Brevet FR3054714A1 — publié le 20180202

PROCEDE DE MASQUAGE D'UN SIGNAL SONORE GENERE PAR UN ELEMENT D'UNE PEAU D'UN AERONEF DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé de masquage d'un signal sonore généré, dans un écoulement d'air, par un élément d'une peau d'un aéronef, où ladite peau présente au moins un autre élément dans ledit écoulement d'air, ainsi qu'un aéronef comportant une peau dont une structure dudit autre élément a été modifiée par mise en oeuvre du procédé de masquage. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Un aéronef comporte une peau qui enveloppe la structure de l'aéronef et qui est en contact avec l'écoulement d'air dans lequel se déplace l'aéronef. Une telle peau possède de nombreux éléments qui sont également plongés dans l'écoulement d'air. Ces éléments sont par exemple des cavités réalisées dans la peau ou des ajouts comme par exemple des antennes qui sont alors en saillie. Du fait de l'écoulement d'air, ces différents éléments génèrent des signaux sonores, en particulier des sifflements. Dans le cas d'une cavité, ces signaux sonores sont dus à l'impact sur le bord aval de la cavité, des tourbillons qui sont émis au bord amont. A l'endroit de cet impact, on assiste à une accélération et une déformation locale des tourbillons qui créent une onde acoustique et qui entraîne soit : - une oscillation du fluide dans la cavité qui excite un des modes de la cavité et la fréquence de sifflement est alors dictée par la forme de la cavité, ou - une oscillation auto-entretenue de la couche de cisaillement de l'écoulement qui passe au-dessus de la cavité, puisqu'au moment de l'impact, l'onde acoustique créée remonte le long de la cavité et vient exciter les tourbillons émis sur le bord amont, et donc l'intensité acoustique sur le bord aval et ainsi de suite. Pour supprimer les signaux sonores ainsi générés, il est connu d'ajouter des dispositifs qui empêchent la création des phénomènes qui induisent les sifflements. Ces dispositifs sont par exemple des générateurs de vortex installés en amont des cavités, ou des déflecteurs qui déplacent le point de recollement plus loin de la cavité. Bien que ces différentes solutions donnent satisfaction du point de vue de la réduction des signaux sonores, elles nécessitent l'installation de dispositifs sur la peau 3054714 2 et ces dispositifs ajoutent de la masse sur l'avion et potentiellement, augmentent la traînée de l'avion. EXPOSE DE L'INVENTION Un objet de la présente invention est de proposer un procédé de masquage d'un 5 signal sonore généré, dans un écoulement d'air, par un élément d'une peau d'un aéronef. A cet effet, est proposé un procédé de masquage comportant : - une étape de choix au cours de laquelle un élément générateur est choisi, ledit élément générateur appartenant à une peau d'un aéronef, et étant dans un écoulement 10 d' air, - une première étape de mesure au cours de laquelle un fréquencemètre mesure une fréquence fondamentale d'un signal sonore émis par ledit élément générateur du fait dudit écoulement d'air, - une étape de sélection au cours de laquelle un élément masquant est 15 sélectionné parmi une pluralité d'éléments masquants possibles, ledit élément masquant appartenant à la peau et étant dans l'écoulement d'air, - une deuxième étape de mesure au cours de laquelle un fréquencemètre mesure une fréquence fondamentale d'un autre signal sonore émis par l'élément masquant du fait dudit écoulement d'air, 20 - une étape de modification au cours de laquelle - soit la structure de l'élément masquant est modifiée de manière à décaler la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément masquant vers une fréquence plus basse que la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément générateur. 25 - soit la structure de l'élément générateur est modifiée de manière à décaler la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément générateur vers une fréquence plus haute que la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément masquant. Un tel procédé de masquage permet ainsi de masquer le signal sonore émis par 30 l'élément générateur par le signal sonore émis par l'élément masquant. Selon un mode de réalisation particulier, l'élément générateur est une cavité et l'étape de modification consiste à modifier le bord aval de la cavité en transformant un bord saillant en un chanfrein. Le chanfrein en aval va en plus diminuer l'intensité du 3054714 3 sifflement de l'élément générateur et favoriser le masquage sonore par l'élément masquant. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'élément masquant est une cavité et l'étape de modification consiste à modifier le bord amont de la cavité en 5 transformant un bord saillant en un chanfrein. Le chanfrein en amont va augmenter l'intensité du sifflement de l'élément masquant et favoriser le masquage sonore de l'élément générateur. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'élément masquant est une zone de la peau au voisinage de l'élément générateur et l'étape de modification consiste à 10 fixer un barreau à ladite zone. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'élément masquant prend la forme d'un profil aérodynamique et l'étape de modification consiste à tronquer le bord de fuite de l'élément masquant. