Brevet FR2508215A1 — publié le 19821224

La présente invention concerne un dispositif de réduction de bruit pour avion Les nuisances dues au bruit d'un avion peuvent être évitées par le pilote lorsqu'il suit de manière appropriée des procédures de réduction de *bruit, par exemple, en réduisant manuellement la poussée du moteur lorsqu'il survole des zones sensibles au bruit en se rapprochant des aéroports Dans le but d'obtenir une précision et une uniformité plus grandes, un objet de la présente invention est un moyen permettant d'exécuter les procédures de réduction de bruit de manière automatique. Selon la présente invention, on prévoit dans un avion un dispositif de réduction de bruit comprenant un moyen d'entrée-de données qui reçoit des informations con- cernant l'emplacement d'une zone sensible au bruit proche d'un aéroport à_p 4 rti duquel l'avion doit décollerainsi que des informations concernant la position de l'avion à la suite de son décollage, et un moyen d'ordinateur relié au moyen d'entrée de données et pouvant fonctionner de manière à utiliser lesdites informations pour indiquer un moment optimum de réduction de la puissance du moteur dans l'ob- jectif de -réduire le bruit dans le voisinage de la zone sen- sible au bruit. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins 2, 2508215 2, ci-joints dans lesquels La figure i est un schéma sous forme de blocs d'un dispositif de commande de réduction de bruit d'un avion dans lequel: i dispositif électronique pour la commande de la réduction de bruit; 2 = données géographiques (entrées par carte, bande, manuellement, etc); 3 = avion; vitesse de l'air, altitude, puissance, pente transversale, cap, heure, etc (entrée directe ou par carte,bande ou autres moyens); 4 = système de navitation par inertie; coordon- nées de position d'avion, Vitesse de l'air, etc; 5 = affi- chage acoustique ou visuel sur, par exemple, le directeur de vol; 6 = ETIOU système automatique d'avion, par exemple, commande automatique de papillon; et La figure 2 est un organigramme représentant le fonctionnement d'un ordinateur utilisé dans le système de la figure 1. Le bruit d'un avion est produit par le groupe mo- teur et dans la majorité des groupes moteurs d'avion d'utilisation courante le bruit est moins important lors- qu'il y a réduction de la puissance ou de la poussée Il s'en suit qu'un certain allègement des nuisances dues au bruit peut être obtenu si la puissance ou la poussée du moteur peuvent être réduites lorsque l'tavion se trouve dans le voisinage de zones sensibles au bruit situées près d'un aéroport Comme l'emplacement des communautés sensibles au bruit à proximité des aéroports varie d'un aéroport à l'au- tre, et même pour chaque piste d'un aéroport donné, les résultats les meilleurs sont obtenus si la procédure de vol, le temps, la manière et l'importance de la réduction de puis'sance sont ajustés pour chaque piste au sol et cha- que piste d'envol de chaque Aéroport Les procédures de ré- duction des nuisances dues au bruit proches de cette situa- tion idéale sont largement pratiquées en faisant appel à des méthodes manuelles pour identifier le moment de la ré- duction de puissance,le procédé d'application de la réduc- tion de puissance ainsi que de la valeur de cette réduc- tion Une régularité plus grande et une commande plus pré- cise, avec comme conséquence, une amélioration de l'en- vironnement en matière de bruit, pourraient être obtenues si une partie ou la totalité de ces fonctions était exécu- tée automatiquement grâce unou plusieurs dispositifs appropriés. Le dispositif de réduction de bruit de la pré- sente invention comprend un mini-ordinateur ou microproces- seur de bord, dans lequel sont introduits avant le décol- lage des détails sur la procédure de réduction de bruit devant être utilisée ainsi que les coordonnées de la zone (ou des zones) sensible(s) au bruit concernant l'aéroport et la piste au sol particuliers Ces données peuvent être entrées dans le dispositif par l'intermédiaire de cartes, de bandes, d'un clavier ou d'autres moyens Pendant le dé- collage, d'autres signaux sont appliqués au dispositif à partir de l'instrumentation de l'avion et/ou d'autres sour- ces telles que le système de navigation par inertie, de façon à fournir des paramètres de vol tels que l'altitude, les coordonnées X et Y par rapport à la piste, le moment de commencement du roulis, l'incidence de l'avion, l'angle de pente transversale et le cap De plus, les valeurs des paramètres appropriés concernant le moteur (dont dépend le niveau de bruit) tels que le nombre de tours par minute et/ou la puissance, sont entrées dans le dispositif La valeur des paramètres est mise à jour chaque seconde, par exemple,et à partir de ces valeurs l'ordinateur extrapole les paramètres de profil de vol et le ou les niveaux de bruit à la (aux) zone(s) sensible(s) au bruit de manière à prévoir le point de réduction optimum de puissance. Le mode de réalisation représenté en figure 1 comprend un mini-ordinateur 1 comportant une interface d'en- trée anal Qgique/numértque, ayant une mémoire