FR2707415A1 - Dispositif de réduction de bruit. - Google Patents

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Abstract

Dispositif pour la réduction du bruit généré par un aérodyne (H) à moteur à hélices, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une contre-source sonore (1), au moins un vélocimètre (2) à effet doppler pour mesurer le champ sonore à une certaine distance de l'aérodyne, et des moyens pour commander la contre-source (1) en fonction de la mesure réalisée par le vélocimètre (2), de façon à ce que la contre-source (1) émette un son de même intensité en opposition de phase par rapport au son généré par l'aérodyne (H).

Description

La présente invention est relative à un dispositif pour la réduction du bruit externe causé par des aéronef s, et notamment des aéronefs à moteur à hélices.
On sait que le bruit engendré par un aéronef à moteur à hélices, tel qu'un hélicoptère, peut être minimisé en jouant sur le profil aérodynamique du fuselage de l'aéronef ou des pales des hélices, ou encore en jouant sur la vitesse de rotation des rotors entraînant les pales.
Si ces techniques permettent une réduction sensible de la signature sonore de l'aéronef, elles ne permettent cependant pas l'annulation du bruit engendré par celui-ci.
On sait également qu'il est possible d'annuler un bruit en lui superposant un son de même puissance et en opposition de phase par rapport à ce bruit. Cette technique est par exemple utilisée pour la réduction du bruit interne dans les cabines de pilotage d'aéronefs.
Un but de l'invention est de proposer un dispositif permettant de réduire le bruit externe engendré par un aéronef par un son contraire en opposition de phase.
Un problème technique particulier qui se pose tient en ce qu'il est nécessaire pour réaliser l'annulation d'un bruit par un autre, de pouvoir disposer d'une mesure du son que l'on cherche à atténuer.
Dans le cas d'un aéronef, c'est le bruit externe à une certaine distance de l'aéronef que l'on cherche à atténuer. Ce bruit ne peut être directement mesuré.
Pour résoudre ce problème, l'invention propose de mesurer ce bruit externe, c'est-à-dire les vibrations acoustiques qui lui correspondent, en mettant en oeuvre des techniques déjà connues de vélocimétrie à effet doppler laser.
Les techniques de vélocimétrie à effet doppler laser mettent en oeuvre des radars-laser (LIDAR) dont les faisceaux lumineux sont rétrodiffusés par les particules en suspension dans les gaz atmosphériques.
Elles trouvent notamment application pour la mesure de la vitesse du vent atmosphérique, pour la mesure des turbulences ainsi que pour la mesure du cisaillement du vent au sol.
Ces techniques ont notamment été décrites de façon complète dans les différentes publications suivantes auxquelles on pourra avantageusement se référer
Rod G. Frihlich and Michael J. Kavaya - Coherent laser radar performance for general atmospheric refractive turbulence - p. 5325 sq - 20 December 1991, Vol. 30, nO. 36 - APPLIED OPTICS
Russell Targ Michael J. Kavaya, R. Milton Huffaker, and
Roland L. Bowles - Coherent lidar airborne windshear sensor : performance evaluation - p. 2013 sq 20 May 1991, Vol.30, No. 15 - APPLIED OPTICS
C. Laurence Korb, Bruce M. Gentry, and Chi Y. Weng - Edge technique: theory and application to the lidar measurement of atmospheric wind - p. 4202 sq 20 July 1992, Vol. 31, No 21 - APPLIED OPTICS.
L'invention a donc pour objet un dispositif pour la réduction du bruit généré par un aérodyne à moteur à hélices, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une contre-source sonore, au moins un vélocimètre à effet doppler pour mesurer le champ sonore à une certaine distance de l'aérodyne, et des moyens pour commander la contre-source en fonction de la mesure réalisée par le vélocimètre, de façon à ce que la contre-source émette un son de même intensité en opposition de phase par rapport au son généré par l'aérodyne.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier possible pour l'invention.
Cette description est purement illustrative et non limitative.
Elle doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels
la figure 1 représente schématiquement en vue de dessus un hélicoptère muni d'un dispositif selon l'invention
la figure 2 est un schéma bloc représentant un tel dispositif.
L'hélicoptère H représenté sur la figure 1 constitue un aéronef à moteur à hélices, qui engendre autour de lui un bruit F. A une certaine distance de l'hélicoptère H, l'on peut considérer ce bruit F comme émis par une source ponctuelle.
Le dispositif pour la réduction du bruit, dont est muni l'hélicoptère H, comporte une contre-source sonore 1, ainsi que des moyens 2 pour la mesure des vibrations acoustiques à une certaine distance de l'hélicoptère H.
La contre-source 1 est commandée de façon à générer un son qui se superpose au bruit F. Ce son est de même intensité et en opposition de phase par rapport à ce bruit F.
La contre-source 1 peut, en particulier, comprendre plusieurs haut-parleurs 3 répartis de façon à permettre de couvrir un angle volumique complet autour de l'hélicoptère H. Elle peut encore être constituée par une ou plusieurs sources tournantes.
Ces haut-parleurs 3 sont alimentés par la source de puissances interne de l'hélicoptère H à une puissance maximale de l'ordre du kW.
