Des mesures de meilleure qualité dans la soufflerie CEPRA19

Des moteurs de plus en plus complexes

Les caractéristiques des moteurs civils du futur rendent la tâche de plus en plus difficile : ils sont de moins en moins bruyants et les mesures du signal utile sont donc de plus en plus difficiles à faire émerger des bruits de fond ou parasites de l’installation. D’autre part l'augmentation du diamètre des moteurs conduit aussi à des installations motrices qui renforcent les interactions jet/voilure, ce qui est un facteur susceptible de dégrader les performances acoustiques. Il y avait donc des réflexions et des actions à mener pour déterminer si CEPRA19 pouvait être en mesure de reproduire les conditions de vol pour les moteurs UHBR (Ultra High Bypass Ratio) des futures générations d’aéronefs.

Une soufflerie constamment améliorée ces dernières années…

La soufflerie aéroacoustique CEPRA19 possède la capacité unique d’étudier les bruits de jet moteur soit en configuration isolée (simulation du jet moteur seul), soit en configuration installée (simulation en présence d’une voilure).

De nombreuses actions ont été menées par la direction des souffleries depuis 2013 pour améliorer la représentativité des essais à CEPRA19, avec des actions sur : l’anéchoïcité de la chambre de mesure ; la réduction du bruit du simulateur de jet ; le positionnement de la voilure par rapport à la tuyère avec l’introduction de la MDM (méthode optique de Mesure de Déformation Maquette) ; le contrôle de l’épaisseur de la couche limite externe de la tuyère par l’intermédiaire d’un dispositif d’aspiration de la couche limite (BLCS). Cette dernière amélioration constituait une demande récurrente des industriels depuis plusieurs années.
Les impacts de l’ensemble de ces améliorations ont pu être évalués en 2019 en configuration isolée dans le cadre du projet BLCS, projet cofinancé par la DGAC, Airbus, Safran Aircraft Engine et ONERA. Des essais en configuration installée ont eu lieu début 2020 avec ces mêmes industriels.

Le succès de ces essais tient aussi à la capacité de l’ONERA à résoudre des problématiques transverses : son département aérodynamique a également apporté son savoir-faire sur le volet métrologie : les microphones champs lointain ont été doublés avec des microphones équipés de boule anti-vent (pour améliorer les mesures basses fréquences) ; deux réseaux de microphones (activité financée par le programme CleanSky2 ADEC) ont été implantés afin d’identifier et de caractériser les différentes sources de bruit à l’origine du rayonnement en champ lointain ; des mesures de pression dynamique sur la voilure avec une acquisition synchronisée échantillonnée à 262 kHz, traitement de 341 voies de mesures.

… pour des résultats répondant aux attentes

Les résultats restent encore à analyser en détail, principalement la comparaison aux mesures vol. Cependant les industriels se sont déjà déclarés très satisfaits des objectifs atteints lors de cette campagne d’essai. Les améliorations réalisées à CEPRA19 ont largement contribué à diagnostiquer plus finement les configurations testées. Les constats suivants ont pu être faits :

• Le bruit d’interaction jet/voilure se caractérise par une composante localisée au bord de fuite du volet qui domine très largement les autres sources en basses voire moyennes fréquences ;
• L’utilisation du système d’aspiration BLCS confirme les tendances attendues par Airbus et Safran Aircraft Engines pour mieux prédire le bruit de jet ;
• La soufflerie CEPRA19 est à présent capable de mesurer de faibles niveaux de bruit de jet.

Grâce aux efforts importants consentis par l’ONERA pour améliorer la qualité et la pertinence des mesures, la capacité de CEPRA19 à tester les futures tuyères UHBR dans des conditions comparables à celles du vol a été démontrée. Ceci doit renforcer l’attractivité de cette installation auprès des industriels potentiels utilisateurs et par conséquent générer un plan de charge satisfaisant.

Figure 1 : Vue de la configuration installée de l’essai post-BLCS à CEPRA19

Figure 2 : Amélioration du bruit de fond pour
la mesure de bruit de jet dans la soufflerie CEPRA19

Figure 3 : Identification des sources de bruit de jet par traitement
de réseau de microphone
haut: configuration isolé, bas: configuration installée