d'environ 16 K et étant d'une conception raisonnablement moderne et par conséquent présentant une vitesse de fonctionnement suffi- sante pour exécuter les opérations requises, Pour les be- soins de la description suivantef l'homme de l'art sera ap- te à choisir un ordinateur ayant les caractéristiques appro- priées parmi un certain nombre d'ordinateurs que l'on rencon- 4, tre dans le commerce En variante, un mini-ordinateur ou un microprocesseur fait à la demande, à base de système infor- matique, pourrait être construit là encore, ceci reste de la compétence de l'homme de l'art Les données concernant l'aéroport et ses pistes, codées sur une carte perforée, sont introduites dans un lecteur de carte 2 avant le dé- collage Ces données comprennent les coordonnées de la zone ou des zones sensibles au bruit concernant l'aéroport et les pistes particulières, Le lecteur de carte 2 pourrait être remplacé par un autre type de dispositif d'entrée, tel qu'un lecteur de bande ou un clavier, Pendant et après le décollage, d'autres données sont introduites dans l'ordina- teur 1 par l'intermédiaire d'une nouvelle carte, d'une nou- velle bande ou d'un autre dispositif d'entrée de données 3 et/ou à partir d'une source de données telle que le sys- tème de navigation par inertie 4 de l'avion et/ou de don- nées provenant des instruments de vol de l'avion concernant l'altitude, la vitesse de l'air ou la vitesse au sol, etc. A partir de cette entrée, l'ordinateur 1 calcule et extra- pole à la fois les paramètres de vol et les niveaux de bruit à la zone sensible au bruit, qui doivent être générés pour le profil de vol qui suit l'avion et, à un instant approprié donné par ces calculs, donne un signal de sortie, précédé d'un signal d'avertissement si nécessaire, afin d'indiquer le mouvement optimum o devra commencer la ré- duction de puissance Il peut alors, si nécessaire, conti nuer à fournir des signaux de sortie pour indiquer ou con- trô 1 er le procédé et la quantité de réduction de puissance appropriée à la situation Ces signaux de sortie peuvent être utilisés pour aider le pilote dans sa commande manuel- le du vol de l'avion,en étant présentés sous forme de si- gnaux de guidage acoustiques ou visuels qui apparaissent sur un certain type de directeur de vol 5, ou pour faciliter la commande automatique de vol de l'avion comme entrée di- recte danspar exemple( le système de commande automatique de papillon 6, L'ordinateur l'est programmé de façon à fonction- , ner suivant l'organigramme de programme représenté en fi- gure 2. Certaines données sont pré-stockées à l'intérieur de l'ordinateur. Célles-ci comprennent La forme du champ de bruit à pleine puissance, L' atténuation du bruit au sol (en fonction de l'angle d'élévation). Le masquage du bruit (en fonction de l'angle qui dépend de l'élévation et de la pente transversale). Le niveau de bruit à pleine puissance en fonction de la plage de la pente. Des données sur le bruit de la source à pleine puissance (par exemple, correction de température). Le niveau de bruit à puissance réduite en fonction de la plage de la pente. Le niveau de bruit à puissance réduite en fonc- tion d'un ou de plusieurs paramètres du moteur (par exem- ple,le nombre de tours du moteur). Les données suivantes sont entrées par l'intermé- diaire du lecteur de carte 2 par le pilote avant le commen- cement du roulis. Température ambiante. Réglage de la puissance après réduction (ou cela pourrait être calculé par l'ordinateur si le poids au dé- collage et le gradient d'ascension à puissance réduite constituent des entrées), Les-coordonnées X, Y, Z de la zone sensible au bruit concernant la donnée. Le cap de la piste. Le gradient d'ascension A puissance réduite. Les données suivantes sont entrées à des interval- les de temps d'une seconde; Coordonnées X, XS de l'avion par rapport à la donnée. Pente transversale, Cap. Incidence, 6. A partir de ces données, le programme calculé le moment optimum de la réduction de puissance de façon à minimiser le ou les niveaux de bruit à la (aux) zone(s) de bruit Alors que ce moment optimum approche, les calculs sont affinés en utilisant les dernières données réelles de vol mises àë la disposition du programme Il est envisagé d'émettre un avertissement de 5 secondes avant le moment optimum de réduction, avertissement suivi d'un décomptage jusqu'au moment optimum Les calculs sont poursuivis pen- dant le décomptage, de sorte que l'indication finale donnée au pilote de réduire la puissance du moteur sera basée sur une extrapolation d'une seconde à partir des données réelles de vol. Ces signaux de sortie peuvent être utilisés pour assister le pilote dans sa commande manuelle de l'avion, en étant présentés sous forme de signaux de guidage acous- tiques ou visuels apparaissant sur un directeur de vol, ou pour assister la commande automatique de vol de l'avion sous forme d'entrée directe dans, par exemple, le système de commande automatique du papillon. Les expressions utilisées précédemment et dans la figure 2 seront comprises de l'homme de l'art spécialiste en matière d'acoustique