FR2802328A1 - Procede et dispositif pour reduire le bruit de raies a l'interieur d'un aeronef, notamment un aeronef a voilure tournante, en particulier un helicoptere - Google Patents

Abstract

Procédé et dispositif pour réduire le bruit de raies à l'intérieur d'un aéronef, notamment un aéronef à voilure tournante, en particulier un hélicoptère. - Ledit dispositif (1) comporte des capteurs (Ca, Cb) pour mesurer les valeurs de paramètres vibratoires et/ ou acoustiques, des éléments mécaniques (A) commandables formant des sources secondaires de bruit, et un calculateur principal (CAL) déterminant, à partir des valeurs mesurées par les capteurs (Ca, Cb), des ordres de commande des éléments mécaniques (A), ainsi qu'au moins un capteur de référence (CO) pour mesurer un paramètre de référence qui est corrélé au bruit, et éventuellement un calculateur auxiliaire (4) pour calculer, à partir des valeurs mesurées par le capteur de référence (CO), un signal de référence, et ledit calculateur principal (CAL) détermine les ordres de commande en réalisant un filtrage par rapport au signal de référence.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour réduire le

bruit de raies à l'intérieur d'un aéronef, notamment un aéronef à

voilure tournante et en particulier un hélicoptère.

Plus particulièrement, elle s'applique à la réduction du bruit dans le poste de pilotage et/ou dans la cabine des passagers dudit aéronef. On sait que, sur un aéronef à voilure tournante, les spectres

acoustiques définis dans le domaine compris entre 20 Hz et 20 kHz relè-

vent de la superposition de bruits d'origines différentes, susceptibles d'être rassemblés en deux groupes différents selon leurs caractéristiques spectrales, à savoir les sons purs ou bruits de raies et les bruits à large bande.

De façon connue, les sons purs ou bruits de raies apparaissent no-

tamment, le cas échéant: - aux fréquences caractéristiques de la chaîne cinématique de l'aéronef - aux fréquences de rotation des pales des rotors (principal et arrière) et aux harmoniques de ces fréquences; - aux fréquences de rotation des pales des compresseurs des groupes turbomoteurs; et/ou

- aux fréquences de rotation des pales des ventilateurs de refroidisse-

ment de la boîte de transmission principale et/ou d'équipements électri-

ques, ainsi qu'aux harmoniques de ces fréquences, tandis que les bruits à large bande comprennent notamment le cas échéant: - le bruit de couche limite se développant sur le fuselage - le bruit engendré par les rotors; - le bruit d'écoulement des entrées d'air et des tuyères; - le bruit de moteur; et/ou

- le bruit des circuits de climatisation ou de chauffage du poste de pilo-

tage ou de la cabine des passagers.

Bien que tous ces bruits puissent poser des problèmes, la gêne acoustique ressentie par les passagers et l'équipage est occasionnée essentiellement par les bruits de raies. Par conséquent, la présente invention qui compte limiter cette gêne acoustique a pour objet principal de réduire

lesdits bruits de raies.

Il existe différentes solutions connues pour réduire de tels bruits à

I'intérieur d'un aéronef à voilure tournante, notamment un hélicoptère.

Une première solution connue a pour objet de réduire le niveau vi-

bratoire ou le rayonnement de sources de bruit et/ou du fuselage. A cet

effet, diverses actions physiques peuvent être mises en oeuvre, notam-

ment:

- une réduction des vibrations de la structure et/ou d'organes mécani-

ques, par amortissement ou modification de la raideur ou de la masse; une atténuation de la transmission acoustique, par amortissement ou modification de la raideur ou de la masse; - un effet de double cloison, par capotage de la source visée - une absorption acoustique par des matériaux fibreux ou alvéolaires; et

- une absorption acoustique par des résonateurs d'Helmhotz.

Les quatre premières actions physiques précitées permettent de diminuer le niveau général du bruit dans un large domaine de fréquences,

mais elles entraînent une augmentation de masse importante et très désa-

vantageuse. De plus, la diminution du bruit obtenue alors n'est pas assez sélective pour faire disparaître la gêne acoustique spécifique aux sons purs. En revanche, la cinquième et dernière action physique précitée

permet de réduire efficacement le bruit de raies, mais toutefois unique-

ment dans une bande étroite de fréquences, définie à la conception.

Cette première solution précitée et basée sur un traitement passif du bruit n'est donc guère efficace, notamment pour les bruits de raies en-

gendrés par des excitations vibratoires ou acoustiques dépendant en parti-

culier du régime de rotation, susceptible de variations en fonction du

temps, de machines tournantes.

Une seconde solution connue préconise un contrôle actif du bruit.

o10 Un premier exemple de contrôle actif est décrit dans le document

FR-2 732 807 qui divulgue un procédé et un dispositif personnels d'atté-

nuation acoustique. Ce document connu prévoit un ensemble atténuateur qui comporte des capteurs et des haut-parleurs agencés à proximité de la tête d'un passager d'un aéronef. Ces haut-parleurs sont destinés à créer des contre-bruits devant atténuer les bruits existant à proximité de la tête

du passager, en se combinant avec ces bruits.

