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DAAC - Aéroacoustique

ORINOCO - Contrôle avancé du bruit de jet basé sur des actionneurs plasma

Contexte

 

Dans le domaine de la l'aéronautique civile, l'augmentation des restrictions de bruit au voisinage des aéroports est un enjeu majeur pour les avionneurs et les motoristes. A l'horizon 2020, l'ACARE a fixé un objectif de réduction de 10 EPNdB du bruit perçu par cycle d'opération des avions. Les efforts de recherche et de développement menés depuis plusieurs années ont permis de réduire significativement les sources de bruit des moteurs d'avions actuellement en service, en particulier, le bruit de jet, qui reste néanmoins toujours l'une des principales sources de bruit au décollage.

Après l'introduction des moteurs à haut taux de dilution, qui ont contribué à améliorer les performances des moteurs, ainsi que le bruit rayonné, la réduction du bruit de jet a été traitée avec la mise en œuvre de dispositifs passifs comme les chevrons ou les mélangeurs, qui favorisent le mélange dans le couche de cisaillement pour réduire le bruit de jet, mais malheureusement, au détriment des performances en croisière.

Par conséquent, pour atteindre les objectifs de réduction de bruit sans pénalité sur la poussée, il est nécessaire de développer de nouveaux concepts, actifs, qui peuvent être coupés en régime de croisière. Les micro-jets furent parmi les premières solutions étudiées avec des réductions comparables aux chevrons. Cependant, l'alimentation en air de ces dispositifs doit être prise sur le moteur, au moment où le maximum de poussée est nécessaire. Une autre solution est d'utiliser des actionneurs plasma qui peuvent être facilement implémentés sur la tuyère.

Le projet SILENCE(R) a contribué au développement de systèmes passifs efficaces pour réduire le bruit de jet, mais avec une perte de performance du moteur. OPENAIR est un premier pas vers les systèmes actifs, coupés après le décollage, mais des études fondamentales sont encore nécessaires à la compréhension de l'effet des plasmas.
Le projet SILENCE(R) a contribué au développement de systèmes passifs efficaces pour réduire le bruit de jet, mais avec une perte de performance du moteur. OPENAIR est un premier pas vers les systèmes actifs, coupés après le décollage, mais des études fondamentales sont encore nécessaires à la compréhension de l'effet des plasmas.
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Objectifs

 

ORINOCO est une coopération entre l'Europe et la Russie sur le contrôle avancé du bruit des moteurs en utilisant des actionneurs plasma. Les technologies plasmas ont initialement été développées pour le contrôle d'écoulement et leurs premières applications pour la réduction du bruit de jet furent confrontées à des difficultés techniques, loin des considérations acoustiques. Aujourd'hui, la plupart de ces actionneurs sont parfaitement maîtrisés en amplitude, en phase et en fréquence. L'utilisation des actionneurs plasma pour la réduction du bruit de jet est un nouveau concept qui nécessite des approches fondamentales pour comprendre les mécanismes d'interaction avec le jet principal et le bruit rayonné qui en résulte.

Pour atteindre l'objectif final de l'évaluation des concepts d'actionneurs plasma pour la réduction du bruit de jet, plusieurs points ont été identifiés, impliquant des études théoriques, analytiques et expérimentales :

  • Développer et améliorer les technologies d'actionneurs plasmas dédiées à la réduction du bruit de jet
  • Etudier les concepts d'ondes d'instabilité pour le bruit de jet
  • Formuler une stratégie de contrôle du bruit de jet
  • Mettre en oeuvre un contrôle du bruit de jet basé sur des actionneurs plasma


La réduction du bruit de jet est un objectif majeur dans l'industrie aéronautique, et la technologie plasma est une solution prometteuse. Cependant, ce concept doit encore prouver son potentiel. Grâce aux travaux fondamentaux mis en œuvre dans les premières années du projet, des essais d'évaluations aéroacoustiques seront conduits dans des souffleries anéchoïques. Les résultats des expériences seront analysés pour évaluer le potentiel des concepts d'actionneurs plasmas pour la réduction du bruit de jet.

a) Décharge plasma combinée (JIHT RAS) ; (b) "streamers" surfaciques générés par des couronnes de barrières surfaciques (TRINITI) ; (c) Tourbillon généré par un Jet Synthétique Plasma (Onera) sur un jet simple flux à M=0.9 (Image Schlieren)
a) Décharge plasma combinée (JIHT RAS) ; (b) "streamers" surfaciques générés par des couronnes de barrières surfaciques (TRINITI) ; (c) Tourbillon généré par un Jet Synthétique Plasma (Onera) sur un jet simple flux à M=0.9 (Image Schlieren)

ORINOCO est l'un des premiers projets co-financés par la Commission Européenne et le Ministère de l'Industrie et du Commerce de la Fédération Russe. Il a démarré en août 2010 et se terminera en décembre 2013. Pour faire l'interface avec ces deux financeurs, deux coordinateurs ont été nécessaires : l'Onera (Coordinateur Européen) et le TsAGI (Coordinateur Russe).

Dans ORINOCO, en plus de la coordination du projet, l'Onera mettra en œuvre les Jets Synthétiques Plasmas (JSP) développés par le département Modèles pour l'aérodyamique et l'énergétique (DMAE). L'interaction entre les actionneurs et le jet sera étudiée expérimentalement (DMAE) et numériquement (DSNA) afin de définir une stratégie de contrôle efficace pour la réduction du bruit de jet. Enfin, un couplage entre le solveur plasma développé par le département Traitement de l'information et modélisation (DTIM) et le logiciel CEDRE sera réalisé pour permettre une modélisation fine des JSP.

Contact : Franck Cléro, ONERA/DSNA

 

Site web Orinoco

www.orinoco-project.org/

 

 

 

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