Les progrès de la technologie aéronautique promettent d’aider un jour de nombreuses personnes en Europe et ailleurs à bénéficier d’une meilleure nuit de sommeil.
Par Tom Cassauwers
À la mi-décembre 2023, une manifestation en Irlande a révélé l’ampleur des inquiétudes du public concernant le bruit provoqué par les avions commerciaux. Les manifestants se sont rassemblés devant les bureaux du comté où l’autorité aéroportuaire de Dublin discutait d’un projet d’expansion.
« Dans le mauvais sens, DAA ! » les gens scandé.
Des temps difficiles
De telles réactions sont courantes dans toute l’Europe, alors que les aéroports s’efforcent d’accroître leurs activités et que les résidents situés sous la trajectoire de vol cherchent à s’apaiser du bruit des avions de ligne lorsqu’ils décollent et atterrissent. En septembre, l’aéroport de Schiphol aux Pays-Bas a limité ses vols en raison de problèmes de bruit, ce qui a consterné les compagnies aériennes car leurs résultats financiers ont été touchés.
Cette tension entre les intérêts commerciaux et publics a incité les chercheurs à rechercher des moyens permettant aux avions de voler plus silencieusement. Avec environ 30 000 vols quotidiens en Europe, la prévention des problèmes de santé est l’un des principaux moteurs des efforts de recherche.
«Au décollage en particulier, mais aussi à l’atterrissage, les avions font beaucoup de bruit», a déclaré le Dr Werner Haase, consultant allemand en aéronautique et expert en aérodynamique titulaire d’un doctorat de l’Université technique de Berlin. « Si vous dormez et qu’un avion survole votre maison, c’est très perturbant. L’impact social de ce type de bruit est assez élevé.
Alors que les avions individuels sont devenus présents 75% plus silencieux au cours des trois dernières décennies et transport routier cause beaucoup plus de bruit que l’aviation, l’augmentation du trafic aérien a entraîné des nuisances sonores pour un grand nombre de personnes.
En Europe, 22 millions de personnes souffrent d’une « gêne chronique élevée » en raison du bruit ambiant, notamment celui des avions, selon l’agence. Commission européennequi cite des maladies connexes telles que les maladies cardiovasculaires, le stress et les acouphènes.
Il indique que 12 000 décès prématurés sont causés chaque année par une exposition à long terme au bruit ambiant et que 12 500 écoliers sont confrontés à des difficultés d’apprentissage dues au seul bruit des avions.
La pollution sonore est la deuxième cause environnementale de problèmes de santé après la contamination de l’air, selon l’Organisation mondiale de la santé.
Grâce à un « Plan d’action zéro pollution » D’ici 2021, la Commission vise à réduire de 30 % au cours de cette décennie la proportion de personnes chroniquement perturbées par le bruit des transports.
Volets et lattes d’aile
Un projet financé par l’UE appelé INVENTEUR veut notamment rendre les débarquements moins intrusifs pour les habitants en contrebas. L’accent est mis sur le train d’atterrissage, les volets à l’arrière des ailes et les becs à l’avant des ailes.
Lorsqu’un avion approche d’un aéroport, le train d’atterrissage est sorti et les volets et les becs sont déployés pour augmenter la portance à basse vitesse, selon le Dr Eric Manoha, chef de l’unité de recherche en aéroacoustique computationnelle à l’ONERA.
« L’avion suit une descente douce le long d’un itinéraire standardisé », a-t-il déclaré. « Cela signifie que les avions survolent constamment à basse altitude les habitations d’un même groupe de personnes. »
Manoha dirige INVENTOR, qui a débuté en mai 2020 et se poursuivra jusqu’à fin octobre 2024.
Réunissant les grands avionneurs européens Airbus et Dassault et le fabricant de trains d’atterrissage Safran Landing Systems, il s’intéresse au bruit émanant des volets et becs des ailes et du train d’atterrissage.
Alors que les moteurs d’avion sont une source majeure de bruit au décollage, rendre les volets et les becs ainsi que le train d’atterrissage plus silencieux peut produire une grande amélioration globale lors des approches et des atterrissages lorsque les moteurs sont moins bruyants.
« Environ 30 à 50 % du bruit provoqué par un avion à ces étapes du vol provient de la cellule, et non du moteur », a déclaré Manoha.
Flux d’air
L’équipe INVENTOR teste – et prévoit de proposer à l’industrie aéronautique – une série de modifications de conception visant à réduire les niveaux de décibels.
