FR2995360A1 - Procede de montage d'un panneau acoustique dans un carter d'une turbomachine et turbomachine comportant un panneau acoustique - Google Patents

Procede de montage d'un panneau acoustique dans un carter d'une turbomachine et turbomachine comportant un panneau acoustique Download PDF

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Abstract

Un procédé de montage d'un panneau acoustique sur la surface intérieure d'un carter annulaire d'une turbomachine axiale, le panneau acoustique cylindrique comportant au moins une fente longitudinale de manière à définir deux extrémités en regard (5A, 5B), le procédé comprenant les étapes suivantes : - une étape de rapprochement des extrémités en regard (5A, 5B) de manière à diminuer le rayon de cylindre du panneau acoustique ; - une étape d'insertion du panneau acoustique dans le carter de soufflante à l'état rapproché ; une étape de déploiement des extrémités en regard (5A, 5B) de manière à augmenter le rayon de cylindre du panneau acoustique ; et - une étape de fixation du panneau acoustique au carter par collage.

Description

PROCEDE DE MONTAGE D'UN PANNEAU ACOUSTIQUE DANS UN CARTER D'UNE TURBOMACHINE ET TURBOMACHINE COMPORTANT UN PANNEAU ACOUSTIQUE DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ART ANTERIEUR La présente invention concerne le domaine de la réduction du bruit généré par une turbomachine et, plus particulièrement, la fixation d'un panneau acoustique sur la surface intérieure d'un carter d'une turbomachine pour aéronef.
De manière classique, une turbomachine pour aéronef permet d'accélérer axialement un flux d'air d'amont en aval afin de générer une poussée pour l'aéronef sur lequel la turbomachine est montée. Par la suite, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à la direction de circulation du flux d'air dans la turbomachine. Par la suite, les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis par rapport à l'axe de la turbomachine. Ainsi, un cylindre longitudinal comporte une surface intérieure tournée vers son axe et une surface extérieure opposée à sa surface intérieure. Une turbomachine comporte un arbre rotatif qui est terminé en amont par une roue de soufflante de manière à l'entraîner en rotation à l'intérieur d'un carter de soufflante de la turbomachine. Pour une turbomachine à double corps, la roue de soufflante, désignée également « fan », est classiquement entraînée en rotation par un arbre du corps basse pression. En référence à la figure 1, un carter de soufflante 1 s'étend longitudinalement selon l'axe de la turbomachine et possède une section globalement annulaire. Afin de limiter le bruit généré par la rotation de la roue de soufflante (non représentée) dans le carter de soufflante 1, il est connu de fixer un panneau acoustique 2 sur la surface intérieure du carter de soufflante 1. Une telle turbomachine est par exemple connue par la demande FR 11/59105 de la société SNECMA. Un panneau acoustique 2 comporte classiquement une couche extérieure composée d'une structure en nid d'abeille et une peau intérieure composée d'une stratification de plis de verre. Afin de faciliter son montage et sa fixation au carter de soufflante 1, le panneau acoustique 2 ne possède pas une forme annulaire mais est sectorisé. En référence à la figure 1, le panneau acoustique 2 comporte quatre modules acoustiques 3A, 3B, 3C, 3D qui s'emboîtent tangentiellement les uns avec les autres pour former un panneau acoustique annulaire circonférentiel 2. A cet effet, chaque module acoustique 3A, 3B, 3C, 3D comporte à ses extrémités latérales des moyens de liaison tangentiels 41. En outre, chaque module acoustique 3A, 3B, 3C, 3D est traversé radialement pas des vis de fixation qui 42 pour permettre sa fixation radiale au carter de soufflante 1 comme illustré à la figure 1. En pratique, les moyens de liaison tangentiels 41 aux interfaces entre les modules acoustiques 3A, 3B, 3C, 3D ainsi que les vis de fixation 42 génèrent du bruit lors du fonctionnement de la turbomachine ce qui présente un inconvénient étant donné que la turbomachine doit respecter des normes acoustiques de plus en plus sévères. En outre, l'utilisation de vis de fixation 4 augmente la masse