nov 082006
 

Les avions, c'est beau mais... ça consomme énoooormément d'essence (meme si, la consommation rapportée au nombre de passager est inférieure à celle d'une voiture avec un seul passager), et ça fait du bruit. Ces deux problèmatiques commencent à devenir des préoccupations majeures chez les avioneurs. La consommation et le bruit émis sont désormais inclus dans le cahier des charges et soumis à une certification très stricte. Ce qui est bien c'est que ça pousse à l'innovation... Et justement, aujourd'hui on peut voir sur futura-sciences, un article qui parle d'une méthode pour diminuer la consommation de carburant. Dans cet article on parle de couche limite et de turbulence. Laissez moi vous éclairer.

La couche limite c'est la partie de fluide proche d'une paroi dont la vitesse est inférieure (de l'ordre de 90%) à la vitesse du fluide un peu plus loin de la paroi. Ce phénomène est très classique en mécanique des fluides, il est créé par la viscosité du fluide qui le fait "coller" à la paroi et qui est donc fortement ralenti. A certaines vitesses cette couche limite se met à osciller, à battre un peu comme un drap dans le vent, au niveau de la paroi. Ceci altère grandement les performances aérodynamiques, car l'écoulement "turbulent" ainsi créé fait augmenter la traînée de l'avion (c'est la force qui s'oppose à l'avancement de l'avion, créé par les frottement de l'air). On peut bien se rendre compte de cet effet en s'imaginant faire du vélo avec une grande cape. Une fois une certaine vitesse atteinte, la cape va se mettre à battre, et va nous empêcher d'aller plus vite. Dès que la turbulence est déclenchée, il faut fournir plus d'énergie pour avancer, et donc l'avion consomme plus de carburant.Pour résoudre ce problème on a deux solutions :

  • faire en sorte que le battement de la couche limite et donc la turbulence se déclenche à une plus haute vitesse, c'est assez complexe, il faut jouer par exemple sur la forme de l'avion, et là y a pas de méthodes magiques. On le fait de manière plus ou moins empirique, en testant une forme en soufflerie, et on voit ce que ça apporte.
  • diminuer l'importance de la couche limite. Les chercheurs de l'institut d'aérodynamique de Stuttgart on choisi la deuxième option en mettant des petits trous qui "aspirent" la couche limite. Du coup plus de couche limite (enfin presque), moins de turbulence, moins de traînée, donc une consommation moindre.

Cependant, ces solutions ne sont que temporaires car le gain est certes important, mais pourrait être encore meilleur si on revoyait justement la forme complète de l'avion. Et si en plus on pouvait faire en sorte qu'en changeant cette forme, il fasse moins de bruit ce serait le pied...Dans cette idée, on pouvait lire un article hier sur le nouvelobs parlant d'un nouvel avion silencieux.

Silent Aircraft

Il me laisse rêveur... On peut trouver sur le site du développement de cet avion ('Silent' Aircraft), pleins d'informations (en Anglais) très accessibles et intéressantes.

Il est prévu pour 2030. On a le temps de voir venir donc.

Au niveau sonore il émettra 25 dB en moins. Rappelez vous qu'une diminution de 3 dB d'un bruit correspond à diminution par 2 de l'intensité de ce bruit. Donc une diminution de 25 dB correspond elle à un bruit environ 300 fois moins intense ! Pour diminuer autant ce bruit ils se basent sur plusieurs choses :

  • Au décollage, ce sont les moteurs qui émettent le plus de bruit. Dans les avions classiques, les moteurs sont en dessous de l'avion, donc le bruit est rayonné vers le bas, là où habitent les gens. L'idée ici est tout simplement de mettre les moteurs au dessus, juste pour faire chier les oiseaux. C'est tout con.
  • Lors des phases d'approches, le bruit créé par l'écoulement d'air autour de l'avion (le bruit aérodynamique) est d'égale intensité avec le bruit des moteurs. On sait que ce bruit aérodynamique est créé notamment par le système d'hypersustentation (les becs et les volets) et les trains d'atterrissage. Le système d'hypersustentation permet à l'avion de voler même à faible vitesse. S'ils n'étaient pas présents, l'avion se casserait la gueule avant de pouvoir atteindre une vitesse suffisamment faible pour atterrir. Le 'Silent Aircraft', lui, grâce à sa forme en Aile, a une portance bien plus élevé que les avions standards et du coup, plus besoin de becs ni de volets... ce faisant on enlève quasiment la moitié du bruit émis lors des phases d'approche.

En plus, grâce à cette forme, on améliore énormément l'aérodynamique de l'avion, donc on diminue très fortement la traînée, et par là la consommation de carburant. Ils annoncent une diminution de près de 25 % !

J'ai hâte d'être en 2030 et de voir volet cet engin. Enfin s'il voit le jour...

Les lecteurs avertis qui connaissent un peu mon sujet de thèse savent que je fais des recherches pour essayer indirectement de diminuer le bruit émis par les becs de bord d'attaque. Ils auront compris que je me fatigue peut être pour rien 😉

  • salvator

    Merci pour cet article très intéressant et très clair qui me pose une question: Si un des problèmes du bruit des avions à l'atterrissage est lié leur capacité à la sustentation ne peut-on pas aspirer l'air de la couche limite et le réinjecter vers la bas comme pour les aéroglisseurs pour augmenter la portance des avions et diminuer ainsi le frottement et le bruit en résultant?C'est après avoir lu ce commentaire enthousiaste mais complètement à côté de la plaque que Florian se rendit compte qu'on ne pouvait rien pour les indécrottables et qu'il décida de changer de voie car la cuisine c'est beaucoup plus accessible

  • Florian

    Très bonne question Salvator. Tu sembles bien renseigné pour un béotien ;)Le problème c'est que le bruit émis pendant les phases d'approche ne prend pas sa source uniquement au niveau des systèmes hypersustentateurs (il y a aussi les trains d'atterrissage qui sont très bruyants), et que, en ce qui concerne le bruit émis par les becs de bord d'attaque et les volets de bord de fuite, il n'est pas seulement créé par le "frottement de l'air sur l'avion". Il y a des rétroactions acoustiques dans la cavité des becs, du bruit créé par des tourbillons, etc, etc.D'autre part, un tel système serait, je pense très complexe et lourd à embarquer. Or la masse d'un avion est un élément qu'il faut à tout prix minimiser, c'est vraiment un élément critique contrairement à un aéroglisseur.

