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Spécial « INFRASONS »
Étude et réalisation d’une cabine de simulation
pour l’évaluation psychoacoustique de la gêne
induite au sol par un bang supersonique
Guy Rabau, Philippe Herzog, Sabine Meunier
LMA-CNRS,
UPR 7051 Aix-Marseille Université, Centrale Marseille
31, chemin J. Aiguier
13402 Marseille CEDEX 20
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Résumé
Le vol d’un avion à vitesse supersonique engendre au sol une onde de choc acoustique
que l’on appelle bang supersonique. Il s’agit d’un son impulsionnel dont la signature
temporelle est particulière (onde en «N» ou en «U»). Sa pression acoustique maximale
est de l’ordre de 120 Pa avec un spectre particulièrement important dans les très
basses fréquences (entre 1 et 30 Hz). De plus, son signal temporel comporte
plusieurs fronts assez raides (temps de transition de l’ordre de 1 à 10 ms).
Il apparaît que cette onde provoque une gêne importante sur tout son passage.
On sait que la sonie, c’est-à-dire l’intensité du son telle qu’on la perçoit, est le
paramètre principal intervenant dans la sensation de gêne due à une source sonore.
Mieux connaître la sonie des bangs supersoniques nous conduira à mieux évaluer la
gêne causée par de telles sources de bruit.
Notre étude a pour but de reproduire en laboratoire la variabilité du bang au sol
sous l’effet de sa propagation à travers la couche limite atmosphérique turbulente
afin d’en estimer la gêne par une étude psychoacoustique. La première étape
consiste à générer de façon expérimentale, à l’intérieur d’une cabine de simulation,
différents signaux représentatifs de la variabilité du bang supersonique. Ceci est
difficile en champ libre, aussi nous avons choisi de limiter le volume d’écoute à une
cabine de dimensions réduites (L x l x h = 3 m x 2 m x 2 m) mais suffisantes pour
accueillir confortablement une personne. Cette cabine est équipée d’un système de
reproduction bi-canal, qui traite différemment deux bandes de fréquences :
en dessous de 200 Hz et de 200 Hz à 20 000 Hz. Les signaux restitués sont tout
à fait conformes à ceux que l’on pourrait entendre en extérieur. Le premier résultat
de cette étude a confirmé que les bangs supersoniques sont peu gênants lorsqu’ils
sont entendus à l’extérieur. Seul un effet de sursaut est constaté. Ensuite les tests
perceptifs menés sur ces différents bangs générés ont montré que la gêne comme
la sonie augmentent quand le niveau crête augmente, et que la durée interpic ou
le temps de montée diminuent. Un modèle est proposé prenant en compte ces 3
principaux paramètres physiques du signal d’un bang supersonique.
Abstract
The aim of our work is to study loudness and annoyance of sonic boom. For that a
specific listening tool must be designed. This is necessary because most of the power
of the sonic boom is at very low frequencies, around 3Hz. Such low frequencies are
perceived by the whole human body, then to assess the annoyance of sonic booms
through listening tests requires to immerse the listener in a field as close as possible to
the field in actual situations. Conversely, the strong transients existing in sonic booms
lead to a significant spectrum content at higher frequencies. Together, these two
aspects put a very high stress on the reproduction system, which has to reproduce the
test signals with a high fidelity from very low to high frequencies. The design of this tool
is made of a closed cabin which walls recovered with absorbing materials, so it can be
considered as almost semi-anechoic at high frequencies. At lower frequencies, a multi-
channel loudspeaker system generates a high volumic velocity by driving loudspeakers
mounted in the walls of the closed volume, leading to a high pressure down to very low
frequencies. Performances of the simulation has been checked through measurements
and psychoacoustic tests.
