Des nouvelles techniques de laboratoire pour des avions plus silencieux

Les nuisances sonores causées par les avions perturbent le sommeil des gens et affectent leur santé. Une équipe de l'UE contribue à apporter des solutions à ce problème.


Les nuisances sonores causées par les avions peuvent poser un grave problème environnemental. Elles touchent particulièrement les personnes qui vivent près des aéroports. Parmi les effets majeurs figurent les troubles du sommeil. Ceux-ci entraînent de nombreux ennuis de santé, en particulier des problèmes cardiovasculaires. Les personnes privées de sommeil ont généralement aussi des difficultés à se concentrer, ce qui, pour les étudiants, peut provoquer des troubles et des handicaps en matière d'apprentissage. Bien que certains aéroports appliquent des couvre-feux, les plages horaires couvertes sont très courtes. Le bruit diurne peut également être stressant et causer d'autres problèmes de santé.

Ajoutons par ailleurs que le problème ne cesse de s'aggraver. Le trafic aérien augmente en effet de 4,3 % par an. La demande devrait continuer à s'accroître jusqu'en 2038 au moins, mais les préoccupations relatives à la pollution sonore menacent cette expansion. Ainsi, même si les avions sont 75 % plus silencieux aujourd'hui qu'il y a 30 ans, l'industrie a besoin d'aéronefs encore plus silencieux. L'UE a fixé en la matière des lignes directrices à atteindre d'ici 2050.

Nouvelles techniques et nouveaux modèles

Le projet IMAGE, financé par l'UE, a examiné les méthodes qui permettraient d'atteindre cette réduction. Les chercheurs ont d'abord développé de nouvelles méthodes expérimentales et informatiques. En les appliquant, l'équipe a ensuite étudié la physique fondamentale des deux principaux types de bruit des avions. Le bruit des moteurs atteint son niveau le plus important au décollage, tandis que le bruit aérodynamique est surtout produit à l'atterrissage (et résulte des turbulences créées par le frottement dans l'air des volets des ailes et des trains d'atterrissage). L'équipe a également étudié les mécanismes et stratégies possibles en matière de contrôle du bruit et s'est concentrée sur trois technologies aéronautiques. Le projet a permis de développer la maturité des technologies. IMAGE s'inscrit dans le cadre d'un programme européen plus vaste de projets de coopération avec des partenaires chinois dans le domaine de l'aéronautique.

Le projet a produit six résultats principaux. Tout d'abord, une amélioration des techniques de mesure du bruit acoustique. L'une de ces méthodes concerne les doublures acoustiques, en l'occurrence les revêtements poreux placés autour des conduits de ventilation des moteurs.

Les améliorations apportées aux méthodes de calcul ont consisté en des modèles mathématiques pour l'étude de la dynamique des fluides et de l'aéroacoustique (CFD/CAA). "Ces méthodes peuvent appuyer la conception aérodynamique et aéroacoustique industrielle et le diagnostic des problèmes", explique le coordinateur du projet, Shia-Hui Peng.

Conception améliorée

Les chercheurs ont appliqué les nouvelles techniques de mesure et méthodes de calcul pour prévoir les effets des changements apportés à la conception des composants des moteurs et des cellules. Parmi les composants figuraient des doublures acoustiques, des actionneurs à plasma (décharges électriques avec flux d'air ionisé pour contrôler la génération de bruit due à la séparation des flux) et des écrans anti-turbulence (grilles métalliques qui éliminent les turbulences, une source majeure de bruit). Des écrans anti-turbulence de conception nouvelle ont permis une réduction de 3-4 dB, tandis que les doublures acoustiques améliorées ont fait baisser les nuisances sonores de 5-6 dB. "Nous avons bon espoir que nos doublures acoustiques supprimeront les émissions sonores liées à l'admission et à l'échappement des moteurs", ajoute M. Peng.

La vérification des concepts de configuration à faible bruit des ventilateurs et des ailes et l'essai d'interaction entre le moteur et les ailes constituent un autre résultat. Le projet a également permis d'établir une base de données de configurations de cas d'essai, avec et sans actionneurs de contrôle du bruit, pour la validation CFD/CAA et qui est en outre destinée à être utilisée par de futurs projets de recherche de l'UE. L'équipe a fourni un ensemble de directives relatives aux meilleures pratiques concernant l'utilisation des méthodes CFD/CAA et le déploiement des technologies de contrôle du bruit. Enfin, l'évaluation technique des technologies par le groupe illustre l'état de préparation et le potentiel d'utilisation industrielle respectifs dans chaque cas.

IMAGE s'est achevé à la mi‑2019. Certains partenaires ont rejoint de nouveaux projets de l'UE, dans lesquels ils utiliseront et étendront les méthodes développées dans le cadre du projet IMAGE. D'autres partenaires ont également lancé leurs propres partenariats bilatéraux.

L'industrie n'exploite pas encore d'avions de ligne super silencieux. La recherche fondamentale menée dans le cadre du projet IMAGE les rapproche toutefois un peu plus de cette réalité.


Pour plus d'information voir: https://cordis.europa.eu/article/id/413248-new-lab-techniques-making-aircraft-quieter/fr