Des hélices non carénées plus silencieuses: mission possible
En effet, l'absence de nacelle et de carénage améliore considérablement les performances du moteur, mais limite les possibilités de protection contre le bruit et le bris de pale. Ces obstacles ne pourront être surmontés qu'en étudiant de nouvelles solutions et en les soumettant à une validation poussée. C'est dans ce but qu'a été lancé le projet NAA-CROR (Numerical aero-acoustic assessment of installed counter rotating open rotor (CROR) power plant). Il a proposé une nouvelle approche pour prévoir le bruit à longue portée, via une méthode associant l'aéro-acoustique informatisée (CAA) et des calculs de dynamique des fluides (CFD). La première technique est bien établie pour l'analyse du bruit généré par des écoulements turbulents. Le point critique était de trouver un solveur numérique rapide et exact pour les écoulements instables, à savoir un outil de dynamique des fluides capable de déterminer les principales sources de bruit. Les calculs de dynamique des fluides prévoient le champ d'écoulement source, et l'aéro-acoustique informatisée analyse le champ acoustique résultant. Durant les quatre années du projet, les chercheurs ont mis au point un système de simulation intégrant les deux méthodes. Il peut rendre pleinement les effets d'une installation comme l'interaction entre le pylône, la nacelle et les deux hélices. La nouvelle approche des écoulements instables a déjà servi pour des configurations de turbomoteur à plusieurs étages. Elle est notablement plus rapide que des simulations complètes, avec des gains en calcul de 2 ou 3 ordres de magnitude. Afin de valider la méthode numérique et les résultats des simulations pour les configurations de CROR choisies, les chercheurs ont étudié les effets de la transition à la couche limite. Tous les calculs simulent l'écoulement instable à l'aide d'une méthode d'harmoniques non linéaire, conçue dans ce but. Le fait de retarder la transition n'a eu qu'un faible impact sur l'aérodynamique et l'aéroacoustique du moteur. Des calculs d'aéroacoustique ont aussi été conduits avant et après le test d'une maquette de moteur CROR, testée dans une soufflerie transsonique. Les résultats ont montré que la nouvelle méthode produit des prévisions exactes avec un très faible coût en calculs. Le projet NAA-CROR a facilité l'adoption des moteurs CROR. Ses résultats vont dans le sens des objectifs définis pour la période 2000-2020 par ACARE (Advisory Council for Aviation Research and Innovation in Europe), qui sont de réduire de 50 % les rejets de gaz carbonique et de 10 dB le bruit perçu.
Mots‑clés
Hélices non carénées à rotation inverse, isolation sonore, NAA-CROR, aéroacoustique, écoulements instables
