Modéliser le bruit généré par la cellule
La réduction du bruit des avions est un défi majeur de l'industrie aérospatiale, et l'un des fondements de l'ambitieux programme de recherche Clean Sky de l'UE. Pour mettre au point des concepts plus silencieux, les calculs d'aéro-acoustique représentent un outil très important. La modélisation de la turbulence en champ proche est l'un des points les plus difficiles. On dispose de logiciels pour résoudre la turbulence, mais ils demandent beaucoup de calculs et de temps. Les scientifiques du projet CALAS («Computational aero-acoustic analysis of low-noise airframe devices with the aid of stochastic method»), financé par l'UE, ont cherché à utiliser des équations de Navier-Stokes en moyenne de Reynolds (RANS), moins exigeantes en calcul. L'analyse a porté sur deux concepts moins bruyants pour des configurations d'hypersustentateur et du train d'atterrissage principal, à destination d'avions régionaux. L'équipe a appliqué une modélisation de source stochastique pour générer un bruit large bande à partir de calculs RANS statiques et à l'aide de techniques de calculs de dynamique des fluides. Elle a utilisé la même méthode pour définir le bruit généré par l'écoulement turbulent, et l'a intégré dans les calculs d'aéroacoustique pour estimer sa contribution au bruit en champ proche. Les chercheurs ont d'abord testé la méthode stochastique pour analyser par calculs d'aéroacoustique la configuration de base d'un concept hypersustentateur (volet d'extrémité ou aile à double volet). Ils ont ensuite comparé les résultats de la configuration de base avec une configuration plus silencieuse de volet d'extrémité et une ailette verticale. Les résultats ont montré que cette configuration réduisait de 3 à 7 dB le bruit en champ proche. Les scientifiques ont ensuite analysé une configuration de base pour le train d'atterrissage principal, et trois concepts moins bruyants. Le seul concept capable de réduire le bruit a été l'ajout d'un revêtement insonorisant à la paroi arrière du compartiment du train d'atterrissage. La réduction a été d'environ 1,8 dBA (le dBA mesure le niveau sonore avec la pondération A, souvent utilisée dans les limitations sonores réglementaires). L'échelle sonore mesurée en dBA est en effet mieux corrélée avec le risque de dommages à l'audition. Le projet CALAS a démontré l'efficacité de la méthode de modélisation par source de bruit stochastique à l'aide d'équations RANS efficaces, pour étudier au niveau industriel le bruit large bande dans les calculs d'aéroacoustique. Ces méthodes accéléreront la mise au point de concepts plus silencieux par l'industrie aéronautique européenne. Les connaissances générées par le projet CALAS mettent en avant d'importants problèmes fondamentaux, à gérer dans les concepts futurs.
Mots‑clés
Avion, bruit, calculs d'aéroacoustique, dispositifs de cellule, méthode stochastique
