque déposée) de la marque Weber présente par exemple un facteur de perte η égal à 0,41 et une valeur de la partie imaginaire E’ du module d’Young égale à 7,2 MPa. Par exemple, le mastic en polyuréthane Sikaflex PRO-11 FC (marque déposée) de la marque Sika présente par exemple un facteur de perte 77 égal à 0,20 et une valeur de la partie imaginaire E’ du module d’Young égale à 1 ,2 MPa. Élément vitré 1 et hublot 12
Un autre aspect de l'invention est un élément vitré 1. L’élément vitré 1 comprend au moins deux vitrages 2. Les deux vitrages 2 peuvent être superposés. L’élément vitré 1 comprend au moins un espaceur 9 configuré pour séparer les deux vitrages 2. De préférence, l’élément vitré 1 peut être un hublot 12 d'aéronef.
En référence à la figure 14, l'espaceur 9 peut être une pièce formée dans un troisième matériau, présentant une épaisseur, agencée en contact avec chacun des deux vitrages 2, chacun de vitrages étant en contact de part et d'autre de la pièce. Le troisième matériau peut présenter une valeur de la partie réelle f’ du module d’Young strictement inférieure à 20 MPa, et préférentiellement strictement inférieure à 10 MPa. Ainsi, les ondes de flexion incidente, depuis la partie centrale 4 vers la partie périphérique 5, peuvent être transmises à la partie périphérique 5 sans être réfléchies par une rigidité trop élevée du matériau de la partie centrale 4 imposée par un espaceur rigide. Le troisième matériau peut présenter une densité massique supérieure à 100 kg/m3, notamment supérieure à 500 kg/m3, et préférentiellement supérieure à 1000 kg/m3. Le troisième matériau peut présenter un facteur d'amortissement strictement supérieur à 0,05, notamment strictement supérieur à 0, 10, et plus préférentiellement supérieur à 0,5. Le troisième matériau et le deuxième matériau peuvent être le même matériau.
La pièce formant un espaceur 9 peut être un joint d'étanchéité agencé entre les deux vitrages 2. La pièce formant un espaceur 9 peut être agencée sur la partie centrale 4 de chacun des deux vitrages 2, en bordure de la partie périphérique 5. Ainsi, l'espaceur 9 n’obstrue pas la transmission lumineuse au travers de la partie centrale 4.
En référence à la figure 15, l'espaceur 9 peut être un joint d'étanchéité configuré pour recevoir chacun des vitrages 2. L'espaceur 9 peut préférentiellement comprendre deux logements, préférentiellement deux encoches, chaque logement étant configuré pour recevoir une bordure d'un vitrage 2. La bordure du vitrage 2 reçue par le logement peut être la partie périphérique 5.
L'espaceur 9 peut comprendre le dissipateur 10 viscoélastique. Dans ce cas, une partie de l'espaceur 9 configurée pour recevoir un vitrage 2 est formée par un troisième matériau présentant un premier facteur de perte η1 strictement supérieur à 0,05, notamment strictement supérieur à 0,10, et préférentiellement strictement supérieur à 0,15. Ainsi, l'énergie concentrée dans une zone d'isolation acoustique 11 par des ondes de flexions incidentes est dissipée de manière visqueuse, ce qui permet de diminuer la réflexion d'une onde de flexion dans le vitrage 2 au regard des vitrages connus.
La figure 16 illustre un isolement acoustique de différents vitrages en fonction de la fréquence d'une onde acoustique incidente. La courbe (a) illustre un isolement acoustique d'un hublot connu, comprenant deux vitrages superposés séparés par une épaisseur d'air. La courbe (b) illustre un isolement acoustique d'un hublot 2 selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux vitrages superposés séparés par une épaisseur d'air. Le plus épais des deux vitrages comprend un trou noir acoustique, formé par un amincissement du vitrage 2 depuis la partie centrale 4 jusqu’à une bordure du vitrage 2. La courbe (c) illustre un isolement acoustique d'un hublot 2 selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux vitrages 2 superposés séparés par une épaisseur d'air. Le moins épais des deux vitrages comprend un trou noir acoustique, formé par un amincissement du vitrage 2 depuis la partie centrale 4 jusqu’à une bordure du vitrage 2. La courbe (d) illustre un isolement acoustique d'un hublot 2 selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant deux vitrages 2 superposés séparés par une épaisseur d'air. Chaque vitrage 2 comprend un trou noir acoustique, formé par un amincissement du vitrage 2 depuis la partie centrale 4 jusqu’à une bordure du vitrage 2.
La figure 17 illustre un isolement acoustique d’un vitrage connu et au travers d’un vitrage selon un mode de réalisation de l’invention, en fonction de la fréquence d'une onde acoustique incidente. La courbe (e) illustre un isolement acoustique d'un hublot connu. Le hublot comprend un premier vitrage de forme circulaire, présentant une épaisseur de 12,7 mm et un deuxième vitrage de forme circulaire présentant une épaisseur de 6,1 mm. Le diamètre de chacun des vitrages est égal à 520 mm. Les deux vitrages sont espacés par 5 mm d’air. La courbe (f) illustre un isolement acoustique d'un hublot 2 selon un mode de réalisation de l’invention. Le hublot 2 comprend un premier vitrage de forme circulaire, présentant une épaisseur h1 de la partie centrale 4 de 12,7 mm, un deuxième vitrage de forme circulaire présentant une épaisseur h1 de la partie centrale 4 de 6,1 mm. Le diamètre de chacun des vitrages est de 520 mm. Les deux vitrages sont espacés par 5 mm d’air. Chacun des premier vitrage 2 et deuxième vitrage 2 comprend un trou noir acoustique, formé par un amincissement du vitrage 2 depuis la partie centrale 4 jusqu’à une bordure du vitrage 2. Chaque vitrage 2 comprend un dissipateur 10, monté fixe sur la zone d'isolation acoustique 11 du vitrage.
