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Derrière la vitre, le ballet ne cesse pas. Les condors d’acier attendent leur tour sur le taxiway. Avant de prendre leur envol pour Pékin, les passagers voient atterrir un long courrier d’une compagnie d’Amérique latine. En 2006, l’aéroport d’Heathrow, à 25 km à l’ouest de Londres, opérait plus de 1300 mouvements – décollages et atterrissages – par jour.

Le bruit comme prix

 

Ces dernières décennies, le transport aérien a rapproché les régions de la planète. Chaque année, 2 milliards de passagers empruntent les voies aériennes via un réseau mondial reliant peuples, pays et cultures. Ces échanges sont aussi économiques et la globalisation des marchés trouve ses racines dans le sillage des couloirs aériens. L’aviation crée, en effet, des opportunités en permettant les rencontres et en acheminant rapidement des produits et services sur de grandes distances. À tel point que la hausse du trafic aérien est une des conditions indispensables au développement des régions d’Europe comme au maintien de la compétitivité de son industrie aérospatiale.

Mais, au dos de la médaille, les nuisances sonores sont le revers le plus ressenti, avec des pics d’intensité répétés autour des aéroports. Leurs graves impacts sur la santé des riverains vont de l’endommagement de l’appareil auditif aux effets psycho-patho-physiologiques des troubles du sommeil, comme l’hypertension.

Chasse aux décibels

 

La problématique ne date pas d’hier. Les moteurs à double flux apparaissent dans le courant des années ‘70 et réduisent déjà l’intensité sonore de 20 dB, ce qui revient à diviser par quatre le bruit perçu. En effet, l’échelle des décibels suit une courbe exponentielle, comme l’appareil auditif humain. Dans ces moteurs, en ceinturant les gaz chauds du flux primaire par un flux secondaire, on réduit la vitesse des gaz en sortie et le bruit issu de leur mélange avec l’air ambiant.

Mais ces avancées ne suffisent plus aujourd’hui. Économiquement parlant, le tribut européen à la pollution sonore équivaut à une perte financière annuelle estimée à 24 milliards € (1). Par ailleurs l’OACI – Organisation de l’Aviation Civile Internationale – a édicté les normes du «Chapitre 4», nouvelle catégorie acoustique des avions, entrée en vigueur en 2006. Cette nouvelle donne force les acteurs publics et privés à poursuivre la chasse aux décibels.

Ce qu’ils ont fait pendant plus de six ans, notamment dans le cadre du programme Silence(R), le plus grand projet européen consacré aux nuisances sonores de l’aviation, dont le budget global dépasse 110 millions €, financé à 50 % par la CE. Eugène Kors, coordinateur du projet chez Snecma, en dévoile les tenants et aboutissants: «Silence(R) a validé des technologies pour réduire le bruit à la source. Ce fut une véritable réussite: avec les activités de recherche sur les procédures opérationnelles, le projet atteint une réduction du bruit de 5 dB, remplissant les objectifs à moyen terme de la Vision 2020.»

De l’aérodynamique…

 

Le bruit d’un avion provient des turbulences de l’écoulement d’air. Elles engendrent des variations de pression, générant à leur tour des ondes sonores de fréquences différentes. «Les principales sources de nuisance aérienne proviennent à la fois des éléments de la cellule et du moteur.» (2) L’intensité sonore augmente durant les phases de décollage et d’atterrissage, car les becs de bord d’attaque, les volets et les trains d’atterrissage sont sortis.

«Dans le domaine aérodynamique, Silence(R) a apporté des améliorations sur le train d’atterrissage, notamment avec les carénages.» Si l’impact de ces derniers retient l’attention des chercheurs depuis 1998, ils ne résolvent pas complètement le problème: l’aérodynamisme est plus efficace, mais les carénages complexifient et alourdissent les systèmes d’atterrissage.

Aujourd’hui, les ingénieurs orientent leurs travaux sur l’emplacement des canalisations le long des jambes de train ou sur la forme des roues et des moyeux afin de limiter les sifflements parasites qu’ils produisent. Ces recherches sont essentielles, car les trains d’atterrissage sont à eux seuls responsables de 50% des bruits aérodynamiques. «En phase d’approche, ces derniers ont une intensité équivalente aux bruits des moteurs.»