Cet ensemble atténuateur permet ainsi uniquement une atténua-

tion individuelle et très localisée du bruit à proximité du siège d'un passa-

ger.

Ce dispositif connu présente de nombreux inconvénients. En parti-

culier: - il exige un nombre de haut-parleurs et de microphones proportionnel au nombre de sièges, pour lesquels on désire réaliser une atténuation acoustique, ce qui se révèle coûteux, encombrant et pénalisant en masse, en particulier pour de grandes cabines; - il apparaît une perte de volume disponible en cabine; et - il est nécessaire d'adapter les sièges existant, ce qui est bien entendu coûteux.

Par conséquent, cette solution connue qui se base sur un traite-

ment actif qui est à la fois localisé et individuel, n'est guère satisfaisante pour réduire le bruit de raies dans un aéronef à voilure tournante muni

d'une grande cabine pouvant contenir une pluralité de pilotes et de passa-

gers.

Le document FR-2 769 396 de la demanderesse décrit un disposi-

tif permettant de remédier à ces inconvénients. Ce dispositif connu est un dispositif de masse, de coût et d'encombrement réduits permettant de diminuer efficacement, de façon sensiblement globale et non individuelle, le bruit, et plus particulièrement le bruit de raies, à l'intérieur d'un aéronef à voilure tournante. A cet effet, ce dispositif connu comporte:

- des capteurs pour mesurer les valeurs d'au moins un paramètre vibra-

toire et/ou acoustique représentatif d'un effet vibratoire et/ou acousti-

que d'au moins une source de bruit dudit aéronef;

- des moyens mécaniques commandables et aptes à créer un effort sus-

ceptible de réduire l'effet vibratoire et/ou acoustique de ladite source de bruit; et - une unité de commande, pour commander lesdits moyens mécaniques,

en fonction des valeurs mesurées par lesdits capteurs.

Dans un mode de réalisation particulier, ce dispositif connu com-

porte P capteurs Cp agencés à des points Mp et susceptibles de mesurer un même paramètre vibratoire et/ou acoustique, et Q moyens mécaniques Aq aptes à créer respectivement des efforts susceptibles de réduire un même effet vibratoire et/ou acoustique, et l'unité de commande réalise, de façon répétitive, les opérations successives suivantes:

- elle calcule, pour chacun desdits P capteurs Cp, une valeur Pl p véri-

fiant la relation: P p = P2p + Zq (Tq,p.P3q), q variant de 1 à Q, dans laquelle

P2p correspond à la valeur dudit paramètre vibratoire et/ou acousti-

que qui existe au point Mp en l'absence d'action dudit dispositif et qui dépend de la valeur mesurée par le capteur Cp; P3q est la valeur dudit paramètre vibratoire et/ou acoustique, due à lI'action du moyen mécanique Aq et dépendant de la commande dudit moyen mécanique Aq; et

Tq,p est une valeur de transfert entre la valeur dudit paramètre exis-

tant au niveau du moyen mécanique Aq et celle correspondante exis-

tant au point Mp; - elle calcule la somme pPl p 12, p variant de 1 à P; et

- elle minimise la somme précédente pour en déduire les ordres de com-

mande desdits Q moyens mécaniques Aq, qui sont adressés à ces der-

niers. Par conséquent, ce dispositif connu qui peut être adapté aux conditions de vol, en contrôlant à cet effet lesdits moyens mécaniques, réalise notamment une atténuation globale, c'est-à-dire au minimum sur l'ensemble des P capteurs contrôlés, et non une atténuation individuelle comme le dispositif décrit dans le document FR-2 732 807, et il est donc

particulièrement efficace.

La présente invention a pour objet de perfectionner l'enseignement

fourni par le document FR-2 769 396.

Elle concerne un procédé pour réduire le bruit de raies à l'intérieur d'un aéronef, notamment un aéronef à voilure tournante et en particulier un hélicoptère, procédé qui permet de réduire de façon particulièrement efficace le(s) bruit(s) de raies le(s) plus gênant(s), tout en étant adaptable à toute variation (en particulier en fréquence et en amplitude) de(s) source(s) de bruit et à toute modification souhaitée de la réduction du

bruit (notamment concernant sa localisation).

A cette fin, ledit procédé selon lequel on réalise de façon répétitive et automatique les opérations suivantes a) pour chacun de I points Mi, i variant de 1 à I, situés sur ledit aéronef à voilure tournante, on mesure la valeur P2mi d'un paramètre vibratoire et/ou acoustique qui existe audit point Mi, ledit paramètre vibratoire

et/ou acoustique étant représentatif d'un effet vibratoire et/ou acousti-

que d'au moins une source dite primaire de bruit dudit aéronef; b) pour chacun desdits I points Mi, on mesure en temps réel une valeur Pli, correspondant à la relation j=J Pli = P2i +, (Tj, i.P3j) j=l dans laquelle - P2i est représentatif de la valeur P2mi mesurée en l'absence d'un contrôle actif;

