De nouveaux progrès dans l'aéroacoustique des avions
Les travaux précédents sur le bruit résultant des interactions entre les fluides et la structure portaient principalement sur l'analyse de structures rigides. En outre, ils n'avaient abordé que l'effet d'écoulements turbulents sur la propagation du son pour un champ proche ou distant. Les scientifiques du projet AM10 (The aeroacoustics of elastic structures) voulaient déterminer l'impact de l'élasticité sur le champ acoustique résultant des interactions entre le fluide et la structure. Ils ont ainsi conçu un cadre théorique pour étudier le bruit résultant des écoulements turbulents et des actionneurs mécaniques. Ils ont étudié des configurations de voilure souple et de cylindre élastique. Les travaux ont principalement porté sur l'analyse des réponses dynamiques du système, à courte et longue distance. Les calculs en champ proche ont été basés sur la théorie des écoulements potentiels incompressibles, avec des nombres de Reynolds élevés, couplés avec une équation de mouvement décrivant la dynamique de la structure. Les chercheurs ont représenté les instabilités de l'écoulement entrant via une distribution du tourbillonnement dans l'écoulement amont, et modélisé les actionneurs mécaniques via des excitations du bord de fuite imitant les conditions de vol. Ils ont constaté que le système amplifie normalement les actions contenant l'une de ses fréquences naturelles. Ceci démontre clairement l'importance de tenir compte des degrés de liberté élastiques de la structure pour décrire ses interactions avec l'écoulement. Ce mécanisme de résonance devrait aussi avoir un effet majeur sur la propagation du son en champ distant La formulation du problème d'aéroacoustique a été basée sur une analogie acoustique du corps compact, surmontant ainsi la difficulté d'obtenir le faible champ acoustique lointain à partir de simulations directes. Les résultats ont aidé les chercheurs à éclaircir davantage le couplage entre le déplacement de structures élastiques minces et le bruit généré, apportant les bases de nouvelles méthodes de contrôle du bruit élasto-acoustique. Elles seront très utiles dans divers cas, comme le développement de systèmes permettant de réduire le bruit généré au bord de fuite, la surveillance de la réaction acoustique de l'utilisation des volets avec des micro-avions sans pilote, et l'analyse de phénomènes naturels comme le bruit en vol des insectes.
Mots‑clés
Avion, aéroacoustique, interactions entre les fluides et la structure, structures élastiques, contrôle du bruit