de la turbomachine ce qui présente un autre inconvénient. PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION Afin d'éliminer au moins certains de ces inconvénients, l'invention concerne un procédé de montage d'un panneau acoustique cylindrique sur la surface intérieure d'un carter annulaire d'une turbomachine axiale, le panneau acoustique comportant au moins une fente longitudinale de manière à définir deux extrémités en regard, le procédé comprenant les étapes suivantes : - une étape de rapprochement des extrémités en regard de manière à diminuer le rayon de cylindre du panneau acoustique ; une étape d'insertion du panneau acoustique dans le carter de soufflante à l'état rapproché ; une étape de déploiement des extrémités en regard de manière à augmenter le rayon de cylindre du panneau acoustique ; et - une étape de fixation du panneau acoustique au carter par collage. Grâce à l'invention, un panneau acoustique cylindrique dont le diamètre extérieur de cylindre correspond au diamètre intérieur du carter peut être monté dans la soufflante. En effet, grâce à la fente longitudinale, le panneau acoustique peut être monté dans le carter sans effort et sans risque d'endommagement étant donné que le panneau acoustique possède un encombrement réduit suite à la diminution de son rayon de cylindre à l'état rapproché. Par ailleurs, l'étape de fixation par collage permet d'alléger la turbomachine par comparaison à l'art antérieur tout en améliorant l'atténuation acoustique. Le panneau acoustique présente ainsi une surface intérieure uniforme.
De préférence, le procédé comprend une étape de remplissage de la fente par des moyens de bouchage après l'étape de déploiement. Ainsi, la fente longitudinale, utile lors de l'étape de rapprochement, peut être comblée afin que le panneau acoustique permette une atténuation acoustique homogène à sa circonférence.
De manière préférée, une deuxième extrémité du panneau acoustique comporte une marche tangentielle et la première extrémité du panneau acoustique s'étend extérieurement à ladite marche à l'état rapproché. De préférence, le panneau acoustique comportant une couche extérieure en nid d'abeille et une peau intérieure, les couches extérieures des extrémités en regard du panneau acoustique sont en contact à l'état rapproché. Ainsi, la première extrémité s'étend en lieu et place de la fente longitudinale de manière à diminuer le périmètre du panneau acoustique et, par voie de conséquence, son rayon de cylindre. En outre, il est avantageux que la première extrémité du panneau acoustique s'étende extérieurement à la marche tangentielle de manière à ce que la surface intérieure du panneau acoustique demeure continue en position déployée. En effet, la surface intérieure d'un panneau acoustique est importante car elle forme le premier moyen d'atténuation des ondes acoustiques émises par la turbomachine.
L'invention concerne en outre un ensemble d'un carter d'une turbomachine axiale et d'un panneau acoustique collé sur la surface intérieure dudit carter, le panneau acoustique comportant au moins une fente longitudinale de manière à définir deux extrémités en regard et des moyens de bouchage de la fente longitudinale.
De préférence, une deuxième extrémité du panneau acoustique comportant une marche tangentielle, les moyens de bouchage sont disposés radialement entre ladite marche et la surface intérieure du carter. De préférence encore, le panneau acoustique comportant une couche extérieure en nid d'abeille et une peau intérieure, la marche tangentielle est formée dans la peau intérieure. De manière préférée, la marche tangentielle est constituée de la peau intérieure. Ainsi, la peau intérieure demeure continue en position déployée et possède les mêmes caractéristiques, en particulier la même épaisseur, dans toutes les directions de propagation des ondes acoustiques.
De manière préférée, le panneau acoustique est une pièce annulaire ce qui permet d'optimiser l'atténuation acoustique en limitant le nombre d'interfaces génératrices de bruit. De préférence, le panneau acoustique annulaire ne comporte qu'une unique fente longitudinale. De manière alternative, le panneau acoustique est un secteur angulaire.
