Réduire le bruit des avions pendant l’approche et l’atterrissage
À l’approche de l’aéroport, les dispositifs hypersustentateurs (DHS), tels que les becs de bord d’attaque et les volets, servent à réduire la vitesse d’atterrissage, et le train d’atterrissage (TA) est déployé. Le bruit provenant de ces composants de la cellule d’aéronef représente un défi majeur. «Il a toujours été difficile de réduire le bruit de cellule d’aéronef généré par les DHS et le TA», explique Eric Manoha, coordinateur du projet INVENTOR, du laboratoire aérospatial français ONERA. «La conception de ces composants a été optimisée au cours de décennies de recherche afin d’améliorer des fonctionnalités spécifiques telles que l’aérodynamisme, le poids et la sécurité. Toute modification visant à réduire le bruit doit temporairement maintenir ces fonctionnalités.»
Les défis liés à la réduction du bruit des avions
INVENTOR a entrepris d’identifier de nouvelles techniques possibles pour réduire le bruit de ces composants, tout en maintenant une fonctionnalité optimale. Les objectifs du projet étaient conformes aux objectifs de Flightpath 2050 (la vision de l’UE en matière d’aviation), qui vise à réduire de 65 % le bruit perçu des avions. Pour ce faire, le projet a rassemblé des spécialistes européens de trois constructeurs d’avions / de TA, de cinq centres de recherche, de six universités et de deux PME. Ce consortium, équilibré entre le monde universitaire et l’industrie, a sélectionné et évalué les technologies de réduction du bruit (TRB) les plus prometteuses pour les cellules d’aéronef, en utilisant la dynamique des fluides computationnelle et des expériences aérodynamiques/acoustiques. «Nous avons suivi deux approches principales pour atteindre nos objectifs», explique Eric Manoha. «La première consistait à ajouter des technologies passives telles que des matériaux poreux (carénages à écoulement ou revêtements de surface) aux composants existants, afin d’absorber le bruit tout en maintenant les performances. Ces matériaux peuvent également atténuer les turbulences, principales sources de bruit. Nous avons également étudié les technologies actives complémentaires, telles que le soufflage local.»
Conception des composants pour une performance plus silencieuse
La deuxième approche adoptée par le projet a consisté à commencer plus tôt dans le processus de conception. L’objectif était de modifier la forme et la conception de certains éléments pour obtenir des performances plus silencieuses. «Nous l’avons fait avec différents composants», ajoute Eric Manoha. «Par exemple, nous avons examiné plusieurs sous-éléments du TA, en faisant varier la forme de leur section ou leur orientation spatiale par rapport au flux moyen, sans augmentation de poids ni modification de la capacité de déploiement, qui reste la priorité en matière de sécurité.» Dans les DHS, l’équipe s’est concentrée sur la modélisation de nouvelles conceptions et de formes plus douces des glissières de bec de bord d’attaque, le mécanisme utilisé pour déployer le bec au bord d’attaque de l’aile, qui est une source de bruit pendant l’atterrissage. Ces conceptions innovantes doivent également permettre de déployer la glissière en toute sécurité. «Ces exemples illustrent comment des considérations non acoustiques peuvent limiter la capacité du concepteur de cellules d’aéronef à revoir radicalement sa conception», explique Eric Manoha.
Possibilité de réduire davantage le bruit des trains d’atterrissage
Grâce à la modélisation informatique et aux essais, le projet INVENTOR a néanmoins pu démontrer comment parvenir à la réduction du bruit grâce à différentes approches de conception des composants. L’équipe du projet a travaillé en étroite collaboration avec l’industrie tout au long du processus et s’est efforcé de proposer des concepts qui avaient une chance d’être commercialisés. «Prises individuellement, les réductions de bruit sont modestes et conformes à nos objectifs initiaux réalistes», déclare Eric Manoha. «Cependant, la combinaison de plusieurs de ces technologies avec la prochaine génération de moteurs plus silencieux pourrait contribuer à réduire de manière significative la pollution sonore provenant des avions durant l’atterrissage.» S’ils sont mis en œuvre avec succès, ces composants pourraient profiter aux passagers et aux citoyens qui vivent à proximité des aéroports et contribuer à stimuler l’industrie aérospatiale européenne dans le développement des cellules d’aéronef de nouvelle génération. Les prochaines étapes consisteront à mieux comprendre la physique en jeu, à optimiser les conceptions et à effectuer des essais sur des avions.
Mots‑clés
INVENTOR, avion, cellule d’aéronef, aviation, bruit, aérospatial, Flightpath 2050