- Tj,i est une valeur de transfert entre la valeur d'un paramètre vibra-

toire et/ou acoustique existant au niveau d'un élément mécanique commandable, formant une source secondaire de bruit, et celle correspondante existant audit point Mi; et - P3j est une valeur dudit paramètre vibratoire et/ou acoustique, due à l'action dudit élément mécanique et dépendant de la commande de ce dernier; et c) à partir des valeurs Pli mesurées en temps réel pour tous les I points Mi, on calcule une somme S vérifiant la relation i=[ S = 1 Plil2 i=1 d) on minimise ladite somme S pour en déduire des ordres de commande desdits J éléments mécaniques; et e) on applique les ordres de commande ainsi déduits auxdits J éléments mécaniques,

est remarquable selon l'invention en ce que, de façon répétitive et auto-

matique, à une étape préliminaire, on mesure la valeur Vr d'au moins un paramètre de référence qui est corrélé au bruit de ladite source primaire de bruit et, à partir de ladite valeur mesurée du paramètre de référence, on détermine un signal de référence, et à l'étape d), on minimise ladite

somme S, en réalisant un filtrage par rapport audit signal de référence dé-

terminé à ladite étape préliminaire.

Ainsi, comme ledit signal de référence est corrélé au bruit, il est représentatif (notamment en fréquence et en amplitude) du bruit existant dans l'aéronef et donc des raies les plus fortes et les plus gênantes de sorte que la réduction de bruit mise en oeuvre par la présente invention est

ciblée par un filtrage approprié sur ces raies les plus gênantes, ce qui per-

met d'augmenter l'efficacité de la réduction de bruit et en conséquence le

confort des pilotes et des passagers.

Par ailleurs, de façon avantageuse, à ladite étape préliminaire, on mesure une pluralité de R valeurs de référence Vr et on calcule le signal de référence SR à partir de la relation r R SR =,Cr.Vr

les R valeurs Cr représentant des coefficients. Ainsi, par un choix appro-

prié desdits coefficients Cr, on peut obtenir un signal de référence SR fai-

sant apparaître toutes les fréquences dont on veut réduire l'importance, notamment dans le domaine de fréquences "SIL4" et pour tout le domaine

de vol, le domaine de fréquences "SIL4" étant défini par les quatre octa-

ves de fréquences centrales respectivement situées à 500 Hz, 1000 Hz,

2000 Hz et 4000 Hz.

En outre, avantageusement, avant le réglage et l'utilisation du contrôle, à l'étape b) précitée, on détermine chaque valeur P2i à partir de la relation: P2i = ci.P2mi, dans laquelle cri est un coefficient de pondération, de préférence compris

entre 0 et 1. Ceci permet de réaliser une réduction spatialement "discrimi-

née" du bruit, en pondérant plus ou moins les valeurs mesurées aux diffé-

rents points Mi. Cette caractéristique permet de privilégier lors de la ré-

duction du bruit certaines zones, par exemple certaines places de passa-

gers de l'aéronef, par rapport à d'autres ou certaines fréquences particu-

lières apparaissant dans le spectre de bruit.

Par ailleurs, selon l'invention, le nombre J d'éléments mécaniques (hautparleurs et/ou actionneurs mécaniques) est inférieur ou égal au nombre I de points Mi. Par conséquent, on peut réduire le bruit en un nombre de zones, qui est supérieur au nombre d'éléments mécaniques représentant les sources secondaires de bruit, prévus à cet effet, ce qui est bien entendu particulièrement avantageux, notamment par rapport au

dispositif connu divulgué par le document FR-2 732 807 précité.

Dans le cadre de la présente invention, l'étape préliminaire précitée du procédé conforme à l'invention peut être mise en oeuvre: - soit simultanément aux étapes a) et b), c'est-à-dire au cours du vol - soit dans une phase antérieure auxdites étapes a) et b), notamment

dans une phase de préparation de mission.

Plus précisément, on notera que l'acquisition des R signaux de ré-

férence Vr peut se faire de deux façons différentes: - soit, on mesure ces signaux avant la mise en oeuvre du contrôle actif et on sélectionne les R coefficients Cr. Pendant le contrôle, on exploite le signal de référence SR, avec les coefficients Cr figés - soit, on mesure les R signaux Vr pendant le contrôle, adaptables en cours de mission, et l'utilisateur a la possibilité de régler alors lui-même les coefficients Cr. Pendant le contrôle effectif, l'exploitation du signal

de référence reste identique, bien sûr, au cas précédent.

On notera par ailleurs que les mesures P2mi devront être acquises au cours d'un vol d'identification, avant les vols avec contrôle. Il s'agit, en effet, de régler le comportement en dynamique de la chaîne d'acquisition (capteurs, enregistreurs,...) afin d'assurer une marge suffisante pour ne pas saturer les amplificateurs,...

La présente invention concerne également un dispositif pour ré-

duire le bruit de raies à l'intérieur d'un aéronef à voilure tournante.