Selon un aspect préféré de l'invention, les moyens de bouchage se présentent sous la forme d'une mousse expansive. PRESENTATION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique en coupe transversale d'un carter de soufflante dans lequel est monté un panneau acoustique selon l'art antérieur ; la figure 2 est une représentation schématique en coupe transversale d'un carter de soufflante dans lequel est monté un panneau acoustique selon l'invention à l'état rapproché lors du montage ; la figure 3 est une représentation schématique en coupe transversale d'un carter de soufflante dans lequel est monté un panneau acoustique selon l'invention à l'état déployé ; la figure 4 est une représentation schématique rapprochée des extrémités du panneau acoustique, les extrémités étant représentées écartées par souci de clarté ; la figure 5 est une représentation schématique rapprochée des extrémités du panneau acoustique à l'état rapproché lors du montage ; et la figure 6 est une représentation schématique rapprochée des extrémités du panneau acoustique à l'état déployé.
Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE L'invention va être présentée pour le montage d'un panneau acoustique sur la surface intérieure d'un carter de turbomachine pour aéronef. Dans cet exemple, en référence aux figures 2 et 3, la turbomachine comporte un carter de soufflante 1 s'étendant longitudinalement selon l'axe de la turbomachine et possède une section transversale de forme circulaire de rayon intérieur prédéterminé R1. Le carter de soufflante 1 est adapté pour envelopper une roue de soufflante solidaire d'un arbre axial de la turbomachine (non représenté). Pour limiter la génération de bruit par la turbomachine, la surface intérieure du carter de soufflante 1 est recouverte d'un panneau acoustique cylindrique 5 monobloc de forme annulaire et s'étendant longitudinalement par rapport à l'axe de la turbomachine. Un panneau acoustique 5 qui est mono- secteur permet avantageusement de réduire le bruit généré par comparaison à un panneau acoustique comportant des modules. Comme illustré à la figure 3, le rayon extérieur du panneau acoustique 5 correspond au rayon intérieur du carter de soufflante 1. En effet, aucun jeu radial n'existe ainsi entre le carter de soufflante 1 et le panneau acoustique 5 lorsque ce dernier est déployé comme illustré à la figure 3. En référence aux figures 2 à 6, le panneau acoustique 5 comporte une couche extérieure 6 en nid d'abeille et une peau intérieure 7 formée, dans cet exemple, de plis de stratification, de préférence, en verre ou en carbone. La constitution d'un tel panneau acoustique 5 est connue de l'homme du métier et ne sera pas détaillée plus en avant. A titre d'exemple, la couche extérieure 6 possède une épaisseur radiale de l'ordre de 35 mm tandis que la peau interne possède une épaisseur radiale de l'ordre de 1 à 2 mm. Pour permettre son montage, comme cela sera détaillé par la suite, le panneau acoustique 5 comporte au moins une fente longitudinale 8 de manière à définir deux extrémités en regard 5A, 5B comme illustré aux figures 2 à 6. De manière préférée, le panneau acoustique 5 comporte une unique fente longitudinale 8 afin de conserver une efficacité optimale. En référence plus particulièrement à la figure 4, la deuxième extrémité 5B du panneau acoustique 5 comporte une marche tangentielle 10 qui s'étend perpendiculairement à un plan axial passant par la deuxième extrémité 5B. De manière préférée, la marche tangentielle 10 s'étend dans la continuité de la peau intérieure 7 de la deuxième extrémité 5B. Dans cet exemple, la marche tangentielle 10 est constituée de la peau intérieure 7 et possède la même épaisseur radiale que cette dernière.
Dans cet exemple, la marche tangentielle 10 est en saillie tangentielle sur une longueur de 10 mm et possède une épaisseur radiale de l'ordre de 1 à 2 mm. La marche tangentielle 10 s'étend dans cet exemple sur toute la longueur de la fente longitudinale 8.
De manière préférée, pour obtenir le panneau acoustique 5 avec sa marche tangentielle 10, on réalise des découpes sur un panneau acoustique circonférentiel monobloc. Une première découpe selon un plan axial est réalisée de manière à former la fente longitudinale 8. Suite à la première découpe, les deux extrémités 5A, 5B du panneau acoustique 5 sont planes.
