Bibliographie & annexes
Quiz & test
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article traite de l’aéroacoustique en aéronautique, dont les bases furent établies au milieu du siècle dernier. Encore aujourd’hui, la réduction du bruit, très gênant, produit par les aéronefs est devenue une des priorités du transport aérien. Les principales équations de l’aéroacoustique sont tout d'abord rappelées. La certification acoustique obligatoire pour l’obtention d’autorisations est ensuite largement détaillée, à travers notamment le rôle des normes en aviation. Puis, l’accent est mis sur les avions de transport à réaction, dont les turboréacteurs participent en grande partie aux nuisances sonores. D’autres exemples dans l’aéronautique viennent terminer cet article, tels que les avions à hélices ou encore les hélicoptères.
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This article deals with aeroacoustics in aeronautics whose basis were established in the middle of the last century. Still today, reducing the extremely annoying noise of aircrafts remains a priority in air transportation. The main equations of aeroacoustics are firstly reviewed. The obligatory acoustic certification in order to obtain permits is then largely detailed, notably via the role of standards in the aeronautic sector. This article then focuses on jet transportation aircrafts, whose turbojet engines are largely responsible for noise nuisances. This article concludes on other examples from the aeronautical sector, such as propeller aircrafts and helicopters.
Auteur(s)
-
Serge LEWY : Ingénieur de l’École nationale supérieure des télécommunications de Paris, - Docteur ès sciences - Directeur de recherche, chargé de mission « Recherche et prospective » à l’Office National d’Études et de Recherches Aérospatiales (ONERA)
INTRODUCTION
Même si le bruit des aéronefs ne touche qu’une faible partie de la population, il est extrêmement gênant car il se manifeste par la survenance plus au moins aléatoire d’événements brefs très forts. Sa réduction est une des priorités du transport aérien, afin que celui-ci puisse poursuivre son essor en harmonie avec les riverains.
L’article commence par rappeler que les bases de l’aéroacoustique furent établies par Lighthill dès 1952 mais que l’intégration numérique des équations n’en est encore qu’à ses balbutiements. En revanche, les lois physiques sont bien comprises depuis longtemps, notamment l’effet prépondérant de la vitesse sur les niveaux sonores. Le paragraphe suivant insiste sur la certification acoustique, qui est obligatoire pour qu’un appareil civil ait l’autorisation de voler ; il est montré que cette contrainte est aussi à l’origine de progrès.
L’accent est mis ensuite sur les avions commerciaux à réaction car ils sont la principale cause des nuisances sonores en aéronautique. L’origine du bruit est surtout liée aux turboréacteurs, à la soufflante en particulier. Les autres types d’appareils sont aussi passés en revue : avions supersoniques, avions à hélices, hélicoptères, sans oublier une brève allusion aux lanceurs spatiaux. Les sources acoustiques sont recensées dans chaque cas, ainsi que les moyens pour diminuer leur rayonnement.
La conclusion passe des effets physiologiques à quelques indications sur la psychoacoustique.
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Certification acoustique des aéronefs
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2. Équations de l’aéroacoustique
Ce paragraphe se limite aux notions de base régissant les études théoriques et numériques en aéroacoustique. Les équations sont développées en détail et avec rigueur dans les livres de Goldstein et de Blake pour traiter les diverses situations pratiques (jet, hélice, compresseur...).
2.1 Équation d’onde en acoustique linéaire
Les sources aéroacoustiques créent des débits de masse (masse par unité de temps) q (monopôles) et des forces
(dipôles), où q et
sont exprimés par unité de volume. Les équations de conservation de la masse et de la quantité de mouvement (équations d’Euler), linéarisées au premier ordre, deviennent :
où ρ 0 est la masse volumique moyenne du fluide ; ρ, p et
sont les fluctuations de masse volumique, de pression et de vitesse vibratoire associées à la perturbation acoustique. Les expressions ci-dessus ont la forme la plus simple possible et ignorent en particulier une éventuelle vitesse moyenne du fluide.
En prenant la dérivée temporelle de la première équation et la divergence de la seconde, en écrivant :
...
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Équations de l’aéroacoustique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AGARD - Aerodynamics and acoustics of propellers - . AGARD Conference Proceedings CP-366, OTAN, Neuilly-sur-Seine (février 1985).
-
(2) - AGARD - Combat aircraft noise - . AGARD Conference Proceedings CP-512, OTAN, Neuilly-sur-Seine (avril 1992).
-
(3) - AURIOL (A.), LECOMTE (C.), THERY (C.) - Le problème du bang sonique pour de futurs avions de transport à haute vitesse - . Note technique 1990-3, Office National d’Études et de Recherches Aérospatiales (octobre 1990).
-
(4) - BEAUMIER (P.), DELRIEUX (Y.) - * - Description and validation of the ONERA computational method for the prediction of blade-vortex interaction noise, Aerospace Science and Technology, vol. 9, no 1 (janvier 2005), p. 31-43.
-
(5) - BLAKE (W.K.) - Mechanics of flow induced sound and vibration – Volume I : General concepts and elementary sources. Volume II : Complex flow-structure interactions - . Applied Mathematics and Mechanics, Volume 17, Academic Press, Londres, Orlando (1986).
-
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