Ce dispositif, qui est du type de celui divulgué dans le document FR-2 769 396 précité ou dans le document W099/10877, comporte de façon connue: des capteurs pour mesurer les valeurs de paramètres vibratoires et/ou

acoustiques représentatifs d'au moins un effet vibratoire et/ou acousti-

que d'au moins une source primaire de bruit dudit aéronef à voilure tournante;

- des éléments mécaniques commandables, formant des sources se-

condaires de bruit aptes à créer, sous l'effet d'ordres de commande, des efforts ou des pressions acoustiques susceptibles de réduire l'effet vibratoire et/ou acoustique de ladite source primaire de bruit; et - un calculateur principal déterminant, à partir des valeurs mesurées par

lesdits capteurs, des ordres de commande desdits éléments mécani-

ques, en vue de réduire le bruit de raies à l'intérieur dudit aéronef.

Selon l'invention, ce dispositif est remarquable en ce qu'il com-

porte de plus au moins un capteur de référence, pour mesurer les valeurs

d'au moins un paramètre de référence qui est corrélé au bruit dudit aéro-

nef à voilure tournante, et éventuellement un calculateur auxiliaire pour calculer, à partir des valeurs mesurées par ledit capteur de référence, un

signal de référence, et en ce que ledit calculateur principal détermine les-

dits ordres de commande en réalisant un filtrage par rapport audit signal

de référence.

Ainsi, grâce à l'invention, ledit dispositif permet de mettre en oeu-

vre une réduction de bruit ciblée sur les raies les plus gênantes, comme

indiqué ci-dessus.

On notera que ledit calculateur auxiliaire n'est pas nécessaire lors-

que le signal de référence correspond à la valeur d'un seul paramètre de

référence, mesurée par un seul capteur de référence.

De plus, grâce à l'invention: - on est en mesure d'adapter ledit dispositif de réduction de bruit aux conditions de vol, en contrôlant le ou lesdits moyens mécaniques; - en raison d'un nombre réduit de composants, le dispositif conforme à l'invention est peu encombrant, peu lourd et peu coûteux; - comme ses composants sont indépendants de l'aéronef, ledit dispositif peut être réalisé sous forme d'un prêt-àmonter de contrôle optionnel susceptible d'être monté sur tout type d'aéronef à voilure tournante; et - ledit dispositif est susceptible de réduire tous les bruits de raies gênants susceptibles d'exister, quelle que soit leur fréquence, au-dessous de 10

kHz et notamment dans le domaine de fréquences "SIL4".

En outre, ledit dispositif comporte avantageusement des moyens

pour pondérer les valeurs mesurées par lesdits capteurs.

De plus, selon l'invention: - lesdits capteurs sont des microphones pour mesurer des paramètres

acoustiques et/ou des accéléromètres pour mesurer des paramètres vi-

bratoires; et

- lesdits éléments mécaniques sont des haut-parleurs et/ou des action-

neurs mécaniques de type usuel.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques

désignent des éléments semblables.

La figure 1 est le schéma synoptique d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 2 illustre partiellement un mode de réalisation particulier

de l'invention.

Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématique- ment sur la figure 1 est destiné à réduire le bruit à l'intérieur d'un aéronef à voilure tournante, notamment un hélicoptère, non représenté, et plus

particulièrement le bruit de raies.

Un tel bruit de raies est engendré de façon connue par le fonction-

nement d'organes rotatifs (par exemple un couple d'engrenages en prise, un roulement, un ventilateur, un compresseur, un rotor,...) et il dépend des conditions de transmission de la puissance mécanique (couple, régime

de rotation, lubrification, conditions de fixation sur la structure ou de liai-

son avec d'autres pièces en rotation, conditions de montage ou d'équili-

brage).

Plus précisément, le dispositif 1 conforme à l'invention est destiné à réduire le bruit à l'intérieur du poste de pilotage et/ou de la cabine des

passagers, o il est le plus gênant.

A cet effet, ledit dispositif 1 comporte, de façon connue - une pluralité I de capteurs Ca et Cb précisés ci-dessous, situés à des points Mi sur l'aéronef, i variant de 1 à I, susceptibles de mesurer les

valeurs P2mi d'au moins un paramètre vibratoire et/ou acoustique re-

présentatif des effets vibratoires et/ou acoustiques de sources (dites primaires) de bruit, non représentées et précisées ci-dessous; - une pluralité J d'éléments mécaniques A commandables et également

précisés ci-dessous, J étant inférieur ou égal à I, lesdits éléments mé-

caniques A étant aptes à créer des efforts susceptibles de réduire les effets vibratoires et/ou acoustiques desdites sources primaires de bruit,

comme illustré par des flèches FA en traits mixtes. A cet effet, le nom-

bre et l'emplacement desdits moyens mécaniques A sont choisis, comme explicité ci-dessous, de manière à obtenir la réduction la plus importante possible; et - un calculateur principal CAL relié auxdits capteurs Ca, Cb et auxdits éléments mécaniques A, susceptible de calculer des ordres de com-

mande desdits éléments mécaniques A en fonction des valeurs mesu-

rées par lesdits capteurs Ca et Cb, et d'adresser les ordres de com-

mande ainsi calculés auxdits éléments mécaniques A. Ledit calculateur

principal CAL détermine lesdits ordres de commande de manière à ob-

tenir la réduction de bruit la plus importante possible, comme précisé ci-

dessous.