  • http://adds.over-blog.com jacques

    Bonjourle Buccaner, avion militaire anglais, était équipé d'un système d'aspiration de la couche limite, en bord d'attaque, et cet air était éjecté dans le bord de fuite, ce qui augmentait la portance.De plus son profil était du type " taille de guêpe"

  • kenjiu

    Merci pour cet article très intéressant. :)Parfois, je repense aux dirigeables...C'était bien quand même...Prendre un petit déj avec une vue imprenable...prendre l'air sur le balcon...Pas possible en avion.Bon c'est sur, ça va pas aussi vite, et parfois ça explose, mais avec les gaz's dont nous disposons aujourd'hui, ça redevient possible...Et c'est économique, majestueux, silencieux...Faut avoir le temps quoi.Mais pour une croisière, c'est pas mal.Dans le même registre, on pourrait imaginer des trains solaires, très très lents, mais super économiques pour le transport des choses non périssables.Pour revenir aux avions, je suis persuadé que bientôt, ils se passeront de Kérosène, feront moins de bruits, et pourront atterrir sur la lune sans trop de difficulté.Je crois aussi aux voitures volantes, et je pense que c'est pour bientôt. Honda semble y croire aussi, mais on attends la suite...Cette idée de réduire les perturbations (flottement de la cape à moto) rejoint un peu l'idée de la synergie, et de la synergétique, voir Buckminster Fuller pour plus d'infos.Merci encore pour votre super site.

  • http://www.octuri.com/fr yelken octuri

    http://www.octuri.com/frBonsoir,je suis designer dans l'aéronautique et je viens d'ouvrir mon site internet montrant des concepts d'avions futuristes que j'ai créés:Yacht convertible en hydravion, avion voilier, navette spatiale pour faire l'amour en apesanteur, système innovant de propulsion d'avion...pour le plaisir de rêver.Pour certains on peut visiter l'aménagement intérieur.Yelken octuri

  • http://jean.teremetz.free.fr Jean Vladimir Térémetz

    CELA FAIT PLUS DE TRENTE ANS QUE TOUT CE QUI S’EST ÉCRASÉN’AURAIT PAS DÛ S’ÉCRASER :Cela fait plus de trente ans que toute l’aviation aurait due être refaite. Cela fait plus de trente ans que l’on ne prend pas mes AILES “VIVANTES” en considération. Cela fait plus de trente ans que l’on ne me prend pas en considération . . .* * *Dernièrement, volant avec mes ailes “vivantes”, ni passagers du vol AF 447 Rio-Paris, ni Champion du Monde de Voltige dans son avion personnel, n’auraient pu être massacrés par cet pourriture d’univers :Voilà ce qu’aurait dû être la relation du Vol AF 447 Rio-Paris avec mes ailes :“ Nous volions pourtant à 11.000 mètres, lorsque brusquement, sans transition, nous fûmes surpris par des turbulences d’une violence inouïe !Pendant cinq minutes nous volâmes dans la tourmente. Mais nous devons à la vérité de dire que la façon dont s’est comporté notre nouveau Long-Courrier en cette circonstance, est absolument merveilleuse ! !Nous pûmes nous rendre compte à l’amplitude et à la rapidité des mouvements de ses ailes “vivantes” de l’état d’agitation extrême de l’atmosphère. Mais nous ne ressentîmes aucun tangage, aucun roulis, aucune secousse, aucune agitation. Nous flottions immobiles dans l’air tourmenté comme un Oiseau, et les pilotes n’eurent jamais à reprendre les commandes, laissant l’avion et ses ailes “vivantes” continuer à voler comme si de rien n’était ! ! !Le Champion du Monde de Voltige, quel que fut l’état turbulent de l’atmosphère, s’adaptant au peu de visibilité qu’il rencontra, serait redescendu à 30 km/h au besoin sans craindre quel que “décrochage” que ce soit, et aurait terminé son vol dans la sécurité et le confort de mes ailes “vivantes”, au lieu d’être précipités à plus de 100 km/h contre une colline.www.voler-sans-plus-pouvoir-s-ecraser.netjean.teremetz@free.frN’ayant toujours malheureusement, ni la fortune de Santos-Dumont, ni celle d’Howard Hughes, je n’ai toujours aucun moyen de mettre au point, d’expérimenter et de réaliser quoi que ce soit . . .Fondamentalement, il ne peut tout de même pas être injuste que tout Trouveur soit l’immédiat et premier bénéficiaire de ses “Trouvailles” . . .Bien cordialement Jean Vladimir Térémetz

  • Jean Vladimir Teremetz

    "Gouttes de Science" ?

    D'abord et avant tout et une bonne fois pour toutes savoir enfin ce qu'est réellement, concrètement l'univers et comment il fonctionne :

    http://www.liberes-des-mathematiques-savoir-enfin-ce-qu-est-l-univers.net

    Bien cordialement     Jean Vladimir Térémetz