Essais concluants pour l’hélice silencieuse Anibal de l’Onera

La campagne d’essais en vol menée en octobre 2008 par le Centre d’essais en vol (CEV) a démontré que l’objectif visé par l’Onera dans le cadre du programme Anibal avait été atteint. Désormais, l’hélicier Duc-Hélices peut entreprendre la certification de cette hélice à cinq pales destinée, dans un premier temps, aux avions remorqueurs Robin DR400 exploités dans les centres de vol à voile.

L’Onera rédige actuellement les conclusions du programme Anibal. Avant même que les résultats de ce programme de recherche sur l’hélice silencieuse ne soient rendus public, Duc-Hélices, le partenaire industriel, a entrepris de certifier cette nouvelle hélice, notamment parce que la Fédération française de vol à voile, partie prenante du projet, souhaite que ses centres de vol à voile puissent rapidement en équiper leurs avions remorqueurs de type Robin DR400. L’hélice Anibal constitue en effet une avancée significative dans la réduction des nuisances sonores.

Le programme Anibal (Atténuation du Niveau de Bruit des Avions Légers) a été lancé par l’Onéra en 2006 et conduit en partenariat avec la FFVV (Fédération Française de Vol à Voile) et financé par la DPAC (Direction des Programmes Aéronautiques Civils). L’objectif de ce programme était de définir, fabriquer et caractériser par des essais, au sol et en vol, une hélice prototype susceptible de réduire le bruit de 8dB sans perte de performance. L’Onéra a confié à la société Duc-Hélices la fabrication de deux prototypes d’une même hélice en composite carbone, l’un pour les essais au sol, l’autre pour les essais en vol.

Au début des années 90, des travaux avaient déjà été menés en France pour apprécier le gain global hélice + échappement. Une hélice quadripale Hoffmann avait été testée sur des avions remorqueurs MS 893 A Rallye. L’action conjuguée de l’hélice Hoffmann et du silencieux Mecanair avait permis une diminution du niveau de bruit de 8dBA. Cependant, l’analyse statistiques des durées de remorquage montrait que l’avion équipé de l’hélice quadripale se révélait moins performant que l’avion de série. Ces essais avaient néanmoins débouché sur l’équipement d’une partie de la flotte des avions-remorqueurs.

Le programme Anibal était plus ambitieux et avait pour objectif de déboucher sur un équipement certifié capable d’apporter une réduction de bruit de l’ordre de 8dB avec une dégradation de performance inférieure à 3% en phase de montée initiale.

Après avoir déterminé une hélice de référence et évalué ses performances, l’Onera a procédé à une étude paramétrique, dans le but de fixer la géométrie de l’hélice Anibal. Neuf hélices candidates ont été évaluées. Elles se distinguaient selon trois critères : le nombre de pales (3, 4 et 5 pale), le diamètre (nominal à 1,70m avec des écarts de 1,64 à 1,74m) et l’ajout ou non de flèche.

L’étude a montré que pour un nombre de pales donnée, si on augmente le diamètre, les performances aérodynamiques augmentent. Seule une augmentation du nombre de pales peut de manière significative réduire le bruit de charge.
-*Hélices tripales : les performances restent inférieures, en phase de montée, aux performances de référence (dans la limite des 3%), et le gain sur le bruit en certification plafonne à +6dBA.
-*Hélices quadripales : les performances s’améliorent à isodiamètre et le gain sur le bruit atteint +8 dBA (mais le bruit moteur est à prendre en compte).
-*Hélices cinq pales : les performances dépassent les performances de référence et la réduction du bruit est supérieure à 9 dBA.

La solution d’une hélice à 5 pales de 1,68m de diamètre a donc été retenue pour la suite du programme Anibal. Sa définition (épaisseur relative, forme des profils) a été réalisée pour être compatible avec la technologie développée par la société Duc-Hélice. Cette société été retenue en tant qu’hélicier du projet Anibal pour son expérience dans la fabrication d’hélices composites d’ULM mais surtout parce que sa technologie permet d’obtenir des épaisseurs réduites sur les extrémités de pales.

Les essais au sol ont permis de vérifier la tenue mécanique des hélices produites. Ils ont été réalisés sur un moteur de banc du même type que celui équipant le DR400 remorqueur. La première hélice a tourné pendant 50 heures au régime nominal du moteur (2700 tr/min).

La seconde hélice a été utilisée pour les essais en vol qui ont lieu, sur l’aérodrome d’Aire-sur-l’Adour (Landes) du 13 au 17 octobre 2008. Elle a été montée sur un DR400, en lieu et place de l’hélice bipale Sensenich « 54 pouces » métallique bipale de 1,93 m de diamètre.

L’hélice Anibal a été comparée à une hélice Sensenich « 58 pouces » métallique bipale. Des mesures comparatives de bruit et de performances ont été réalisées dans différentes configurations, en vol solo et en remorquage, avec tractage de planeur monoplace léger et planeur biplace lourd. Le pilote d’essais du CEV était Daniel Serres.

Les premiers résultats ont mis en évidence que l’hélice Anibal est plus performante en montée, en remorquage. Avion seul pleine charge, les deux hélices sont équivalentes. Les premiers résultats acoustiques montrent un gain compris entre 6dB et 10 dBA en survol.

Les vols d’essais sont actuellement en cours de dépouillements, mais d’ors et déjà, il est possible d’affirmer que l’objectif du programme Anibal. Le gain de 8dB est acquis et les performances observées en remorquage de planeur apparaissent supérieures à celles de l’hélice bipale.

Gil Roy