Analyse vibro-acoustique des structures sandwich en NIDA micro-perforées utilisées dans le spatial

Vibro-acoustic analysis of micro-perforated composite structures used in space craft industry

¹ Laboratoire d'ingénierie des systèmes mécaniques et des matériaux (LISMMA), SUPMECA Paris, 3 rue Fernand Hainaut, 93407 Saint-Ouen Cedex, France
² ALTRAN AIT, 2 rue Paul Vaillant Couturier, 92300 Levallois-Perret, France

Auteur de correspondance : abderrazak.omrani@supmeca.fr

Reçu : 30 Septembre 2008
Accepté : 18 Décembre 2008

Résumé

Les antennes paraboliques ultra légères des satellites de télécommunication, sont fabriquées en matériaux composites à partir de coques multicouches très minces obtenues par tissage. Pendant la première phase de vol du lanceur, lors de la traversée des premières couches atmosphériques, les excitations vibro-acoustiques dues au système de propulsion et aux forces aérodynamiques sont les plus critiques. La charge acoustique de type aléatoire induite sur la structure de l'antenne, devient alors très importante et peut provoquer des dommages aux structures et aux équipements. Pour réduire les charges acoustiques, les concepteurs utilisent des coques micro-perforées pour permettre à la structure de "respirer" et de réduire ainsi la charge acoustique. Le dimensionnement et l'optimisation de ces structures nécessitent des outils de calcul numérique. La prise en compte de la perforation du matériau pour le calcul de la charge induite par l'excitation acoustique aléatoire n'est pas classique. L'objet de cette étude est de proposer un modèle d'impédance locale représentatif de la micro-perforation pouvant être utilisé dans un code de calcul vibro-acoustique.

Abstract

In tele-communication satellite, the light weight parabolic reflectors are made with multi layered composite materials. During the lift off of the launcher and the first stage of the flight, the vibro-acoustic excitations due to the thrust system and to the aerodynamic forces are the most critical. The random acoustic load applied on the antenna structure becomes very important and can cause damage to the structure and their equipments. To reduce the acoustic loads, micro perforated thin shell structures are used in order to reduce the acoustic load applied to the structure. CAD and numerical software tools are needed to design and optimise such structure. The computation of the acoustic load induced by a diffuse field on a micro perforated structure is not classical. The aim of this study is to develop a numerical local impedance model to represent the effect of the perforation to be used within vibro-acoustic software.