Ensuite, une deuxième découpe est réalisée de manière à retirer une portion L de la couche extérieure 6 de la deuxième extrémité 5B sans affecter la peau intérieure 7. Suite au retrait de la portion L de la couche extérieure 6, la peau intérieure 7 demeure en saillie tangentielle et forme la marche tangentielle 10 présentée précédemment. Dans cet exemple, une portion L de l'ordre de 10 mm est retirée à la couche extérieure 6 de la deuxième extrémité 5B du panneau acoustique S.
De préférence, la longueur de la portion L est réalisée de manière à retirer un nombre entier d'alvéoles de la couche externe 6 du panneau acoustique S. Dans cet exemple, une portion L correspondant à la longueur de deux alvéoles de la couche extérieure 6 ont été retirées. Suite aux découpes, les couche externes 6 des extrémités 5A, 5B sont séparées par la fente longitudinale 8.
Un tel procédé de fabrication d'un panneau acoustique 5 est simple à mettre en oeuvre et garantit une continuité de la peau intérieure 7 lors de son montage dans le carter de soufflante 1. En effet, le panneau acoustique 5 est obtenu à partir d'un panneau circonférentiel monobloc adapté parfaitement aux dimensions du carter de soufflante 1, aucune partie de la peau intérieure 7 n'ayant été retirée.
Une mise en oeuvre du procédé de montage du panneau acoustique 5 va être maintenant présentée. En référence à la figue 2, le procédé comporte une étape de rapprochement des extrémités en regard 5A, 5B de manière à diminuer le rayon de cylindre du panneau acoustique S. Au cours de cette étape, en référence à la figure 5, la première extrémité 5A du panneau acoustique 5 s'étend extérieurement à la marche tangentielle 10, de préférence, les couches extérieures 6 des extrémités 5A, 5B sont en contact de manière diminuer au maximum l'encombrement transversal du panneau acoustique S. Autrement dit, la peau intérieure 7 de la première extrémité 5A est superposée radialement avec la peau intérieure 7 de la deuxième extrémité 5B.
En référence à la figure 2, au cours de cette étape de rapprochement des extrémités en regard 5A, 5B, le rayon R1 du panneau acoustique 5 à l'état déployé diminue d'une valeur AR jusqu'à une valeur de rayon RO à l'état rapproché. La valeur AR constitue le jeu de montage. Pour paramétrer la valeur du jeu de montage AR, il suffit de régler la longueur L de la portion de la couche externe 6 à retirer à la deuxième extrémité 5B. En effet, le jeu de montage AR dépend de la longueur L par la relation suivante : AR 27c Grâce au jeu de montage AR, le panneau acoustique 5 est introduit dans le carter de soufflante 1 sans entrer en contact avec la surface intérieure du carter de soufflante 1 comme illustré à la figure 2. En référence à la figure 3, le procédé comporte une étape de déploiement des extrémités en regard 5A, 5B de manière à augmenter le rayon de cylindre du panneau acoustique 5 afin que sa surface extérieure épouse la surface intérieure du carter de soufflante 1. Au cours du déploiement, la peau intérieure 7 de la première extrémité 5A est alignée avec la peau intérieure 7 de la deuxième extrémité 5B, le rayon de cylindre du panneau acoustique 5 étant alors égal à R1. Autrement dit, les peaux intérieures 7 sont à la même distance radiale de l'axe de la turbomachine pour former un panneau acoustique 5 dont la surface intérieure est annulaire et continue.
Le procédé comporte en outre une étape de fixation du panneau acoustique 5 au carter de soufflante 1 par collage. De la colle peut être appliquée sur la surface intérieure du carter de soufflante 1 et/ou la surface extérieure du panneau acoustique S. En outre, l'application de colle peut être réalisée préalablement ou postérieurement à l'insertion du panneau acoustique 5 dans le carter de soufflante 1. Grâce au collage, il n'existe pas de moyens de fixation susceptibles de vibrer lors du fonctionnement de la turbomachine pour générer du bruit. De préférence, le procédé comporte une étape de remplissage de la fente 8 par des moyens de bouchage 9 après l'étape de déploiement. Dans cet exemple, les moyens de bouchage 9 se présentent sous la forme d'une mousse expansive mais il va de soi que d'autres moyens pourraient convenir. De manière préférée, l'étape de remplissage est réalisée au cours de l'étape de collage. Comme illustré à la figure 3 et à la figure 6, la mousse expansive est disposée radialement entre la marche tangentielle 10 et la surface intérieure du carter de soufflante 1 de manière à combler la portion L de la couche extérieure 6 qui a été retirée lors de la deuxième découpe. Ainsi, comme représenté sur la figure 6, la mousse expansive est située entre les couches extérieures 6 des extrémités 5A, 5B du panneau acoustique S.
