La présente invention se rapporte à un panneau d'atténuation acoustique pour nacelle de moteur d'aéronef. L'utilisation de panneaux d'atténuation acoustique dans les nacelles de moteurs d'aéronefs pour réduire les émissions de bruit des 5 turboréacteurs, est connue de l'état de la technique. Ces panneaux d'atténuation acoustique présentent en général une structure sandwich comprenant une peau structurante, une structure alvéolaire du type nid d'abeille, et une couche résistive généralement formée par une peau perforée. 10 La réalisation de ces panneaux d'atténuation acoustique est coûteuse notamment du fait de la présence de la structure alvéolaire, et de la nécessité de fixer cette structure alvéolaire sur les peaux structurante et perforée. La présente invention a ainsi notamment pour but de fournir un 15 panneau d'atténuation acoustique d'une conception simplifiée par rapport à l'état de la technique, pouvant être fabriqué à moindre coût. On atteint ce but de l'invention avec un panneau d'atténuation acoustique pour nacelle de moteur d'aéronef comprenant une peau structurante et, comme matériau d'absorption acoustique, un matériau poreux 20 rapporté sur cette peau. Par matériau poreux , on entend, dans le cadre de la présente invention, un matériau ouvert (c'est-à-dire présentant de nombreuses cavités communicantes) se présentant sous forme de mousse, ou sous forme expansée, ou sous forme de feutre, ou sous forme d'un agrégat d'éléments de 25 petite taille tels que des billes. De par son caractère poreux, un tel matériau présente des bonnes propriétés d'atténuation acoustique. Un tel matériau, formé à partir de matières métalliques, polymères, céramiques ou composites disponibles sur le marché, présente en général un 30 prix de revient nettement inférieur à celui d'une structure alvéolaire, et sa mise en place sur la peau structurante est nettement plus simple. Dans certains cas, les panneaux d'atténuation acoustique doivent être conçus pour être installés en zone chaude de nacelle de turboréacteur d'aéronef, et notamment dans la partie aval de cette nacelle par laquelle sont 35 expulsés des gaz d'échappement dont la température est typiquement supérieure à 600 °C. The present invention relates to an acoustic attenuation panel for an aircraft engine nacelle. The use of sound attenuation panels in aircraft engine nacelles to reduce the noise emissions of turbojets is known from the state of the art. These acoustic attenuation panels generally have a sandwich structure comprising a structuring skin, a honeycomb-type honeycomb structure, and a resistive layer generally formed by a perforated skin. The realization of these sound attenuation panels is expensive especially because of the presence of the honeycomb structure, and the need to fix this alveolar structure on the structuring and perforated skins. The present invention is thus particularly intended to provide an acoustic attenuation panel of a simplified design compared to the state of the art, which can be manufactured cheaply. This object of the invention is achieved with an acoustic attenuation panel for an aircraft engine nacelle comprising a structuring skin and, as an acoustic absorption material, a porous material attached to this skin. By porous material is meant, in the context of the present invention, an open material (that is to say having many communicating cavities) in the form of foam, or in expanded form, or in the form of felt, or as an aggregate of small elements such as beads. Due to its porous nature, such a material has good acoustic attenuation properties. Such a material, formed from metallic materials, polymers, ceramics or composites available on the market, generally has a cost substantially lower than that of a honeycomb structure, and its placement on the structuring skin is clearly simpler. In some cases, the sound attenuation panels must be designed to be installed in the hot zone of the aircraft turbojet engine nacelle, and in particular in the downstream part of this nacelle through which expulsion of the exhaust gas, the temperature of which is typically greater than 600 ° C.