Ledit dispositif de réduction 1 est donc actif: son action de réduc-

tion de bruit peut être modifiée et adaptée en continu aux conditions (no-

tamment de vol) existantes, puisque ledit calculateur principal CAL déter-

mine les ordres de commande en temps réel et utilise à cet effet des va-

leurs effectives mesurées.

Pour ce faire, ledit calculateur CAL réalise de facon répétitive et automatique les opérations suivantes A) pour chacun des I points Mi o se trouvent les capteurs Ca et Cb, il calcule une valeur Pl i, à partir de la relation I=J Pli = P2i + (Tj,i.P3j) j=1l dans laquelle - P2i est représentatif de la valeur P2mi mesurée par le capteur Ca ou Cb correspondant;

- Tj,i est une valeur de transfert entre la valeur d'un paramètre vibra-

toire et/ou acoustique existant au niveau d'un élément mécanique A, et celle correspondante existant audit point Mi et - P3j est une valeur dudit paramètre vibratoire et/ou acoustique, due

à l'action dudit élément mécanique A et dépendant de la com-

mande de ce dernier; B) à partir des valeurs Pli pour tous les I points Mi, il calcule une somme S vérifiant la relation =1 S = 1,P i2 I=1 C) il minimise ladite somme S pour en déduire des ordres de commande desdits J éléments mécaniques A; et D) il transmet les ordres de commande ainsi déduits auxdits J éléments mécaniques A. Selon l'invention, ledit dispositif 1 comporte de plus

- des capteurs de référence CO pour mesurer les valeurs Vr de paramè-

tres de référence, qui sont corrélés au bruit dudit aéronef; - des convertisseurs analogiques/numériques 2 qui sont reliés par des liaisons 3 auxdits capteurs de référence CO et convertissent les valeurs analogiques mesurées par ces derniers en valeurs numériques à traiter et

- un calculateur auxiliaire 4 qui est relié par des liaisons 5 auxdits conver-

tisseurs 2 et qui calcule, à partir des valeurs mesurées Vr par les cap-

teurs de référence CO, un signal de référence SR précisé ci-dessous, qui

est transmis par une liaison 6 audit calculateur principal CAL. Ce calcu-

lateur auxiliaire 4 n'est pas nécessaire lorsque le signal de référence SR

correspond à une valeur Vr unique mesurée.

Ce dernier détermine, selon l'invention, les ordres de commande

des éléments mécaniques A, en réalisant un filtrage par rapport audit si-

gnal de référence SR. Ce filtrage précisé ci-dessous est réalisé à l'étape C) précitée, lors de la minimisation de la somme S. Ledit signal de référence SR permet donc d'identifier le bruit ou la raie à réduire, c'est-à-dire la manifestation vibratoire ou acoustique qui est

à l'origine de la nuisance acoustique gênante ou la plus gênante.

Ainsi, la présente invention permet de cibler la réduction de bruit sur la ou les raies les plus gênantes, avec lesquelles le signal de référence SR est corrélé, et donc d'adapter la réduction de bruit aux éventuels changements d'amplitude et/ou de fréquence de ces raies. En effet, si par exemple une raie varie en fréquence, cette variation est détectée par les mesures réalisées par les capteurs de référence CO, est prise en compte par le signal de référence SR et est transmise au calculateur principal CAL qui détermine alors les ordres de commande, en fonction de cette nouvelle

fréquence de la raie.

On notera que l'invention permet de réduire le bruit de raies à l'in-

térieur d'une zone de la cabine, de préférence au niveau des sièges des passagers et/ou de l'équipage, sur une large bande de fréquences. Plus particulièrement, la bande de fréquences considérée est généralement bornée par la limite inférieure de l'octave de fréquence centrale 500 Hz et la limite supérieure de l'octave de fréquence centrale 4000 Hz, c'està-dire

350 Hz et 5660 Hz environ.

On notera de plus que les valeurs de transfert Tj,i précitées doi-

vent être identifiées au préalable sur l'aéronef. Cette identification peut être réalisée au sol ou en vol. Une excitation stationnaire ou impulsionnelle

est envoyée tour à tour sur chaque élément mécanique (actionneur méca-

nique, haut-parleur). Les signaux acquis de façon synchrone par les cap-

teurs Ca, Cb permettent alors de calculer ces coefficients de transfert,

pour élaborer les commandes des sources secondaires (éléments mécani-

ques A).