aéronautique Cependant, à titre de brève explication, on peut dire que l'amplitude du bruit auquel un observateur est soumis lorsqu'un avion passe dans son voisinage est fonction de divers facteurs, en par- ticulier de la distance le séparant de l'avion, c'est-a- dire "de la plage de la pente" (laquelle dépend à la fois de la distance horizontale jusqu'à l'avion et de son altitu- de), mais également de "l'angle d'arrivée", c'est-à-dire de la direction de l'çbserv Ateur par rapport à une donnée par- ticulière de l'avion (étant donné que l'amplitude du bruit provoqué par un avion n'est pas uniforme dans toutes les directions, mais est répartie suivant une "forme de champ de bruit"), de l'effet d'un masquage d'un moteur de l'avion par une autre partie de cet avion, un autre moteur peut- être ou le fuselage (qui dépend de l'altitude de l'avion et de sa pente transversale à un moment particulier), et de 7 2508215 l'effet de l'atténuation au sol (dans une mesure plus ou moins grande en fonction de sa nature, le sol absorbe cer- tains bruits de sorte que l'augmentation de la distance ho- rizontale a en général un plus grande effet de réduction sur le bruit des avions que l'augmentation de l'altitude). En suivant l'organigramme de la figure 2, on notera que l'ordinateur prend en considération les deux pointes de bruit qui se produiront pendant le passage de l'avion audessus de la zone sensible au bruit La première pointe se produit lorsque l'avion se rapproche de l'endroit juste avant la réduction de la puissance du moteur A ce moment là, natu- rellement, le bruit est réduit, mais s'établit alors de nouveau alors que l'avion se rapproche de l'endroit, Les amplitudes des deux pointes dépendent l'une de l'autre car, si la puissance du moteur est réduite trop tôt dans le but de diminuer la première pointe,l'avion n'aura pas alors grimpé à une altitude suffisante au moment o -il atteint son point le plus proche de la zone sensible au bruit com- me il l'aurait fait si la réduction de puissance avait été retardée Ainsi, la seconde pointe a une amplitude plus grande Xnversement,si la réduction de puissance est retar- dée, la seconde pointe est moins importante,mais la premiè- re l'est davantage Comme représenté en figure 2, l'ordina- teur essaye une plage de valeur de "T", moment de la réduc- tion de puissance, et calcule des valeurs des première et seconde pointes de bruit en tenant compte des valeurs parti- culières de la plage de la pente, de l'angle d'arrivée, du masquage et de l'atténuation au sol T est optimisé à la valeur qui est la plus proche de léquilibre ou de l'égali- sation des pointes. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'Atre décçits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui appara Ztront à l'homme de l'art. 8, 2508215 REVENDICATIONS 1 Dispositif de réduction de bruit p Qur avion, comprenant un moyen d'entrée de données pour recevoir des informations concernant l'emplacement d'une zone sensible au bruit à proximité d'un aéroport d'on l'avion doit décol- ler et pour recevoir des informations concernant la posi- tion de l'avion à la suite de son décollage, et un moyen d'ordinateur relié au moyen d'entrée de données et pouvant fonctionner pour utiliser lesdites informations afin d'indi- quer un moment optimum ot, la puissance du moteur doit être réduite dans le but de réduire le bruit au voisinage de la zone sensible au bruit. 2 Dispositif de réduction de bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'avion comprend un système de commande automatique de papillon, et le moyen d'ordinateur est relié au système de moyen automatique de commande de papillon et peut fonctionner de manière à rédui- re automatiquement la puissance du moteur à ce moment opti- mum. 3 Dispositif de réduction de bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'ordinateur est relié à un moyen d'indicateur permettant d'indiquer au pilote le moment optimum de la réduction de puissance. 4 Dispositif de réduction de bruit selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'entrée de données comprend un premier dispositif d'entrée de données pour recevoir un élément lisible par machine choisi par l'opérateur comportant des données sur un aéroport particu- lier et pouvant fonctionner pour lire les données dans le moyen d'ordinateur, et un second dispositif d'entrée de données pour réaliser l'interface du moyen d'ordinateur avec un système de navigation par inertie de l'avion et pour recevoir des informations sur la position de l'avion en provenance du système et les transmettre au moyen d'ordina- teur. Dispositif de réduction de bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'ordina- teur peut fonctionner de manière à calculer les amplitudes 9 2508215 de deux pointes de bruit qui se produiraient a un emplace- ment sensible au bruit, respectivement, juste avant la réduction de lapuissanoe du moteur de l'avion et lorsque l'avion passe au droit de l'emplacement, et à calculer un moment pour proceder la réduction de la puissance du mo- teur qui au moins provoquera presque l'équilibre des poin- tes,