La longueur de la portion L de la couche extérieure 6 pour former la fente longitudinale 8 résulte d'un compromis entre, d'une part, une efficacité acoustique exigeant une longueur réduite pour la fente longitudinale 8 et, d'autre part, une facilité de montage du panneau acoustique 5.
L'invention a été présentée pour un panneau acoustique cylindrique circonférentiel monobloc mais l'invention s'applique également à un panneau acoustique comportant une pluralité de modules acoustique reliés entre eux, chaque module acoustique formant un secteur cylindrique angulaire du panneau acoustique. Chaque secteur angulaire possède un faible encombrement ce qui facilite son montage dans le carter de la turbomachine. Chaque secteur angulaire comporte des moyens de liaison de manière à permettre sa coopération avec un secteur angulaire adjacent. L'invention a été présentée pour un carter de soufflante mais l'invention s'applique également à tout carter de turbomachine, par exemple, un carter d'échappement.15

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de montage d'un panneau acoustique cylindrique (5) sur la surface intérieure d'un carter annulaire (1) d'une turbomachine axiale, le panneau acoustique cylindrique (5) comportant au moins une fente longitudinale (8) de manière à définir deux extrémités en regard (5A, 5B), le procédé comprenant les étapes suivantes : une étape de rapprochement des extrémités en regard (5A, 5B) de manière à diminuer le rayon de cylindre du panneau acoustique (5) ; une étape d'insertion du panneau acoustique (5) dans le carter de soufflante (1) à l'état rapproché ; une étape de déploiement des extrémités en regard (5A, 5B) de manière à augmenter le rayon de cylindre du panneau acoustique (5) ; et une étape de fixation du panneau acoustique (5) au carter par collage.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape de remplissage de la fente (8) par des moyens de bouchage (9) après l'étape de déploiement.
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel, une deuxième extrémité (5B) du panneau acoustique (5) comportant une marche tangentielle (10), la première extrémité (5B) du panneau acoustique (5) s'étend extérieurement à ladite marche tangentielle (10) à l'état rapproché.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel, le panneau acoustique (5) comportant une couche extérieure (6) en nid d'abeille et une peau intérieure (7), les couches extérieures (6) des extrémités en regard (5A, 5B) du panneau acoustique (5) sont en contact à l'état rapproché. S. Ensemble d'un carter (1) d'une turbomachine axiale et d'un panneau acoustique (5) collé sur la surface intérieure dudit carter (1), le panneau acoustique (5) comportant au moins une fente longitudinale (8) de manière à définir deux extrémités en regard (5A, 5B) et des moyens de bouchage (9) de la fente longitudinale (8). 6. Ensemble selon la revendication 5, dans lequel, une deuxième extrémité (5B) du panneau acoustique (5) comportant une marche tangentielle (10), les moyens de bouchage (9) sont disposés rad ialement entre ladite marche et la surface intérieure du carter (1). 7. Ensemble selon la revendication 6, dans lequel, le panneau acoustique (5) comportant une couche extérieure en nid d'abeille (6) et une peau intérieure (7), la marche tangentielle (10) est formée dans la peau intérieure (7).408. Ensemble selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel, l'épaisseur radiale de la marche tangentielle (10) est de l'ordre de 1 mm à 2 mm. 9. Ensemble selon l'une des revendications 5 à 8 dans lequel le panneau acoustique (5) est une pièce annulaire. 10. Ensemble selon l'une des revendications 5 à 9, dans lequel les moyens de bouchage (9) se présentent sous la forme d'une mousse expansive.
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