Selon l'invention, le traitement mis en oeuvre par le calculateur

principal CAL consiste à filtrer le signal de référence SR par un filtre numé-

rique adaptatif W(f) qui produit la commande u(t) appropriée pour la source secondaire (élément mécanique A). La minimisation est contrôlée

par les capteurs Ca et Cb qui délivrent des signaux e(t) permettant l'adap-

tation en temps réel du filtre correcteur. Le calcul de ce filtre peut se faire dans le domaine fréquentiel ou dans le domaine temporel. Il nécessite la connaissance de la fonction de transfert du trajet secondaire H(f) reliant la

commande u(t) au contrebruit y(t). L'identification peut se faire avant trai-

tement si cette fonction est quasi-invariable, ou en ligne si elle est suscep-

tible de varier dans le temps. L'algorithme utilisé est un algorithme parti-

culier, dit LMS ("Least Mean Square") avec référence filtrée.

On notera qu'un seul capteur de référence CO est suffisant pour la

mise en oeuvre de la présente invention, de la manière précitée.

Toutefois, en plus de permettre une détection plus fiable de la ou

des raies les plus gênantes, I'utilisation d'une pluralité de capteurs de réfé-

rence CO permet également une pondération des valeurs transmises par

ces différents capteurs. Il peut être intéressant de réduire l'effet des me-

sures d'un capteur de référence CO lorsque ces mesures sont fortement

bruitées ou concernent peu les bruits les plus gênants.

Pour ce faire, dans le cas de R capteurs de référence CO, le cal-

culateur auxiliaire 4 calcule le signal de référence SR à partir de l'expres-

sion: r=R SR = Cr.Vr r=1

dans laquelle Vr est une valeur mesurée et Cr un coefficient de pondéra-

tion.

Dans le cadre de la présente invention, lesdits capteurs de réfé-

rence CO peuvent être

- des microphones qui sont agencés dans la cabine, dans le comparti-

ment de la boîte de transmission principale ou dans la soute de l'aéro-

nef; et/ou - des accéléromètres qui sont agencés sur * les paliers de la chaîne cinématique;

* les barres de fixation de la boîte de transmission principale sur le fu-

selage; * la suspension mécanique de la boîte de transmission principale * la structure du fuselage; ou

* les panneaux d'habillage de la cabine.

Selon l'invention, le dispositif 1 comporte de plus des moyens 7 associés respectivement aux capteurs Ca et Cb et destinés à déterminer, à partir des valeurs P2mi mesurées par ces derniers, les valeurs P2i à

transmettre au calculateur principal CAL, par l'intermédiaire de liaisons 8.

Selon l'invention, chacune desdites valeurs P2i est définie à partir de la relation: P2i = oi.P2mi dans laquelle Ci est un coefficient de pondération, compris de préférence entre 0 et 1, pour modifier la contribution à l'erreur quadratique totale

il-

lustrée par la somme S de l'étape B) précitée. Ceci permet d'apprécier dif-

féremment les valeurs issues de certains capteurs, pour privilégier des zo-

nes déterminées de l'aéronef, par exemple à proximité de certains sièges

de passager.

Bien entendu, lorsqu'aucune pondération n'est souhaitée, on amène simplement tous les coefficients ai à 1, dans lesdits moyens de

pondération 7.

Comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif 1 comporte de plus:

- des convertisseurs analogiques/numériques 2 qui sont reliés par l'inter-

médiaire de liaisons 9 et 10 respectivement aux capteurs Ca, Cb et aux moyens de pondération 7; et

- des convertisseurs numériques/analogiques 11 qui sont reliés par l'in-

termédiaire de liaisons 1 2 et 1 3 respectivement audit calculateur princi- pal CAL et auxdits éléments mécaniques A. De plus, exceptés les capteurs Ca, Cb, les capteurs de référence CO et les éléments mécaniques A, tous les éléments du dispositif 1 sont

regroupés dans une unité centrale UC dans le mode de réalisation particu-

lier représenté sur les figures 1 et 2.

Par ailleurs, selon l'invention, lesdits capteurs Ca, Cb sont

* - des accéléromètres Ca situés au niveau de zones structurales de l'aéro-

nef, qui réalisent un transfert important de l'énergie aux fréquences acoustiques considérées; et/ou - des microphones Cb situés en cabine; et/ou - tout capteur susceptible de mesurer un déplacement, une vitesse, une

accélération ou une force dans le domaine de fréquences considéré.

Quant aux éléments mécaniques A, ce sont - des haut-parleurs situés en cabine; et/ou - des actionneurs mécaniques, de type usuel; et/ou

- des "pots" vibrants électromagnétiques ou des systèmes piézo-

électriques ou tout autre dispositif adapté.

Toutes les combinaisons possibles des différents éléments précités

(capteurs Ca, Cb, éléments mécaniques A) sont envisageables dans le ca-

dre de la présente invention.

A cet effet, on notera que, lorsque le dispositif 1 comporte - uniquement des haut-parleurs et des microphones, il réalise un contrôle acoustique direct; - uniquement des actionneurs mécaniques et des microphones, il réalise un contrôle vibro-acoustique; - uniquement des actionneurs mécaniques et des accéléromètres, il

réalise un contrôle vibratoire.

