Des nouvelles techniques de laboratoire pour des avions plus silencieux

Publié par Redbran le 20/01/2020 à 14:00
Source: © Union européenne, [2020] / CORDIS
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.


Intensité des sources de bruit de la cellule pour un gros avion bimoteur avec volets déployés (Langtry et al. 2014)

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 (Le sommeil est un état naturel récurrent de perte de conscience (mais sans perte de la réception sensitive) du monde extérieur, accompagnée d'une...). Ceux-ci entraînent de nombreux ennuis de santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.), 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 (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) d'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes...). Bien que certains aéroports appliquent des couvre-feux, les plages horaires couvertes sont très courtes. 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.) 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 (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain...) 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 (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les...) d'aéronefs encore plus silencieux. L'UE a fixé en la matière des lignes directrices à atteindre d'ici 2050.


Réduction de l'EPNdB sur la période 1950-2020

Nouvelles techniques et nouveaux modèles

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) 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 (Une des bases de la démarche scientifique est l'expérimentation, c'est-à-dire le recueil de données sur le domaine d'étude, et la confrontation du modèle aux faits.) et informatiques. En les appliquant, l'équipe a ensuite étudié la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) des deux principaux types de bruit des avions. Le bruit des moteurs atteint son niveau le plus important au décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.), tandis que le bruit aérodynamique (L'aérodynamique est une branche de la dynamique des fluides qui porte principalement sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air, ainsi...) est surtout produit à l'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions différentes suivant qu'il est employé dans le domaine maritime ou aéronautique.) (et résulte des turbulences créées par le frottement (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre deux systèmes en contact.) dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il...) des volets des ailes et des trains d'atterrissage). L'équipe a également étudié les mécanismes et stratégies possibles en matière de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) 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 (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.).

Le projet a produit six résultats principaux. Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord, une amélioration des techniques de mesure du bruit 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...). L'une de ces méthodes concerne les doublures acoustiques, en l'occurrence les revêtements poreux placés autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) des conduits de ventilation des moteurs.

Les améliorations apportées aux méthodes de calcul ont consisté en des modèles mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les transformations. Les...) pour l'étude de la dynamique des fluides (La dynamique des fluides est l'étude des mouvements des fluides, qu'ils soient liquide ou gaz. La résolution d'un problème de dynamique des fluides demande normalement de calculer diverses propriétés...) et de l'aéroacoustique (CFD/CAA). "Ces méthodes peuvent appuyer la conception aérodynamique et aéroacoustique industrielle et le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“...) 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 ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un...) (décharges électriques avec flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le...) d'air ionisé pour contrôler la génération de bruit due à la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :) 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 (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact...) entre le moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) et les ailes constituent un autre résultat. Le projet a également permis d'établir une base de données (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou « BDD ») est un lot d'informations stockées dans un dispositif...) 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 (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) projets de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) de l'UE. L'équipe a fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni, sont un archipel de petites...) un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) 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 (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité économique déterminée au moment des travaux. On oppose en général la recherche fondamentale à la recherche appliquée....) menée dans le cadre du projet IMAGE les rapproche toutefois un peu plus de cette réalité.


(a) - (c) Configurations génériques de bruit de cellule et moteur ; (d) Configuration simplifiée jet-moteur / aile explorant les effets de l'installation (a) - (c) Configurations génériques de bruit de cellule et de moteur prises en compte dans le projet IMAGE; (d) Une configuration simplifiée jet-moteur / aile explorant les effets de l'installation du projet IMAGE

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