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Actual i tés
Acoustique
&
Techniques n° 41
TRANSPORTS
Contre le bruit des aéroports
Six grands acteurs de la recherche et
de l’industrie aéronautique, soutenus par
la Direction Générale de l’Aviation Civile,
se mobilisent pour mieux répondre aux
exigences des riverains d’aéroports face au
développement du trafic aérien.
Les présidents et directeurs généraux
d’Airbus France, du CNRS, de Dassault
aviation, d’Eurocopter, de l’Onera et
de la Snecma ont signé le 1
er
avril
2005 la convention IROQUA (Initiative
de Recherche pour l’Optimisation de
l’acoustiQUe Aéronautique).
Cette convention qui fédère les efforts
des principaux acteurs français de la
recherche et de l’industrie aéronautiques
a pour but de mettre en commun et
d’assurer la complémentarité des travaux
réalisés en France pour réduire le bruit
des avions.
Les propositions faites par la structure
de réflexion européenne ACARE (Advisory
Council for Aeronautics Research in
Europe) illustrent l’importance des défis
technologies à venir dans le domaine de
l’aviation :
- satisfaire les aspirations des riverains
à une amélioration des conditions de vie
autour des aéroports ;
- favoriser en parallèle le développement
durable du transport aérien sans impact
négatif sur l’environnement.
Dans ce but, des objectifs clairs ont été
exprimés à l’horizon 2020:
- réduire le bruit perçu de 10 dB par
opération ;
- contenir les nuisances sonores dans le
périmètre de l’aéroport
- réduire de 50 % la surface d’exposition
au brui t par opérat ion pour les
hélicoptères.
La complexité du problème justifie
une approche globale et concertée
des différents acteurs qui permette
de combiner les efforts de recherche
portant sur :
- Les technologies de réduction du bruit
- Le développement de procédures
opérationnelles à moindre bruit,
- Les moyens d’évaluation de l’impact sur
l’environnement.
Sur le plan technique, IROQUA se présente
comme un projet visant à renforcer les
capacités de recherche en soutien de
futures applications industrielles par une
action centrées sur les grands domaines
suivants :
- Modél isat ion physique et out i ls
numériques
- Innovation dans les matériaux et
structures
- Innovation dans les technologies
actives
- Comparaison et val idat ion par
l’expérience
- Intégration des techniques de réduction
du bruit
1. Modélisation physique et outils
numériques
Les perturbations acoustiques se
propageant depuis un aéronef jusqu’à
un observateur au sol sont solutions des
équations de la mécanique des fluides.
Cependant, la simulation numérique,
par méthodes discrétisées, de la
génération de ces perturbations et de
leur propagation jusqu’à l’observateur
en champ lointain est souvent difficile
en pratique car elle met en jeu une
grande variété d’échelles temporelles
et spatiales, conduisant à des besoins
très importants en capacité de calcul.
Le calcul acoustique direct, qui permet
d’obtenir simultanément les champs
aérodynamiques et acoustiques, reste
dont limité à des écoulements simples
de type écoulement cisaillé libre.
L’aéroacoustique numérique emploie
donc généralement des approches
hybrides combinant la résolution
des équations d’Euler ou de Navier-
Stokes pour prévoir la production des
perturbations ainsi que leur propagation
en écoulement inhomogène jusqu’aux
régions d’écoulement homogène où une
continuation du calcul peut alors être
effectuée par des méthodes intégrales.
Les formulations de Lighthill et de Fowcs-
Williams & Hawkings sont certainement
parmi les méthodes les plus utilisées
actuellement. La propagation des ondes
acoustiques au sein des écoulements
inhomogènes constitue également
un problème difficile, qui nécessite
la résolution des équations d’Euler,
éventuellement linéarisées, par des
schémas aux différences finies d’ordre
élevé ou des méthodes par éléments
finis. Ces méthodes sont de plus en plus
appliquées avec succès à des simulations
de bruit de rotor d’hélicoptère, de bruit de
jet ou de bruit de voilure d’avion. Outre
les perspectives industrielles qu’elles
laissent entrevoir, elles permettent d’ores
et déjà d’affiner notre compréhension
des mécanismes aéroacoustiques
générateurs de bruit aérodynamique,
a i ns i que des phénomènes de
propagation acoustique dans des milieux
complexes.
Enf i n, d ’ aut res st ratégi es sont
actuel lement étudiées comme le
couplage de codes de type BEM avec
des calculs stationnaires par exemple
pour traiter des problèmes de diffraction.
Leurs applications en aéronautique
doivent aussi être envisagées.
Du point de vue de l’industriel, la démarche
vise à améliorer en qualité comme en
délai, la phase de développement d’un
produit, notamment en remplaçant au
maximum les expérimentations longues
et coûteuses par des simulations
numériques souples, économiques et
précises. Cette ambition nécessite des
outils complexes. Leur développement
est relativement récent et ces outils
numériques doivent s’affirmer dans
l’avenir. En attendant cette maturité
qui leur permettra de s’ intégrer
systématiquement dans les cycles de
production, les constructeurs expriment
le besoin de disposer également de
modèles semi -empiriques, moins
sophistiqués, mais immédiatement
disponibles dès le stade des avant-
projets.
L’initiative IROQUA propose de fédérer
les activités des équipes de recherche
en aéroacoustique numérique en France,
notamment pour les rendre plus efficaces
vis à vis de la concurrence. Cette action
concerne à la fois les projets nationaux et
la participation des laboratoires français
aux actions entreprises dans le cadre
de projets européens. Les activités
visées regroupent le développement de
stratégies de calcul et leur mise en oeuvre
à partir de codes de calculs établis.
Contacts :
Christophe Bailly : christophe.bailly@ec-lyon.fr
Eric Manoha : eric.manoha@onera.fr