…et des moteurs

 

S’il est vrai qu’en approche, avec un rendement de 55 %, le moteur n’émet que la moitié du bruit total, il reste le principal facteur de nuisance en vol. La majorité des recherches validées par Silence(R) ciblent l’acoustique des systèmes de propulsion, en particulier les émissions sonores de la nacelle – carénage du moteur ou du réacteur –, un élément très critique au niveau sécuritaire car il subit la plupart des effets de la propulsion.

Pour piéger une partie des fréquences sonores, les acteurs de Silence(R) ont développé des traitements acoustiques des entrées d’air – Negatively Scarfed Intake, NSI. Une forme géométrique avec un angle de courbure de 10° modifie le modèle directionnel de la radiation sonore, afin de propager davantage de bruit vers le haut. Ce dispositif d’entrée d’air, monté sur un Airbus A320 équipé de moteurs CFM56, a subi des tests en vol dans le cadre du projet et a permis des réductions sonores significatives, tant à l’approche qu’au décollage.

«Zero Splice», réussite sans collage

 

Mais le succès le plus immédiat est celui du développement de la technologie «Zero Splice». En effectuant des tests, les chercheurs ont observé une dispersion des ondes sonores via les jointures des panneaux absorbants qui couvrent les parois internes de l’entrée d’air des moteurs. Ces panneaux canalisent les phénomènes aérodynamiques complexes qui s’y produisent, en particulier autour des pales.

Ces véritables barrières acoustiques sont normalement constituées de deux ou trois parties, dont les joints d’assemblage réduisent la performance acoustique. En plus de ne pas recouvrir entièrement la paroi interne, ces épissures transmettent des ondes sonores. Sources de résonances, elles entraînent des dispersions acoustiques, qui passent d’un mode circonférentiel vers d’autres modes, augmentant sensiblement le bruit perçu au sol.

Le principe de «Zero Splice» est simple: il s’agit d’un revêtement intérieur constitué d’une pièce unique, sans épissure ni raccord. Pour réaliser ce composant, les ingénieurs ont dû relever plusieurs défis, notamment au niveau de la conception et de la fabrication, incluant entre autres un moule rétractable. Lors des tests à échelle réelle d’une soufflante Rolls-Royce, les panneaux «Zero Splice» ont obtenu des résultats très concluants, affichant une diminution significative du bruit. Développés par Airbus, les panneaux «Zero Splice» intégreront les conduits de la nouvelle génération des moteurs qui équiperont l’Airbus A380.

Déjà l’application industrielle

Un des avantages du nouveau revêtement est que la réduction sonore s’effectue surtout aux fréquences où le bruit est le plus intense. Par ailleurs, la masse comme la traînée restent inchangées, ce qui ne pénalise pas la consommation de carburant. L’Airbus A380 pourrait transporter une masse supplémentaire de 10 tonnes sans faire plus de bruit. Au-delà de la flotte d’Airbus, cette technologie pourrait devenir un standard mondial.

Elle a en tout cas valu le 13ème Décibel d’or à Airbus en décembre 2006. Ce prix aéronautique prestigieux saluait alors la réduction de 0.4 dB au décollage grâce à une diminution de la pression acoustique de la soufflante de 7 dB. «D’autres applications issues de Silence(R) devraient suivre de près ce premier succès d’application industrielle. Ce sont autant d’opportunités d’affaires et de bénéfices potentiels pour les producteurs et les clients.»

La révolution du silence

Mais au-delà de ces efforts à court et moyen termes et de leurs récompenses, les techniques de réduction sonore atteignent leurs limites sur les avions de ligne actuels. Construire des moteurs plus silencieux implique presque toujours un compromis diminuant leurs performances. Pour se hisser vers des objectifs plus ambitieux, il faudra alors complètement repenser la conception des avions.

Source des informations : Magazine de la recherche européennee
Auteur : Delphine d’Hoop

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