Développement d'une méthode énergétique pour l'évaluation expérimentale des flux acoustiques entrants dans les cavités d'avion

• Auteur / Autrice : Fabien Ayme
• Direction : Mohamed Ichchou, Daniel Juvé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 12/06/2013
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : EADS (France)
• Jury : Président / Présidente : Charles Pézerat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Charles Cariou, François Besluau, Osmin Delverdier, Manuel Collet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Foltête

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cavités résonnantes (acoustique)

Avions -- Bruit

Mots clés libres

Vibro-acoustique

Méthode inverse

Énergétique

Puissance

Densité d'énergie

Intensité

Sonde

Essais

Maquette

Cockpit

Avion

Vibro-acoustics

Inverse method

Energy

Power

Energy density

Intensity

Probe

Tests

Mock-up

Cockpit

Aircraft

Résumé

La hiérarchisation de la puissance injectée par des sources acoustiques dans une cavité d'avion telle qu'un cockpit, en vol, revêt un caractère majeur dans le but d'en réduire le bruit intérieur. Afin de répondre à ce besoin, la nécessité de considérer la cavité dans son ensemble à l'aide d'une méthode globale se révèle importante. Au cours de cette thèse, une méthode d'identification basée sur une méthode énergétique locale, appelée MES pour Méthode Energétique Simplifiée, est utilisée. En connaissant la géométrie de la cavité, ainsi que l'absorption des matériaux qui la composent, elle permet de déterminer la puissance rayonnée par les différentes sources acoustiques à l'intérieur de la cavité, à l'aide de mesures d'intensité tridimensionnelle, et de densité d'énergie acoustique totale. Afin de tester la méthode dans un cas réel, mesurer ces quantités énergétiques s'avère alors nécessaire. Une sonde acoustique est donc conçue, fabriquée, testée et enfin validée. Basée sur quatre mesures de pressions réalisées autour d'une sphère rigide à l'aide de microphones électrostatiques déportés, elle permet de mesurer la pression et le vecteur vitesse particulaire au centre de la sphère, et d'en déduire alors l'intensité 3D et la densité d'énergie totale. Un démonstrateur est ensuite construit pour réaliser des essais. Il s'agit d'une maquette de cockpit basée sur celui de l'A380. Différents essais acoustiques et vibro-acoustiques permettent alors de démontrer la capacité de l'association formée par la méthode d'identification et la sonde à déterminer la puissance injectée par les différentes sources dans des conditions acoustiques plus ou moins sévères, avec une précision de l'ordre de 2dB. Le post-traitement à l'aide de la MES des flux acoustiques rayonnés ainsi déterminés permet également de reconstruire le champ acoustique dans la cavité, ainsi que de séparer les différentes contributions en des points d'intérêt tels que les têtes pilote et copilote.

Organizing into a hierarchy the power injected by acoustic sources inside an aircraft cavity such as a cockpit, in flight conditions, appears as a crucial stage in orcier to reduce interior noise. To address this need, considering the whole cavity with a global method turns out to be essential. In this work, an identification method based on a local energy method called MES for Simplified Energy Method is used. With the cavity geometry and the absorption characteristics of the materials inside, the method is capable of retrieving the acoustic power radiated by the sources within the cavity from three dimensional intensity vector and energy density measurements. To assess the method in a real test case, measuring these previous energy quantities turns out to be necessary. Thus, an acoustic probe is designed, manufactured, tested and to finish validated. Based on four pressure measurements performed around a hard sphere with remote pre-amplified microphones, the multi-sensor probe is able to compute the pressure and the particle velocity vector at the center of the sphere, and then obtain the 3D intensity, and the total acoustic energy density. A cockpit mock-up based on the A380 cockpit geometry is manufactured to perform tests. Several acoustic and vibro-acoustic tests carried out in the mock-up show the capability of the association composed of the identification method and the probe to extract the acoustic power radiated by the sources, in more or less harsh acoustic conditions, with accuracy close to 2dB. Post-processing the computed injected power allows to reconstruct the acoustic field inside the cavity, and to separate the different sources contributions for sorne points of interest such as the pilot or copilot heads.