Par ailleurs, il convient de noter que, à la différence de la réduction globale conforme à la présente invention, le contrôle local prévu dans le document FR-2 732 807 précité:

- est incompatible avec l'utilisation complémentaire d'actionneurs méca-

niques, comme éléments mécaniques; - ne permet pas de tirer parti de la localisation des sources vibratoires; et - est figé dans le type de sources secondaires (haut-parleurs) et dans le positionnement de ces sources secondaires (partie supérieure d'un siège

de passager).

En outre, on notera que l'expression I=J , (Tj, i.P3j) j=1 utilisée à l'étape A) précitée peut s'écrire sous la forme k=K 2=J Ak, i.ySECk + - B, i.PSECe k=l t=K dans laquelle: - Ak,i représente le transfert complexe (module et phase), fonction de la fréquence, entre l'excitation secondaire due à un actionneur mécanique

A et la pression acoustique qui serait mesurée au point Mi si l'action-

neur mécanique A agissait seul; - BP,i représente le transfert complexe (module et phase), fonction de la fréquence, entre la pression secondaire due à un haut-parleur A et la pression acoustique qui serait mesurée au point Mi si le haut-parleur agissait seul; - ySECk est l'accélération mesurée près de l'actionneur mécanique A; et - PSECf est la pression acoustique générée par le haut-parleur en un

point représentatif de la cabine.

Dans un mode de réalisation particulier représenté sur la figure 2, le dispositif 1 conforme à l'invention comporte: - quatre microphones Cb agencés dans la cabine de l'aéronef à voilure tournante; - deux capteurs de référence CO, dont l'un (un microphone) est monté dans l'aéronef et l'autre (un accéléromètre) est monté sur la boîte de transmission principal BTP. Cette dernière porte de façon connue le mât 14 représenté partiellement du rotor principal de sustentation et d'avance de l'aéronef et est monté notamment au moyen de barres de fixation 15 sur la structure 16 dudit aéronef; et - deux actionneurs mécaniques A agissant sur lesdites barres de fixation 1 5 de la boîte de transmission principale BTP et un haut-parleur A

agencé dans la cabine sous la structure 16.

Grâce à l'invention, le dispositif 1 représenté sur la figure 1 peut réduire les bruits, dont les fréquences correspondent au fondamental et aux premières harmoniques: - du ou des étages épicycloïdaux, - des couples d'engrenages coniques ou spiroconiques, et

- des couples d'engrenages cylindriques droits ou avec angle d'hélice.

Par conséquent, I'ensemble des fréquences pour lesquelles la ré-

duction est possible est:

- la fréquence fondamentale d'engrènement de chaque couple d'engrena-

ges de la chaîne cinématique complète et du ou des étages épicycloï-

daux de la boîte de transmission principale BTP, ainsi que leurs harmo-

niques (fréquences multiples du fondamental), et - les fréquences d'engrènement et leurs harmoniques modulées par les fréquences de rotation et leurs premiers harmoniques des arbres portant

ces engrenages.

On sait que le bruit d'engrènement provient des éléments de l'aé-

ronef présentant des engrenages, à savoir: - les boîtes de transmission principale, arrière et intermédiaire - la boîte de transmission auxiliaire connue sous l'expression "Remote Auxiliary Gear Box"; - les unités de puissance auxiliaire pour les équipements électriques; et

- les engrenages des blocs hydrauliques et des pompes.

Le procédé conforme à l'invention, qui repose sur l'utilisation

combinée de sources secondaires de bruit, en dehors de la zone de réduc-

tion du bruit, présente les avantages importants suivants:

- I'utilisation combinée de différents types de sources secondaires (mé-

caniques et acoustiques) permet d'optimiser les commandes, afin de réduire le bruit en un nombre I de points supérieur au nombre J de sources secondaires;

- le dispositif 1 permet d'élaborer une référence unique à partir de si-

gnaux vibratoires et/ou acoustiques, afin de prendre en compte plu-

sieurs sources (primaires) de bruit et utiliser au mieux la dynamique permise par le rapport signal/bruit en cabine; et - un poids relatif (pondération) peut être appliqué aux différents points de la cabine o l'on veut réduire le bruit pour privilégier certaines zones ou

places suivant les missions ou le type d'aéronef.

En plus des avantages précités, le dispositif 1 conforme à l'inven-

tion présente de nombreux autres avantages, à savoir notamment:

- I'indépendance de ses composants par rapport à l'architecture de l'aé-

ronef; - la possibilité de le réaliser sous forme d'un prêt-à-monter optionnel, susceptible d'être monté sur tout type d'aéronef à voilure tournante. On notera qu'aucune modélisation préalable des transferts vibratoires ou

acoustiques n'est exigée, mais une première identification des trans-

ferts entre les éléments mécaniques A et les capteurs Ca, Cb peut être mise en oeuvre au sol. Cette identification peut être répétée en vol, de façon automatique et périodique, pour assurer la stabilité du contrôle; I'avantage que tout problème ou panne du dispositif 1 entraînant une chute de l'efficacité acoustique ne présente aucune conséquence sur le fonctionnement de l'aéronef et entraîne uniquement l'augmentation

éventuelle du bruit interne au niveau existant préalablement en l'ab-

sence de contrôle; - la possibilité de réduire ou de supprimer le cas échéant l'insonorisation

réalisée sous forme de panneaux d'habillage, qui présentent générale-

ment une masse importante; et - l'insensibilité du contrôle actif réalisé par le dispositif 1 aux fuites

acoustiques inévitables (trous de câblage électrique, fixations d'éclai-

rage,...).