La première consiste à placer une structure poreuse passive devant le train d’atterrissage afin que le flux d’air ambiant interagissant avec la structure soit modifié et que le bruit soit atténué.
Une autre solution consiste à installer un dispositif actif sur le train d’atterrissage qui expulse l’air. Cela créerait un « rideau d’air » qui, encore une fois, réduirait le bruit en détournant le flux d’air.
Le train d’atterrissage doit également être pris en compte lorsqu’on tente de réduire le bruit des volets d’aile, qui sont sortis pendant l’atterrissage et le décollage pour offrir plus de portance et de traînée.
« Le sillage du train d’atterrissage impacte les volets », a expliqué Manoha. « Cela provoque du bruit. »
L’équipe du projet place un matériau poreux sur le volet pour réduire le bruit généré par l’écoulement autour du volet. Il examine également les options permettant de réduire le bruit des lattes avec des matériaux poreux et le bruit généré par les dispositifs mécaniques utilisés pour déployer les lattes.
Baisse des décibels
Des avions plus silencieux émergeront principalement des effets cumulatifs de ces améliorations de conception plutôt que de chacune d’entre elles.
Par exemple, la dernière génération d’avions monocouloirs génère environ 75 à 80 décibels de bruit lors de l’atterrissage.
« Nous visons une réduction de un à trois décibels par élément de la cellule », a déclaré Manoha. « Chaque pas en avant est un progrès. »
Quoi qu’il en soit, les riverains des aéroports européens devront rester patients. Bien que certaines technologies puissent être installées sur les avions existants, un soulagement significatif des bruits du trafic aérien ne pourra être apporté qu’avec la prochaine génération d’avions de passagers.
Conduire en voiture
Un projet distinct financé par l’UE qui vient de s’achever – et dirigé par Haase – a adopté une approche plus large de l’ensemble du défi.
Appelé DJINN, le projet a amélioré les méthodes de simulation utilisées par les constructeurs aéronautiques pour prédire le niveau de bruit de leurs avions. Il s’est déroulé de juin 2020 à novembre 2023 et a utilisé des méthodes numériques avancées et un calcul haute performance pour prédire les écoulements de fluides et améliorer les performances aérodynamiques et acoustiques des avions.
Ses résultats aideront les constructeurs d’avions à expérimenter des options de conception pour réduire le bruit.
« Ces méthodes sont devenues plus précises que celles utilisées aujourd’hui par l’industrie pour calculer le bruit », a déclaré Haase. « C’est quelque chose que l’industrie recherche car elle souhaite améliorer ses conceptions. »
Contrairement à INVENTOR, DJINN a étudié le bruit généré à la fois par les moteurs et la cellule et a inclus les constructeurs de moteurs d’avion Rolls-Royce et Safran Aircraft Engines parmi les participants au projet.
Capots moteur
L’un des changements de conception possibles examinés par l’équipe DJINN est une forme irrégulière de la sortie du moteur. Il a été démontré lors de certains tests que les capots moteur dentelés réduisent le bruit des moteurs d’avion et sont déjà présents sur certains modèles de Boeing.
Jusqu’à présent, Airbus a opté contre des capots moteur dentelés, invoquant un manque de gains dans la lutte contre le bruit.
D’autres options, notamment l’utilisation de volets poreux, existent pour réduire le bruit.
« Ils ont tous leurs avantages et leurs inconvénients », a déclaré Haase. « La question de savoir quelle est l’approche préférable reste ouverte. »
Quoi qu’il en soit, même si les changements apportés aux avions eux-mêmes ne seront peut-être pas immédiats, Haase et Manoha sont optimistes quant aux perspectives de réduction du bruit des avions, compte tenu des progrès de la recherche.
Dans ce contexte, le secteur du transport aérien est incité à accélérer le changement car les aéroports européens modulent de plus en plus les frais d’atterrissage et de décollage en fonction des niveaux de bruit des avions.
Cette pratique reflète les préoccupations environnementales croissantes et les protestations du public comme celle en Irlande le mois dernier.
« Le bruit des avions perturbe chaque jour la vie de certaines personnes », a déclaré Manoha. « Les nouvelles technologies peuvent nous aider à réduire ce fardeau. »
La recherche présentée dans cet article a été financée par le programme Horizon de l’UE. Les opinions des personnes interrogées ne reflètent pas nécessairement celles de la Commission européenne.
Plus d’informations
Cet article a été initialement publié dans Horizonle magazine européen de la recherche et de l’innovation.
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