L'utilisation de panneaux d'atténuation acoustique dans cette zone d'échappement permet de réduire sensiblement les émissions sonores situées dans la plage des hautes fréquences. Pour ces applications particulières à haute température, on utilise en général des panneaux d'atténuation acoustique dont la peau structurante est formée par une tôle métallique, la structure alvéolaire est métallique, et la couche résistive est une tôle métallique perforée. La structure alvéolaire métallique est reliée par brasage (c'est-à-dire par soudage avec apport de matière) à la tôle métallique structurante et à 10 la tôle métallique perforée. L'utilisation d'alliages métalliques pour l'ensemble des éléments formant cette structure sandwich, et la mise en oeuvre d'un brasage pour les relier entre elles, sont particulièrement coûteuses. De plus, le panneau obtenu à partir de l'ensemble de ces éléments 15 métalliques est relativement lourd. La présente invention a donc aussi pour but plus particulier de fournir un panneau d'atténuation acoustique adapté pour être installé en zone chaude de nacelle, qui soit moins coûteux et lourd que ceux de la technique antérieure. 20 On atteint ce but plus particulier de l'invention avec un panneau acoustique du type susmentionné, remarquable en ce que ledit matériau poreux est adapté pour résister à des températures allant jusqu'à 1000 °C. La matière formant un tel matériau poreux pourra être choisie dans le groupe comprenant les matières métalliques ou céramiques. 25 Une matière céramique poreuse particulièrement adaptée pourra être la mousse de carbone. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles du panneau d'atténuation acoustique selon l'invention : - ledit matériau poreux est collé à ladite peau structurante : il s'agit 30 là d'un moyen très simple de fixation du matériau poreux sur la peau structurante ; - des raidisseurs sont fixés sur ladite peau structurante : ces raidisseurs permettent de donner au panneau une rigidité comparable à celle qui est procurée pas la structure alvéolaire des panneaux de la technique 35 antérieure ; - une couche résistive est rapporté(e) sur les raidisseurs : cette couche résistive permettent notamment de protéger le matériau poreux vis-à-vis des impacts ; - cette couche résistive est formée par un grillage ou par une peau 5 perforée, ou par une combinaison de ces deux éléments ; - ladite peau structurante et/ou lesdits raidisseurs et/ou ladite peau perforée et/ou ladite couche résistive sont formés dans des matériaux choisis dans le groupe comprenant les alliages métalliques, les céramiques, les composites à matrice métallique, les composites à matrice céramique : le choix 10 de ces matériaux est lié aux contraintes de poids et de température et aux sollicitations mécaniques auxquelles doivent être soumis les panneaux acoustiques. La présente invention se rapporte également à une nacelle de moteur d'aéronef, remarquable en ce qu'elle est équipée d'au moins un 15 panneau d'atténuation acoustique conforme à ce qui précède. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen de l'unique figure ci-annexée, représentant de manière schématique un mode de réalisation d'un panneau acoustique selon l'invention. 20 Comme on peut le voir sur cette figure, ce panneau acoustique comporte, du côté opposé à l'origine de l'excitation sonore, une peau structurante 1, formée dans une tôle. Sur cette peau structurante 1 sont rapportés une pluralité de raidisseurs 3, pouvant être formés par exemple par des longerons présentant 25 une section en i, disposés parallèlement les uns aux autres. Entre ces raidisseurs 3 est disposé un matériau poreux 5 c'est-à-dire un matériau présentant une structure ouverte apte à absorber l'énergie des ondes acoustiques. Ce matériau poreux, qui peut se présenter sous forme de mousse, 30 ou sous forme expansée, ou sous forme de feutre, ou sous forme d'un agrégat d'éléments de petite taille tels que des billes, peut être fixé par collage sur la peau structurante 1. Une couche résistive 7, formée par une tôle perforée ou par un grillage, ou encore par une combinaison de ces deux éléments, peut être 35 rapportée sur les raidisseurs 3, de manière à encapsuler le matériau poreux 5. The use of acoustic attenuation panels in this exhaust zone substantially reduces noise emissions in the high frequency range. For these particular high-temperature applications, acoustic attenuation panels are generally used, the structuring skin of which is formed by a metal sheet, the honeycomb structure is metallic, and the resistive layer is a perforated metal sheet. The metal honeycomb structure is soldered (ie, by material-fed welding) to the structuring metal sheet and the perforated metal sheet. The use of metal alloys for all the elements forming