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Méthodes de prévision du bruit interne dans les cabines d’aéronefs

Jean-Michel DAVID
Département Aéroélasticité et Dynamique des Structures (DADS), branche Matériaux et Structures (MS), ONERA, Châtillon

Depuis plus de quinze ans, le département DADS de l’ONERA a développé, validé et appliqué différentes méthodes théoriques de modélisation et de prédiction du bruit interne et externe de structures complexes dans le cadre de la vibroacoustique Basse Fréquence (BF), Moyenne Fréquence (MF) et Haute Fréquence (HF). Ces activités ont été initiées pour la Discrétion Acoustique des structures sous-marines, puis par la suite ont été menées dans le secteur Aéronautique et Espace : avions, hélicoptères, lanceurs. Les méthodes développées pour la gamme des Basses et des Moyennes Fréquences sont basées sur des modélisations numériques par éléments finis des structures et des fluides internes alors que les méthodes adaptées à la gamme des Hautes Fréquences sont basées sur une approche énergétique (méthode SEA). Les méthodes pour traiter la gamme des basses fréquences sont basées sur une approche classique de synthèse modale alors qu’une méthode spécifique dite Méthode MF-ONERA a été développée pour traiter la gamme des moyennes fréquences. L’approche SEA a par ailleurs été reformulée pour tenir compte du couplage fort entre une structure et un liquide. De nombreuses validations de ces méthodes et des logiciels développés ont été effectuées au travers de comparaison entre théorie et campagnes expérimentales. Les premières validations de la méthode MF-ONERA ont porté sur la prédiction du bruit propre de dômes-sonar dû à l’écoulement et sur le bruit interne provenant des raies–rotor dans la cabine de l’hélicoptère Dauphin. Plus récemment, d’autres validations de la méthode ont porté sur des systèmes plus académiques : une plaque en air (dans le cadre d’une commission de validations de logiciels), un cylindre en air et en eau puis une cavité remplie d’eau couplée à une plaque. Des validations de la méthode SEA ont été effectuées sur la plaque en air, sur le cylindre en eau, pour le bruit interne en cabine de l’hélicoptère Ecureuil et pour une boîte représentative d’une structure d’hélicoptère (en collaboration avec la DERA anglaise). Des applications des deux méthodes ont été réalisées sur des structures d’avion pour des excitations solidiennes. La méthode SEA, maintenant éprouvée pour la vibroacoustique interne de structures complexes, a été utilisée récemment pour la prédiction du bruit de couche limite dans le cockpit d’un A340 et sera utilisée ultérieurement - pour la prédiction du bruit de couche limite et du bruit de conditionnement d’air dans le cockpit d’un A380 et - pour la prédiction du bruit interne en cabine d’un hélicoptère Super-Puma pour différentes sources d’excitation.