Pare-brise 13 Un autre aspect de l'invention est un pare-brise 13 d’aéronef, comprenant un vitrage 2 selon un mode de réalisation de l'invention. De préférence, le vitrage 2 présente une surface principale 3 courbe. En référence à la figure 18, les inventeurs ont découvert qu’un vitrage 2, présentant une surface principale 3 courbe, et comprenant au moins un trou noir acoustique, présente une augmentation de l'isolement acoustique au regard du même vitrage en l'absence de trou noir acoustique.
De préférence, le pare-brise 13 comprend un seul vitrage 2. La figure 19 illustre un isolement acoustique d'un pare-brise connu et d'un pare- brise 13 selon un mode de réalisation de l'invention. La courbe (g) illustre un isolement acoustique d’un pare-brise connu. Le pare-brise est formé par un vitrage en PMMA, et la surface principale 3 du pare-brise présente un rayon de courbure égal à 800 mm. La courbe (h) illustre un isolement acoustique d’un pare-brise 13 selon un mode de réalisation de l'invention. Le pare-brise 13 est formé par un vitrage 2 en PMMA, et la surface principale 3 du pare-brise présente un rayon de courbure égal à 800 mm. Le pare-brise 13 comprend deux parties périphériques 5, agencées de part et d’autre du pare-brise 13. Chaque partie périphérique 5 comprend un trou noir acoustique. Chaque trou noir acoustique est formé par un amincissement du vitrage 2 depuis la partie centrale 4 jusqu’à une bordure du vitrage 2.
En variante, un vitrage 2 est adapté à être utilisé dans d’autres véhicules qu’un aéronef, comme une automobile, ou un train.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vitrage (2) s’étendant selon une surface principale (3) et formé par un premier matériau, caractérisé en ce qu’il comprend une zone d’isolation acoustique (11 ) s’étendant le long d’une première longueur / suivant la surface principale (3), la zone d’isolation acoustique (11 ) présentant une première épaisseur h1 du matériau, la première épaisseur h1 variant, en fonction d’une coordonnée x, le long de la première longueur /, proportionnellement à une valeur de xn, où n est un nombre réel strictement supérieur à 1 , depuis une épaisseur minimale h1min jusqu’à une épaisseur maximale h1max, la première longueur / étant prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimale h1min soit inférieure ou égale à un tiers de l’épaisseur maximale h1max .
2. Vitrage (2) selon la revendication 1 , comprenant une partie centrale (4) et une partie périphérique (5), la partie périphérique (5) étant agencée en périphérie de la partie centrale (4) par rapport à la surface principale (3) et directement en contact avec la partie centrale (4), dans lequel :
- la partie centrale (4) présente une première épaisseur h1max du matériau en contact avec la partie périphérique (5),
- la partie périphérique (5) comprend la zone d’isolation acoustique (11 ).
3. Vitrage (2) selon la revendication 1 ou 2, le vitrage (2) étant un vitrage d’aéronef monolithe.
4. Vitrage (2) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la zone d’isolation acoustique (11 ) forme un amincissement du vitrage (2) depuis la partie centrale (4) jusqu’à une bordure du vitrage (2).
5. Vitrage selon la revendication 4, dans lequel la partie centrale (4) présente deux bords opposés, et dans lequel la partie périphérique (5) est agencée en contact avec les deux bords.
6. Vitrage (2) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la zone d’isolation acoustique (11 ) présente au moins un évidement (7).
7. Vitrage (2) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un dissipateur (10) viscoélastique, dans lequel le dissipateur (10) est monté fixe en contact d’au moins une partie de la zone d’isolation acoustique (11 ), le dissipateur (10) étant formé par un matériau viscolélastique présentant un premier facteur de perte η1 strictement supérieur à 0,05, notamment strictement supérieur à 0,10, et préférentiellement strictement supérieur à 0,15.
8. Elément vitré (1 ), comprenant au moins deux vitrages (2), chaque vitrage (2) étant un vitrage (2) selon l’une des revendications 1 à 7, les deux vitrages (2) étant superposés, l’élément vitré (1 ) comprenant au moins un espaceur (9) configuré pour séparer les deux vitrages (2).
9. Elément vitré (1 ) selon la revendication 8, dans lequel l’espaceur est formé par un matériau viscoélastique présentant une valeur de la partie réelle du module d’Young f’ inférieure à 20 MPa.
10. Hublot (12) d’aéronef, comprenant un vitrage (2) selon l’une des revendications 1 à 7.
11. Pare-brise d’aéronef, comprenant un vitrage (2) selon l’une des revendications 1 à 7.
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