Réduction du bruit, bonne nouvelle pour les jets privés
La réduction du bruit dans la cabine est également très importante pour un jet privé, car plus l’avion est petit, plus il y a de bruit. Ce n’est pas un hasard si l’avion le plus silencieux du monde est l’Airbus A380. En effet, à chaque doublement de la masse d’un avion, l’isolation acoustique augmente de six décibels. Par conséquent, les progrès réalisés par Airbus dans ce domaine bénéficieront également aux jets privés.
Le Centre de recherche aéronautique appliquée (ZAL) de Hambourg possède l’un des plus grands laboratoires acoustiques d’Europe. Airbus étudie comment réduire le bruit dans la cabine.
Henning Scheel appuie sur le bouton de démarrage du programme sur son ordinateur. Des centaines de haut-parleurs sonnent comme une guitare basse, profonde, pénétrante, mais des fréquences plus élevées sont également mélangées. “Cela correspond à peu près au niveau de bruit du rotor ouvert à contre-rotation”, explique Scheel. Il dirige le laboratoire de vol acoustique d’Airbus au ZAL TechCenter à Hambourg. Un démonstrateur de cabine à oscillation libre avec le diamètre d’un fuselage d’Airbus A320 est utilisé pour rechercher comment le bruit et les vibrations se propagent dans la structure de l’avion et comment y faire face. “Il ne s’agit pas seulement de réduire le bruit, il s’agit également d’améliorer le son des bruits”, explique Scheel.
Du bruit comme sur l’autoroute
L’aviation est encore loin de la conception sonore sophistiquée de l’industrie automobile, où le bruit de chaque coup de porte est influencé. Néanmoins, Airbus s’occupe de l’acoustique des cabines depuis des décennies. “Pour nous, il s’agit d’un argument de vente unique que nous voulons faire avancer”, explique Scheel. La recherche acoustique en cabine se concentre à Hambourg, où une trentaine d’employés sont impliqués dans le sujet. Outre le laboratoire d’acoustique de ZAL, dont le locataire exclusif est Airbus jusqu’en 2021, l’avionneur dispose de son propre centre d’acoustique dans l’usine voisine de Finkenwerder. Pas étonnant que la cabine d’avion la plus silencieuse actuellement soit celle de l’A380. Ce n’est pas ce que dit Airbus, mais le Dr Kay Kochan du Center of Competence Cabin & Systems de ZAL: “En acoustique, la soi-disant loi de masse de l’isolation aux bruits aériens s’applique – cela signifie que l’isolation aux bruits aériens augmente de six décibels par doublement de masse. ”
Principales sources de bruit
Outre les moteurs, les principales sources de bruit dans l’habitacle sont le train d’atterrissage, les systèmes de portance élevée, le bruit autour du fuselage, mais aussi la climatisation et le système hydraulique. “Le bruit de la cabine est un bruit à large bande avec des composants de ton. Le maximum du spectre pondéré A est d’environ 400 à 1 000 Hertz et dépend de l’avion, du statut de vol et de l’emplacement dans la cabine”, explique le Dr Kochan. Les endroits que les passagers trouvent les plus calmes sont ceux devant les ailes, loin de la cuisine et des toilettes. Et même le temps a un impact sur le niveau de bruit dans la cabine: une différence de température de dix degrés correspond à environ un à deux décibels – le plus chaud le plus silencieux. En moyenne, le niveau sonore des cabines actuelles en croisière se situe entre 75 et 80 dB (A). C’est comparable au bruit d’une autoroute très fréquentée.
Différentes approches
Il existe différentes approches pour influencer l’acoustique de la cabine. D’une part, des travaux sont en cours sur les sources de bruit elles-mêmes, c’est-à-dire sur les moteurs et autres systèmes. Par exemple, les turboréacteurs modernes sont plus silencieux que les générations précédentes d’entraînements en raison de l’augmentation du taux de dérivation. D’autre part, il y a la mise en œuvre très complexe et coûteuse des concepts anti-bruit. Une onde sonore est superposée et éliminée par une onde sonore opposée. Bombardier utilise un tel système pour ses jets privés, qui comprend des microphones, un système de commande et des actionneurs, par exemple dans la cabine de l’avion à turbopropulseur Q400. Airbus a également traité de la lutte contre le bruit, mais les coûts et les avantages sont hors de proportion pour les jets. «Avec Active Noise Control, nous travaillons avec d’autres partenaires de l’industrie, car il s’agit actuellement d’un problème plus important pour les systèmes de divertissement en vol ou les fabricants de sièges haut de gamme», explique le Dr Kochan.
Focus sur de nouveaux matériaux
Une autre option pour des cabines plus silencieuses est des mesures structurelles telles que l’isolation acoustique entre la peau extérieure du fuselage et la paroi latérale de la cabine. Jusqu’à présent, une isolation thermoacoustique en laine de verre, par exemple, a été utilisée. Les métamatériaux dits acoustiques sont intéressants pour une isolation encore meilleure à l’avenir. “Ce sont des combinaisons intelligentes de matériaux avec de petites structures résonnantes qui peuvent être réglées sur des fréquences spécifiques”, explique le Dr Kochan. Ces métamatériaux peuvent être constitués de mousses, de plastiques, de métaux, mais aussi de fibres naturelles.
Nouvelle technologie de méta-matériau d’isolation acoustique pour l’aérospatiale
Les métamatériaux acoustiques sont également au centre du projet de recherche germano-canadien NAIMMTA (New Acoustic Insulation Meta-Material Technology for Aerospace). Il est géré par ZAL et la société québécoise Mecanum, qui comprend Airbus, le fabricant de matériaux d’isolation Hutchinson et l’Université des sciences appliquées de Hambourg. Dans le cadre du projet de trois ans qui se déroule depuis septembre 2017, de nouveaux matériaux doivent également être examinés au Acoustic Flight Lab du ZAL TechCenter.
Le nombre de haut-parleurs contrôlables individuellement est de 444, répartis en deux systèmes pouvant être déplacés sur un rail autour du fuselage. Dans le même temps, un système de microphone traverse la cabine pour cartographier le bruit. Le tube vide de 8,5 mètres de long peut être entièrement équipé de sièges, d’une cuisine et de panneaux latéraux.
ZAL TechCenter à Hambourg
ZAL a été fondée en 2009 en tant que partenariat public-privé pour consolider la position de Hambourg en tant que troisième site d’aviation civile le plus important après Seattle et Toulouse. Le plus grand des neuf actionnaires, chacun avec une part de 20%, est la ville hanséatique de Hambourg, Airbus et Lufthansa Technik. La ZAL Friends ‘Association, qui rassemble des associations industrielles et des fournisseurs de l’aérospatiale, en détient 18%. Le Centre aérospatial allemand (DLR) détient une participation de dix pour cent, les quatre universités de Hambourg détiennent chacune une participation de trois pour cent.
Le ZAL TechCenter a ouvert ses portes à Hambourg-Finkenwerder début 2016. Il propose 600 postes de travail ainsi que des laboratoires et des hangars sur plus de 26 000 mètres carrés d’espace utilisable. Dans le ZAL TechCenter, les entreprises établies, les startups et les universités devraient travailler ensemble sur les innovations et commercialiser plus rapidement de nouveaux produits.