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour réduire le bruit de raies à l'intérieur d'un aéronef, notamment un aéronef à voilure tournante, en particulier un hélicoptère,

procédé selon lequel on réalise de façon répétitive et automatique les opé-

rations suivantes a) pour chacun de I points Mi, i variant de 1 à I, situés sur ledit aéronef à voilure tournante, on mesure la valeur P2mi d'un paramètre vibratoire et/ou acoustique qui existe audit point Mi, ledit paramètre vibratoire

et/ou acoustique étant représentatif d'un effet vibratoire et/ou acousti-

que d'au moins une source de bruit dudit aéronef; b) pour chacun desdits I points Mi, on mesure en temps réel une valeur Pli correspondant à la relation I J Pli = P2i +, (Tj, i.P3j) j=l dans laquelle - P2i est représentatif de la valeur P2mi mesurée en l'absence d'un contrôle actif;

- Tj,i est une valeur de transfert entre la valeur d'un paramètre vibra-

toire et/ou acoustique existant au niveau d'un élément mécanique commandable (A), et celle correspondante existant audit point Mi et - P3j est une valeur dudit paramètre vibratoire et/ou acoustique, due

à l'action dudit élément mécanique (A) et dépendant de la com-

mande de ce dernier; et c) à partir des valeurs Pli mesurées en temps réel pour tous les I points Mi, on calcule une somme S vérifiant la relation S= pli2 s -- % PlPil2 d) on minimise ladite somme S pour en déduire des ordres de commande desdits éléments mécaniques (A); et

e) on applique les ordres de commande ainsi déduits auxdits éléments mé-

caniques (A), caractérisé en ce que, de façon répétitive et automatique, à une étape préliminaire, on mesure la valeur d'au moins un paramètre de référence qui est corrélé au bruit de ladite source de bruit et, à partir de ladite valeur mesurée du paramètre de référence, on détermine un signal de référence, et à l'étape d), on minimise ladite somme S, en réalisant un filtrage par

rapport audit signal de référence déterminé à ladite étape préliminaire.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'étape préliminaire, on mesure une pluralité de R valeurs de référence Vr et on calcule le signal de référence SR à partir de la relation r=R SR = Cr.Vr r=1

les R valeurs Cr représentant des coefficients.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce qu'à l'étape b), on détermine chaque valeur P2i à partir de la relation: P2i = di.P2mi,

dans laquelle wi est un coefficient de pondération.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que le nombre J d'éléments mécaniques (A) est inférieur

ou égal au nombre I de points Mi.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que ladite étape préliminaire est réalisée dans une phase

antérieure auxdites étapes a) et b).

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que ladite étape préliminaire est réalisée simultanément à

au moins l'une desdites étapes a) et b).

7. Dispositif pour réduire le bruit de raies à l'intérieur d'un aéronef à voilure tournante, notamment un hélicoptère, ledit dispositif (1) comportant:

- des capteurs (Ca, Cb) pour mesurer les valeurs de paramètres vibratoi-

res et/ou acoustiques représentatifs d'au moins un effet vibratoire et/ou

acoustique d'au moins une source primaire de bruit dudit aéronef à voi-

lure tournante;

- des éléments mécaniques (A) commandables, formant des sources se-

condaires de bruit aptes à créer, sous l'effet d'ordres de commande, des efforts susceptibles de réduire l'effet vibratoire et/ou acoustique de ladite source primaire de bruit; et

- un calculateur principal (CAL) déterminant, à partir des valeurs mesu-

rées par lesdits capteurs (Ca, Cb), des ordres de commande desdits éléments mécaniques (A), en vue de réduire le bruit de raies à l'intérieur dudit aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte de plus au moins un capteur de référence (CO) pour mesurer les valeurs d'au moins un paramètre de référence qui est corrélé au bruit dudit aéronef à voilure tournante, et en ce que ledit

calculateur principal (CAL) détermine lesdits ordres de commande en réali-

sant un filtrage par rapport à un signal de référence qui dépend des va-

leurs mesurées dudit paramètre de référence.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un calculateur auxiliaire (4) pour calculer, à partir des valeurs mesurées par ledit capteur de référence (CO),

ledit signal de référence.

9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8,

caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (7) pour pondérer les valeurs

mesurées par lesdits capteurs (Ca, Cb).

10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9,

caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits capteurs (Cb) est un micro-

phone situé dans la cabine dudit aéronef à voilure tournante.

1 1. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10,

caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits capteurs (Ca) est un accéléro-

mètre.

1 2. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 11,

caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits éléments mécaniques (A) est un

haut-parleur situé dans la cabine dudit aéronef à voilure tournante.

13. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 12,

caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits éléments mécaniques (A) est un actionneur mécanique.