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Un turbopropulseur à hélices rapides (open rotor) est actuellement testé dans une soufflerie de l’Onera. Le concept promet une consommation très réduite. Principal défi : de complexes ondes sonores.
Pas facile de concilier réduction des rejets de CO2 et limitation du bruit. L’Onera, qui teste en ce moment un turbopropulseur à hélices rapides contrarotatives (« open rotor ») dans la soufflerie S1 de Modane (Savoie), est au cœur du sujet. Le concept tient la corde pour remplacer les turboréacteurs actuels au-delà de 2025, en promettant une chute de 20 à 25 % de la consommation. Mais les défis sont nombreux. Principal casse-tête pour les chercheurs : le bruit.
Rien qu’en regardant un tel moteur, on comprend l’essentiel. Les hélices ne sont pas carénées : la nacelle n’est plus là pour contenir une partie des ondes sonores. Une nacelle assez grande serait trop lourde. Les hélices ont en effet un diamètre supérieur aux soufflantes actuelles.
Le bruit des hélices contrarotatives n’est pas la simple superposition du bruit de deux hélices. C’est bien pire, explique Laurent Leylekian, ingénieur de recherche à l’Onera. En cause : le tourbillon d’extrémité de l’aube amont lorsqu’il frappe l’aube aval.
Ainsi, les fréquences, d’une part, sont plus désagréables. Il se produit un « battement de fréquence », une sorte d’ondulation du bruit particulièrement peu appréciée par l’oreille humaine.
La difficulté se trouve, d’autre part, en termes de directivité. Le bruit d’une hélice est surtout perçu dans le plan de celle-ci. En revanche, l’open rotor « rayonne » dans toutes les directions. Si l’on veut éviter trop de mécontents chez les passagers et les riverains, la tâche est ardue.
Une possibilité est d’implanter les moteurs au-dessus de l’empennage horizontal. Celui-ci fait alors écran entre la source du bruit et le sol. Reste un autre défi inhérent au concept sans nacelle : la sécurité en cas de détachement d’aube.
Thierry Dubois
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Open rotor : les chercheurs butent sur le bruit
La différence entre un ingénieur et un imaginatif, c'est que ce dernier a une vision élargie des solutions applicables au problème... Seulement en France on refuse obstinément de payer les imaginatifs au prix des ingénieurs. Tant pis, démerdez-vous!
Open rotor : les chercheurs butent sur le bruit
Est-ce que le bruit est due au fait que les pales tournent en supersonique? Quelle est la difference avec l'Ivchenko-Progress D-27 qui équipe le AN-70? Il me semble que celui-ci n'est pas si bruillant, pourtant on l'apelle "hélice rapides".
Open rotor : les chercheurs butent sur le bruit
Tout dépend du régime de fonctionnement. Au décollage et à l'approche, c'est essentiellement le bruit d'interaction entre les hélices qui est perçu au sol. Ce bruit est du au hachage par l'hélice aval des tourbillons et sillages des pales de l'hélice amont. En croisière, ce sont effectivement les chocs sur les pales qui sont source de bruit cabine.
Open rotor : les chercheurs butent sur le bruit
On en parlait déjà il y a 30 ans. Un démonstrateur d'UDF (UnDucted Fan = un turbopropulseur à hélices rapides, et sans réducteur) avait même été testé en vol en 1986 sur un B727, en position moteur 3 (droit).... Puis toutes les études ont été abandonnées au début des années 90, les prix du fuel étant devenus très bas.... Pas rentable, nous disaient alors les motoristes et les avionneurs
Quel gâchis. Quel temps perdu... Comme si le prix du carburant à l'époque était destiné à rester éternellement bas... Maintenant que le coût du carburant devient "skyrocketing", tout ce petit monde se réveille à nouveau. C'est bien.... Les compagnies aériennes, en train d'étouffer à petit feu, vous remercient...