Version HTML de base
28
Spécial “ Acoustics’08 ”
Acoustique
&
Techniques n° 53
L’acoustique en aéronautique
en compte les caractéristiques spécifiques des concepts
de motorisation futurs (Très Grand Taux de Dilution) à
consommation et émissions polluantes réduites. Ce type
de moteurs nécessitant des nacelles plus courtes et plus
minces, fera état d’une contribution prépondérante du bruit
de soufflante à régimes partiel et maximal, accompagnée
de fréquences d’émission plus basses.
En regard, il faudra conserver des atténuations importantes
malgré des surfaces réduites, atténuer en basse fréquence
avec un encombrement minimal, couvrir une large bande
de fréquence avec une efficacité maximale sur les raies et
assurer avec le même dispositif une atténuation optimale
à l’approche et au décollage.
Il convient également de mettre en avant la nécessité de
considérer globalement, et dès les phases d’avant-projet,
l’optimisation des ensembles propulsifs futurs vis-à-vis des
contraintes environnementales (Bruit, CO
2
, NO
x
). Cette
démarche, qui fait désormais partie intégrante des pratiques
des constructeurs, permettra de bénéficier pleinement
des gains attendus des programmes de recherches
technologiques en cours.
Développement des nouvelles technologies
Les travaux prioritaires sur
les technologies de réduction
de bruit des moteurs
, concernent le développement
et la mise en place de méthodologies de conception
aéroacoustique des soufflantes (aubes fixes et mobiles)
dans le but de réduire à la source les émissions de
fréquences discrètes, puis à terme, de bruit large bande.
Cette approche requiert l’utilisation combinée de méthodes
aérodynamiques et de méthodes de prévision basées sur
la modélisation physique des mécanismes générateurs de
bruit. Par ailleurs, un certain nombre de systèmes novateurs
sont explorés, comme le concept de stator actif.
Une évolution significative
des
systèmes réducteurs
de bruit implantés dans les nacelles
est également
à l’ordre du jour. Les nouvelles technologies envisagées
correspondent à l’amélioration des traitements passifs
actuels ainsi qu’à l’application à des degrés divers des
techniques actives (adaptation d’impédance ou contrôle
actif). Elles répondent en particulier aux besoins futurs
d’efficacité optimale indépendante des surfaces disponibles
et des conditions de fonctionnement. Une réduction
supplémentaire du bruit de soufflante, d’une part, et du
bruit de jet, d’autre part, est attendue des différentes études
consacrées aux concepts de nacelles «3D» (entrée d’air
biseautée, tuyères cannelées…). Enfin, la réduction du
bruit de combustion sera obtenue par le développement
de nouveaux matériaux absorbants à même de résister
aux températures élevées et implantés dans les différents
éléments du système d’éjection primaire.
Des
solutions de réduction du bruit aérodynamique
avion
sont en cours de développement principalement
pour les trains d’atterrissage et les hypersustentateurs.
Cet axe de travail consiste à évaluer l’impact de ces
systèmes de réduction de bruit sur le niveau de bruit total
en approche, et à valider les gains obtenus par des essais
en vol (démonstrateur). On vise également à acquérir une
connaissance détaillée de la localisation des sources de bruit
aérodynamique sur un avion complet et des mécanismes
de génération qui les régissent.
Les solutions et concepts industriels mentionnés plus haut
s’appuient sur un certain nombre de travaux fondamentaux
à caractère transversal, comme ceux mentionnés ci-
dessous :
- Modélisation physique et outils numériques
En marge de l’expérimentation, qui continue à jouer un
rôle de premier plan grâce à sa capacité à fournir des
informations sur les systèmes les plus complexes, la
modélisation numérique prend une part croissante dans
le cycle de production aéronautique pour la prévision des
bruits externe et interne, et cela dès les premiers stades
de conception.
Les défis auxquels la modélisation numérique en
aéroacoustique doit faire face sont nombreux et souvent
spécifiques par rapport au développement de la mécanique
des fluides numériques. Du point de vue de l’industriel, la
démarche vise plus généralement 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 numériques complexes
dont le développement est relativement récent et qui doivent
s’affirmer dans l’avenir. L’évaluation des performances des
outils de simulation existants ou futurs par le biais des
benchmarks expérimentaux et numériques est capitale
pour accompagner le développement des innovations
technologiques.
- Technologies actives
Les techniques dites actives, qui font appel à des sources
auxiliaires pour combattre le bruit émis, constituent une
voie prometteuse pour repousser les limites du compromis
entre performances et bruit produit, d’autant plus que
toutes les sources de bruit aéroacoustiques (soufflante, jet,
combustion, gouvernes...) sont susceptibles d’être traitées
par de telles techniques.
Plusieurs concepts sont actuellement à l’étude. Ces solutions
sont basées sur des techniques d’anti-bruit (annulation par
mise en opposition de phase de deux bruits identiques) et
de contrôle des écoulements, visent à assurer une réduction
maximale du bruit en s’adaptant aux conditions de vol.
L’intégration des sources auxiliaires dans les composants
de l’ensemble propulsif reste un axe de travail essentiel.
- Matériaux
Pour optimiser finement les traitements acoustiques, la
compréhension détaillée des mécanismes d’absorption
et de leur interaction avec l’écoulement aérodynamique
notamment aux forts niveaux reste à améliorer. Deux axes de
développement sont ici envisagés : d’une part, l’optimisation
des répartitions d’impédances dans une manche à air ou
dans un conduit en vue de limiter le bruit rayonné et d’autre
part, la mise au point de modèles théoriques rendant compte
du couplage des mécanismes d’absorption avec la couche
limite aérodynamique.