this sandwich structure, and the implementation of soldering to connect them together, are particularly expensive. In addition, the panel obtained from all these metal elements is relatively heavy. The present invention therefore also has the more particular object of providing an acoustic attenuation panel adapted to be installed in a nacelle hot zone, which is less expensive and heavy than those of the prior art. This more particular object of the invention is achieved with an acoustic panel of the aforementioned type, remarkable in that said porous material is adapted to withstand temperatures up to 1000 ° C. The material forming such a porous material may be selected from the group comprising metallic or ceramic materials. A particularly suitable porous ceramic material may be carbon foam. According to other optional features of the acoustic attenuation panel according to the invention: said porous material is bonded to said structuring skin: this is a very simple means of fixing the porous material to the structuring skin; stiffeners are fixed on said structuring skin: these stiffeners make it possible to give the panel a rigidity comparable to that which is not provided by the honeycomb structure of the panels of the prior art; - A resistive layer is reported (e) on the stiffeners: this resistive layer in particular to protect the porous material vis-à-vis impacts; this resistive layer is formed by a grid or by a perforated skin, or by a combination of these two elements; said structuring skin and / or said stiffeners and / or said perforated skin and / or said resistive layer are formed in materials selected from the group consisting of metal alloys, ceramics, metal matrix composites, ceramic matrix composites: the choice of these materials is related to the constraints of weight and temperature and the mechanical stresses to which the acoustic panels must be subjected. The present invention also relates to an aircraft engine nacelle, remarkable in that it is equipped with at least one acoustic attenuation panel in accordance with the foregoing. Other features and advantages of the present invention will emerge in the light of the following description, and on examining the single figure appended hereto, schematically showing an embodiment of an acoustic panel according to FIG. 'invention. As can be seen in this figure, this acoustic panel comprises, on the opposite side to the origin of the sound excitation, a structuring skin 1, formed in a sheet. On this structuring skin 1 are reported a plurality of stiffeners 3, which can be formed for example by longitudinal members having a section i, arranged parallel to each other. Between these stiffeners 3 is disposed a porous material 5 that is to say a material having an open structure capable of absorbing the energy of the acoustic waves. This porous material, which may be in the form of foam, or in foamed form, or in the form of felt, or in the form of an aggregate of small elements such as balls, may be fixed by gluing on the structuring skin 1. A resistive layer 7, formed by a perforated plate or mesh, or by a combination of these two elements, can be attached to the stiffeners 3, so as to encapsulate the porous material 5.
Les raidisseurs 3 peuvent être fixés sur la peau structurante 1 par brasage ou rivetage. La couche résistive 7 peut être fixée sur les raidisseurs 3 par collage, brasage ou soudage. The stiffeners 3 can be fixed on the structuring skin 1 by brazing or riveting. The resistive layer 7 can be fixed on the stiffeners 3 by gluing, brazing or welding.
Comme indiqué précédemment, le matériau poreux 5 peut être formé à partir de matières métalliques, polymères, céramiques ou composites, disponibles sur le marché. Dans le cas particulier où le panneau d'atténuation acoustique est destiné à être installé dans des zones de haute température d'une nacelle d'aéronef (notamment dans la zone d'expulsion des gaz d'échappement du turboréacteur), on prévoit que le matériau poreux 5 est formé dans une matière pouvant résister jusqu'à des températures de l'ordre de 1000°C. Dans ce cas particulier, on choisira le matériau poreux préférentiellement parmi les matériaux métalliques ou céramiques. As previously indicated, the porous material can be formed from commercially available metallic, polymeric, ceramic or composite materials. In the particular case where the acoustic attenuation panel is intended to be installed in high temperature areas of an aircraft nacelle (particularly in the turbojet engine exhaust zone), it is expected that the Porous material 5 is formed of a material which can withstand up to temperatures of the order of 1000 ° C. In this particular case, the porous material will be chosen preferentially from metallic or ceramic materials.