Selon l'invention, les moyens pour la mesure du bruit engendré par l'appareil comportent au moins un vélocimètre à effet doppler laser.
Un tel vélocimètre est notamment décrit en détail dans les publications déjà citées, dont l'enseignement est ici inclus par référence.
Ainsi que cela a été schématisé sur la figure 2, un tel vélocimètre 2 est un radar-laser (ou LIDAR) qui comporte une source laser 4, une optique d'émission et de réception 5 et un capteur 6 pour la détection d'un faisceau rétrodiffusé.
La source laser 4 est par exemple constituée par un laser continu de type à erbium émettant à une longueur d'onde de sécurité optique de 1,54 pm.
L'optique 5 d'émission du faisceau laser et de réception du faisceau rétrodiffusé est de type classique.
Elle comporte en particulier un télescope 7 permettant de faire converger les faisceaux rétrodiffusés sur le capteur de détection 6. Elle comporte également des miroirs de réflexion qui envoient une partie du faisceau émis par la source laser 4, avec les faisceaux rétrodiffusés, sur un mélangeur optique 8 situé sur le trajet desdits faisceaux rétrodiffusés, en amont du capteur de détection 6.
Le capteur de détection 6 est une photodiode qui convertit l'intensité du faisceau optique rétrodiffusé qu'elle reçoit en un signal analogique. Ce signal analogique est amplifié par un amplificateur 9, puis transmis par une unité de traitement 10 qui commande au moins un oscillateur 11 qui actionne les haut-parleurs 3.
En particulier, cette unité 10 traite le signal qu'elle reçoit de façon à déterminer la fréquence, la phase et l'amplitude des vibrations acoustiques sur lesquelles la rétrodiffusion a eu lieu. La puissance, la fréquence et la phase du signal émis par l'oscillateur 11 sont fonction de la fréquence, de la phase mesurées et de l'amplitude, ainsi que de la distance entre l'hélicoptère
H et les ondes acoustiques mesurées et de la vitesse de l'hélicoptère H.
L'unité 10 reçoit également de l'appareillage interne de l'hélicoptère H des informations relatives au fonctionnement de celui-ci. Ces informations, qui fournissent des références de fréquence et de phase, sont par exemple utilisées pour commander le fonctionnement des haut-parleurs 3, alors que le fonctionnement du vélocimètre à effet doppler laser 2 a été interrompu ou encore lorsque le vélocimètre est en fonctionnement de façon à faciliter le travail de l'unité 10. L'unité 10 synchronise alors l'émission par les haut-parleurs 3 avec les évènements internes de l'hélicoptère H.
En variante, les haut-parleurs de la contre-source sonore pourront être complétés par des moyens pour contrôler les débattements harmoniques des pales de l'hélicoptère H.
Egalement, le dispositif pourra comprendre plusieurs vélocimètres à effet doppler laser ; il pourra comprendre un vélocimètre tournant.
I1 pourra également comprendre des moyens permettant d'effectuer des mesures du son à plusieurs distances de l'appareil H, de façon à corriger le son émis en tenant compte de la non ponctualité de la source.
On notera que le dispositif qui vient d'être décrit est particulièrement bien adapté à la réduction du bruit externe généré par les hélicoptères. Les fréquences sonores principales générées par les hélicoptères sont en effet des fréquences basses qui correspondent à des longueurs d'onde importantes (plusieurs mètres). Les vibrations acoustiques sont par conséquent aisément prédictibles à partir des mesures relevées par le vélocimètre.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour la réduction du bruit généré par un aérodyne (H) à moteur à hélices, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une contre-source sonore (1), au moins un vélocimètre (2) à effet doppler pour mesurer le champ sonore à une certaine distance de l'aérodyne, et des moyens pour commander (10) la contre-source (1) en fonction de la mesure réalisée par le vélocimètre (2), de façon à ce que la contre-source (1) émette un son de même intensité en opposition de phase par rapport au son généré par l'aérodyne (H).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la contre-source (1) comporte plusieurs haut-parleurs (3) répartis de façon à couvrir un champ sonore autour de l'aérodyne.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la contre-source comporte au moins un haut-parleur monté rotatif par rapport à l'aérodyne et entraîné en rotation par rapport à celui-ci.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande (10) contrôlent également l'actionnement harmonique des pales de la ou des hélices de l'aérodyne.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vélocimètre (2) est à laser continu.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vélocimètre (2) est à laser émettant à une longueur d'onde de sécurité optique, par exemple de 1,54 pm.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vélocimètre (2) réalise des mesures sonores à plusieurs distances de l'appareil, ces mesures étant prises en compte par des moyens de commande (10) pour calculer--une approximation de la non ponctualité de la source sonore que constitue l'aérodyne.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs vélocimètres.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un vélocimètre monté rotatif par rapport à l'aérodyne et entraîné en rotation par rapport à celui-ci.
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