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"GOOD VIBRATIONS", OU COMMENT L'ACOUSTIQUE MODULE LE BRUIT DES AVIONS

La chanson des Beach Boys résume bien le travail fourni par la vingtaine d’ingénieurs et de doctorants du pôle acoustique de Sogeti High Tech, situé à Blagnac. Pour mieux comprendre l’apport de leurs recherches, entretien avec leur responsable, Myriam Bouvier.

Comment l’acoustique intervient-elle dans la mise au point ou l’évolution des avions ?

Myriam Bouvier : Si les nuisances sonores induites par les avions sont considérées comme un enjeu moindre que la réduction de la consommation de carburant, elles n’en restent pas moins un sujet important au regard de l’évolution du secteur aéronautique et du fort développement du trafic aérien. Nous travaillons donc en relation permanente avec les bureaux d’étude des constructeurs, en les aidant à caractériser, à modéliser et à traiter les multiples sources de bruit engendrés par un avion :

  • Celles liées à la motorisation de ces appareils. Au décollage, la perception des bruits de fan, de jet, turbine, est particulièrement importante pour les riverains des aéroports.
  • Celles de type aérodynamique, induites par le déplacement de l’avion dans l’air. Ce sont les trains d’atterrissage et les dispositifs hypersustentateurs qui sont les sources de bruit principales au sol en phase d’atterrissage.

 

Avez-vous des priorités parmi ces domaines de recherche ?

Les nuisances sonores induites au sol lors du passage d’un avion représentent notre principal sujet d’étude. Nos activités nous conduisent également à traiter des sujets associés à la réduction du bruit dans le cockpit et en cabine. Une question plus récente porte sur la prise en compte des nuisances sonores perçues par le personnel des aéroports intervenant au sol, lorsque l’avion est à son point de stationnement et que les systèmes de conditionnement d’air et de génération électrique fonctionnent. La modélisation dans ce dernier cas est moins complexe puisqu’aucun déplacement de l’avion ne vient modifier la génération du bruit. Dans tous ces cas de figure, notre mission consiste à améliorer la modélisation et à aider les constructeurs à optimiser la conception des avions, ainsi que les dispositifs de réduction du bruit. Nous contribuons à l’amélioration de leurs outils de prédiction et nous intervenons pour analyser leurs données d’essai et les résultats obtenus par la simulation. Cela oriente ensuite les choix technologiques des avionneurs.

Comment parvenez-vous à construire de tels modèles ?

Encore aujourd’hui, l’acoustique appliquée à l’aéronautique est une science basée en grande partie sur la réalisation d’essais en soufflerie, en vol ou au sol. Les phénomènes en jeu sont multiples et complexes, mêlant l’acoustique, l’aérodynamique et la thermique. L’objectif à moyen terme est de rendre cette science de moins en moins empirique. À ce jour, les moyens de calcul nécessaires et les modèles de prédictions ne sont pas encore suffisamment matures pour estimer le bruit d’un nouveau concept d’avion sans se baser sur un minimum de données mesurées. Grâce à la recherche conjuguée des avionneurs et de sociétés comme la notre, le but est de parvenir progressivement à intégrer des modèles physiques dans les simulateurs numériques. Ainsi, nous serons en mesure de mieux prédire, dès la phase de conception, quel sera l’impact sonore d’un avion. Aussi, pour accroître notre savoir faire dans le domaine de la simulation numérique, nous développons actuellement des partenariats avec des éditeurs de logiciels spécialisés, tel que Numeca.

Quel intérêt les constructeurs ont-ils à réduire l’empreinte sonore de leurs appareils ?

C’est fondamental car le cadre réglementaire ne cesse de se durcir. Le niveau sonore autorisé par l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale a baissé de 40 décibels en quelques dizaines d’années, tandis que l’envergure des avions et la taille de la flotte mondiale ne cessent de croître. La pression porte aussi bien sur le bruit perçu par les riverains des aéroports que pour le personnel de ces aéroports.

Qu’apporte la simulation comparée aux tests physiques ?

La simulation réduit fortement les coûts de tests et rend possible l’analyse de davantage de configurations innovantes : changements de designs, de matériaux, d’emplacement des moteurs sur l’avion… Elle aide aussi l’avionneur à déterminer les conditions optimales de vol. Par exemple, savoir comment adapter les phases de décollage et d’atterrissage, les braquages des dispositifs hypersustentateurs, le régime des moteurs, afin de réduire l’empreinte sonore globale.

Sur quelles innovations travaillez-vous actuellement ?

L’un des principaux enjeux actuels des avionneurs est l’évaluation de nouvelles motorisations reposant sur le couplage d’hélices qui tournent en sens contraire, du type CROR (Contra Rotative Open Rotor). Ces technologies sont prometteuse en termes de rendement et donc de réduction de consommation de carburant. Les sources de bruit associées à ce type de motorisation sont complexes et encore mal connues et le travail d’analyse et de modélisation acoustique est de ce fait conséquent. Des tentatives sont faites actuellement pour optimiser l’orientation (le calage) de la flèche et de la cambrure des ailettes afin de réduire le bruit qu’elles induisent. Le positionnement du moteur sur l’avion a aussi un impact important : suivant sa position au-dessus des ailes, le bruit sera plus ou moins masqué par rapport au sol mais renforcé pour les passagers de l’avion.

Vos recherches en acoustique sont-elles cantonnées à l’aviation ?

Pour le moment, nos clients se trouvent en effet dans ce domaine, mais nous réfléchissons à adapter notre savoir-faire aux besoins du transport ferroviaire, automobile ou encore du secteur énergétique éolien. Mais il est clair que l’aéronautique restera un secteur clé dans les années à venir, du fait de ses fortes contraintes réglementaires.

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