Un matériau céramique poreux particulièrement adapté pourra être la mousse de carbone. Concernant les matériaux utilisés pour les autres éléments du panneau d'atténuation acoustique, à savoir la peau structurante 1, les raidisseurs 3 et la couche résistive 7, le choix sera effectué en fonction des contraintes de poids, de température et de sollicitation mécanique. Comme indiqué précédemment, ces matériaux pourront être choisis parmi des alliages métalliques, les céramiques, les composites à matrice métallique (CMM) et les composites à matrice céramique (CMC). Le mode de fonctionnement des avantages du panneau d'atténuation acoustique qui vient d'être décrit résultent directement des explications qui précèdent. La peau structurante 1 est fixée contre une paroi d'un élément de nacelle, telle qu'une tuyère d'éjection des gaz d'échappement. La couche résistive 7 se trouve de la sorte exposée à l'excitation 30 sonore dont on cherche à réduire l'intensité. Les ondes acoustiques émises par cette source sonore traversent la couche résistive 7 et pénètrent à l'intérieur des cavités du matériau poreux 5, ce qui entraîne la réduction de l'énergie de ces ondes acoustiques. Plusieurs panneaux analogues à celui représenté sur la figure ci- 35 jointe peuvent être assemblés bord à bord de manière à recouvrir la surface souhaitée. A particularly suitable porous ceramic material may be carbon foam. Regarding the materials used for the other elements of the acoustic attenuation panel, namely the structuring skin 1, the stiffeners 3 and the resistive layer 7, the choice will be made according to the constraints of weight, temperature and mechanical stress. As indicated above, these materials may be selected from metal alloys, ceramics, metal matrix composites (CMMs) and ceramic matrix composites (CMCs). The mode of operation of the benefits of the sound attenuation panel just described result directly from the foregoing explanations. The structuring skin 1 is fixed against a wall of a nacelle element, such as an exhaust gas ejection nozzle. The resistive layer 7 is in this way exposed to the sound excitation whose intensity is to be reduced. The acoustic waves emitted by this sound source pass through the resistive layer 7 and penetrate inside the cavities of the porous material 5, which causes the reduction of the energy of these acoustic waves. Several panels similar to that shown in the accompanying figure may be joined edge to edge to cover the desired surface.
On comprend que la mise en oeuvre du matériau poreux 5 entre les peaux structurantes 1 et perforée 7, est nettement plus simple et donc moins coûteuse que la mise en oeuvre d'une structure alvéolaire. Ceci est particulièrement vrai dans le cas d'un panneau d'atténuation acoustique destiné à être employé dans une zone de haute température : là où il fallait utiliser une structure alvéolaire métallique fixée par brasage sur une peau structurante et une couche résistive métallique, une simple mise en place du matériau poreux 5 entre ces deux peaux permet d'atteindre le résultat souhaité. It is understood that the implementation of the porous material 5 between the structuring skins 1 and perforated 7, is much simpler and therefore less expensive than the implementation of a honeycomb structure. This is particularly true in the case of an acoustic attenuation panel intended to be used in a high temperature zone: where it was necessary to use a metallic honeycomb structure fixed by brazing on a structuring skin and a metallic resistive layer, a simple placement of the porous material between these two skins achieves the desired result.
On notera de plus que l'utilisation d'un matériau poreux 5 qui se trouve couramment sur le marché, permet en soi de réduire les coûts de fabrication par rapport à l'utilisation d'une structure alvéolaire du type nid d'abeilles. On notera également que le recours à un matériau poreux permet en général d'obtenir une réduction substantielle du poids par rapport à l'utilisation d'une structure alvéolaire, notamment lorsque cette dernière est métallique pour les applications à haute température. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. It should further be noted that the use of a porous material which is currently on the market, in itself reduces the manufacturing costs compared with the use of honeycomb honeycomb structure. It should also be noted that the use of a porous material generally makes it possible to obtain a substantial reduction in weight compared to the use of a honeycomb structure, especially when the latter is metallic for high temperature applications. Of course, the invention is not limited to the embodiment just described.
C'est ainsi par exemple que l'on pourrait envisager une structure extrêmement simplifiée, ne comprenant ni raidisseurs 3 ni couche résistive 7 : une telle structure serait donc formée uniquement par le collage d'une couche de matériau poreux 5 sur la peau structurante 1. Dans un autre monde de réalisation simplifiée, on pourrait prévoir la présence de raidisseurs 3 sans couche résistive 7 : une telle structure serait donc formée uniquement par la peau structurante 1 sur laquelle seraient rapportés les raidisseurs 3 et entre lesquels seraient disposées des bandes de matériau poreux 5 fixées par collage sur la peau 1. On notera toutefois que ces structures simplifiées ne 30 bénéficieraient pas de la fonction de protection vis-à-vis des impacts mécaniques, procurée par la couche résistive 7. For example, it is possible to envisage an extremely simplified structure, comprising neither stiffeners 3 nor resistive layer 7: such a structure would therefore be formed solely by bonding a layer of porous material 5 to the structuring skin 1 In another simplified embodiment of the world, provision could be made for the presence of stiffeners 3 without a resistive layer 7: such a structure would therefore be formed solely by the structuring skin 1 on which the stiffeners 3 would be attached and between which strips of material would be arranged. However, it should be noted that these simplified structures do not benefit from the protection function with respect to mechanical impacts, provided by the resistive layer 7.