Réduire les nuisances sonores grâce à des micro-résonateurs
Publié par Redbran le 30/03/2019 à 14:00
Source: CNRS INSIS
Les vibrations dans le fuselage des avions sont une source de nuisances sonores pour les passagers. Une équipe du Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes, en coopération avec l'université de Sherbrooke (Canada), propose un traitement à base de microrésonateurs pour supprimer certaines fréquences acoustiques irritantes. D'autres applications sont possibles, notamment dans l'automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence....) et le ferroviaire. Ces résultats sont publiés en couverture de The Journal of the Acoustical Society of America.


© LTDS
Photo d'un fuselage (Le fuselage désigne l'enveloppe d'un avion qui reçoit généralement la charge transportée, ainsi que l'équipage. Le fuselage d'un avion supporte la voilure et l'empennage (pour la stabilité).) de jet Bombardier équipé d'un traitement multi-résonant consistant en environ 250 micro-résonateurs distribués à masses variables. Combiné à une couche d'isolant (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes. On distingue : les isolants électriques, les isolants thermiques, les isolants phoniques et les...) en mélamine, le traitement permet d'augmenter significativement les pertes par transmission acoustique (L’acoustique est une branche de la physique dont l’objet est l’étude des sons et des ondes mécaniques. Elle fait appel aux phénomènes ondulatoires et à la mécanique vibratoire.) sur la plage (La Plage est un film anglo-américain réalisé par Danny Boyle en 2000 et adapté du roman The Beach d'Alex Garland) de fréquences critique de 630-670 Hz.

Les structures allégées utilisées pour fabriquer les fuselages des avions assurent leur tenue mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission,...) tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en participant à la réduction du poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du...) des appareils. Mais ces panneaux ont un inconvénient: ils sont la source de vibrations et de nuisances sonores, qui ne sont que partiellement traitées par les mousses isolantes traditionnelles. C'est notamment le cas des structures cylindriques, qui présentent une fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité...) spécifique, dite "fréquence d'anneau", qui se situe habituellement dans la gamme 400Hz-800Hz. Des chercheurs du Laboratoire de tribologie et dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) des systèmes (LTDS, CNRS/Ecole Centrale de Lyon), en collaboration avec le Groupe d'acoustique de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et...) de Sherbrooke (Canada), ont mis au point (Graphie) une solution à base de microrésonateurs, qui permet un traitement acoustique "sur-mesure" des panneaux, avec un encombrement négligeable et une faible masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) ajoutée.

Pour supprimer cette fréquence d'anneau, les chercheurs, en se fondant sur la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur...) des oscillateurs harmoniques et sur les connaissances plus récentes acquises sur les métamatériaux, ont eu l'idée de répartir des micro-résonateurs sur la structure du panneau. Chaque micro-résonateur est constitué d'une petite poutre en polycarbonate (10x4x23mm3) fixée sur une base, elle-même collée sur la structure. Un aimant (Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive sont grands (voir ci-dessous)....) est collé à l'extrémité de la poutre, et d'autres aimants peuvent être empilés pour ajuster la masse du résonateur. En utilisant l'impression 3D pour fabriquer les résonateurs, et en faisant varier la masse et la distribution de 250 micro-résonateurs sur la structure à traiter (une section de fuselage d'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air,...) privé), les chercheurs ont pu tester de nombreuses configurations. Les essais, menés dans des chambres anéchoïques-réverbérantes couplées de l'université de Sherbrooke, ont abouti à une configuration qui réduit le bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.) d'au moins 10dB, éliminant complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité d'informations...) la "fréquence d'anneau". Mieux, l'utilisation simultanée d'une mousse isolante (mélamine) et des micro-résonateurs permet de cumuler l'effet large bande de l'isolant et la suppression spécifique de la fréquence d'anneau.

L'impression 3D étant surtout adaptée au prototypage, les chercheurs veulent maintenant développer une technique de fabrication des microrésonateurs plus facilement industrialisable. Ils souhaitent aussi étendre le domaine d'application des micro-résonateurs au traitement acoustique d'autres structures, notamment pour l'automobile et le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions de déplacements...) ferroviaire.

Références publication:
Improving sound transmission loss at ring frequency of a curved panel (Le panel est un groupe de personnes interrogées régulièrement sur leurs opinions ou leurs attitudes. Les personnes peuvent participer aux enquêtes par courrier, téléphone...) using tunable 3D-printed small-scale resonators,
C. Droz, O. Robin, M. Ichchou, and N. Atalla
The Journal of the Acoustical Society of America 145, EL72 (2019)
DOI: 10.1121/1.5088036
Page générée en 0.380 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique