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DCPS - Conception et évaluation des performances des systèmes

ANIBAL - Atténuation du Niveau de Bruit des Aéronefs Légers

Atténuation du Niveau de Bruit des Aéronefs Légers

Enjeux

Depuis les années 60, alors que de nombreuses améliorations ont été réalisées sur les avions de transport commerciaux en terme de bruit, le groupe motopropulseur (GMP) des avions légers n’a pas évolué. Bien qu’il soit clair que l’aviation légère et l’aviation commerciale ne soient pas comparables en terme économique, il reste dommage que les tentatives pour réduire le bruit des avions légers soient restées excessivement timides.

Aujourd’hui, les actions des riverains des aérodromes français deviennent de plus en plus pressantes. Il devient donc urgent d’agir pour développer en France des solutions techniques permettant de réduire de façon significative les nuisances sonores engendrées par les avions légers.

Afin de parvenir à court terme à une diminution sensible de ces nuisances, un plan d’action dénommé "programme Anibal" a été mis en place par l’Onera.

Quelques grandeurs caractéristiques

Le niveau sonore d’un avion léger au décollage n’atteint certes pas celui d’un jet, il est en moyenne de 88 dB. Cependant, les normes en vigueur considèrent uniquement le niveau sonore au décollage, alors que les problèmes de nuisance acoustique autour des aérodromes sont aussi dus à la durée des survols et éventuellement à leur fréquence.

En ce qui concerne l’aspect technique des ces nuisances, une limitation peut être obtenue en s’attaquant aux deux principales sources de bruit de ces avions :

  • l’hélice
  • l’échappement du groupe moto-propulseur (GMP)

L’hélice est à l’origine du bruit dominant, ses sources sont décomposées en trois parties, le bruit d’épaisseur dû au volume d’air chassé par les pales au cours de leur mouvement, le bruit de charge produit par les forces exercées par le fluide sur les pales, et le bruit de cisaillement.

Objectifs

L’objectif des travaux du programme Anibal est de définir, fabriquer et caractériser par des essais au sol et en vol deux hélices prototypes répondant à un cahier des charges permettant leur utilisation sur un avion DR400 remorqueur de planeurs et présentant toute les caractéristiques nécessaires pour être certifiables selon la norme JAR-P en vigueur, être utilisables avec un coût de production acceptable par les clients potentiels et apporter une réduction de bruit de l’ordre de 8dB avec une dégradation de performance inférieure à 3% en phase de montée initiale.

Anibal comporte deux phases dont les objectifs sont :

  • Pour la première phase, une évaluation, après analyse de l’existant, de ce qu’il est possible d’atteindre en matière de réduction de bruit des hélices afin d’apprécier l’augmentation de sévérité de norme qu’il est concevable d’envisager à court ou moyen terme.
  • Pour la deuxième phase, la vérification de la justesse des objectifs de réduction de bruit envisagés par la définition, la fabrication et les essais de plusieurs hélices et de plusieurs pots d’échappement, en s’appuyant sur l’analyse faite au cours de la première phase et sur le savoir faire des partenaires de l’étude dans les domaines aérodynamique et acoustique.


Les participants

L’Onera assure la maîtrise d’œuvre de l’étude. Cinq départements sont concernés :

  • Le département Conception et évaluation des performances des systèmes (DCPS) pour la coordination de l’étude et le suivi des essais au sol et en vol
  • Le département Aérodynamique appliquée (DAAP) pour la définition aérodynamique des hélices
  • Le département Simulation numérique des écoulements et aéroacoustique (DSNA) pour la définition acoustique des hélices
  • Le département Commande des systèmes et dynamique du vol (DCSD) pour l’organisation des essais en vol en collaboration avec la FFVV, la CGTM et le STAC.
  • Le département Aéroélasticité et Dynamique des Structures (DADS) pour les essais au sol des hélices.


Les services étatiques concernés par l’opération sont les suivants :

  • La DPAC, Direction des Programmes Aéronautiques Civiles
  • Le STAC, Service Technique de l'Aviation Civile
  • Le SEFA, Service d’Exploitation de la Formation Aéronautique (centre de Castelnaudary)

L’Onera a fait appel aux sous-traitants suivants pour la réalisation de la prestation :

  • La société « Duc hélices » pour tous les aspects liés à la fabrication de deux exemplaires de l’hélice définie au cours de l’étude. La compétence de son personnel et la qualité de son outil de travail permettent d’obtenir des produits de haut niveau technologique tant en production unitaire qu’en grande série.
  • La société CGTM a assuré la fourniture (hors système de trajectographie fourni par le STAC), la préparation et l’installation à bord de l’avion de l’instrumentation embarquée et a assuré la conduite des essais en vol de mesure de performances et de bruit. Elle a également contribué à la mise en point du protocole d’essais en vol.

Et enfin, le programme Anibal n'aurait pas été faisable sans un partenariat étroit avec la Fédération Française de Vol à Voile, utilisateur d’avions légers particulièrement attentif aux problèmes de nuisance sonores, pour la fourniture d’un avion de type DR400 remorqueur pour les essais de l’hélice, de planeurs et des pilotes pour ces aéronefs.

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