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'élément masquant prend la 15 forme d'un profil aérodynamique et l'étape de modification consiste à épaissir le bord de fuite de l'élément masquant. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'élément masquant prend la forme d'un profil aérodynamique et l'étape de modification consiste à allonger et affiner le bord de fuite de l'élément masquant. 20 L'invention propose également un aéronef comportant une peau dans un écoulement d'air et présentant un élément générateur générant un signal sonore du fait dudit écoulement d'air, et un élément masquant générant un autre signal sonore du fait dudit écoulement d'air, ledit élément masquant et ledit élément générateur étant choisis et la structure de l'un ou de l'autre étant modifiée par mise en oeuvre du 25 procédé de masquage selon l'une des variantes précédentes. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi 30 lesquels : la Fig. 1 montre une vue de côté d'un aéronef selon l'invention, la Fig. 2 montre la géométrie d'une cavité modifiée selon un premier mode de réalisation, 3054714 4 la Fig. 3 montre la géométrie d'une cavité modifiée selon un deuxième mode de réalisation, la Fig. 4 montre la géométrie d'une cavité modifiée selon un deuxième mode de réalisation, 5 les Figs. 5 à 7 montrent des vues de côté de profils d'éléments en saillie selon différents modes de réalisation, et la Fig. 8 représente un organigramme d'un procédé de masquage selon l' invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION 10 La Fig. 1 montre un aéronef 100 comportant une peau 102 qui s'étend tout autour de l'aéronef 100. L'aéronef 100 se déplace dans un écoulement d'air qui est ici symbolisé par la flèche 10. La peau 102 présente une pluralité d'éléments 104a-b qui sont également dans l'écoulement d'air 10 et qui sont par exemple des cavités réalisées dans la peau ou des 15 ajouts comme par exemple des antennes qui sont alors en saillie. Chacun de ces éléments 104a-b génère un signal sonore du fait de l'écoulement d'air 10. Pour la suite de la description, l'élément référencé 104a est appelé élément générateur 104a, c'est-à-dire que c'est l'élément générateur du signal sonore qui doit être masqué, et l'élément référencé 104b est appelé élément masquant 104b c'est-à- 20 dire que c'est un élément générateur d'un autre signal sonore pour masquer le signal sonore généré par l'élément générateur 104a. Le principe de l'invention n'est pas de supprimer le signal sonore généré par l'élément générateur 104a mais de supprimer la gêne acoustique ressentie par un observateur quand l'avion passe en créant un nouveau signal sonore émis par 25 l'élément masquant 104b et qui se superpose au signal sonore généré par l'élément générateur 104a. Le principe de l'invention repose sur le fonctionnement de l'oreille humaine. En effet, lorsqu'il y a deux signaux sonores avec des fréquences proches, l'oreille humaine a tendance à percevoir uniquement le signal avec la fréquence la plus basse 30 pourvue que son niveau soit suffisamment fort. La Fig. 8 montre un organigramme 800 d'un procédé de masquage selon l'invention. Le procédé de masquage 800 comporte : 3054714 5 - une étape de choix 802 au cours de laquelle un élément générateur 104a est choisi, - une première étape de mesure 804 au cours de laquelle un fréquencemètre mesure une fréquence fondamentale d'un signal sonore émis par l'élément générateur 5 104a du fait de l'écoulement d'air 10, - une étape de sélection 806 au cours de laquelle un élément masquant 104b est sélectionné parmi une pluralité d'éléments masquants 104b possibles, - une deuxième étape de mesure 808 au cours de laquelle un fréquencemètre mesure une fréquence fondamentale d'un autre signal sonore émis par l'élément 10 masquant 104b du fait dudit écoulement d'air 10, - une étape de modification 810 au cours de laquelle - soit la structure de l'élément masquant 104b est modifiée de manière à décaler la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément masquant 104b vers une fréquence plus basse que la fréquence fondamentale du signal sonore émis par 15 l'élément générateur 104a, - soit la structure de l'élément générateur 104a est modifiée de manière à décaler la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément générateur 104a vers une fréquence plus haute que la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément masquant 104b. 20 Ainsi, le signal sonore émis par l'élément générateur 104a est couvert par le signal sonore émis par l'élément masquant 104b et un observateur est alors moins gêné auditivement. L'élément masquant 104b à modifier est choisi au voisinage de l'élément générateur 104a. 25 La structure de l'élément masquant 104b est modifiée de manière à modifier l'écoulement aérodynamique au niveau de l'élément masquant 104b. La Fig. 2 montre une cavité 202 de la peau 102 constituant un exemple d'un élément générateur 104a à modifier dans l'écoulement d'air 10. La cavité 202 présente un bord amont au niveau duquel sont générés des tourbillons. Ces tourbillons viennent 30 impacter le bord aval de la cavité 202 et afin de modifier le résultat de cet impact, le bord aval de la cavité 202 est modifié pour présenter un chanfrein 204. Ainsi, l'augmentation de la taille de la cavité 202 permet un abaissement de la fréquence fondamentale du signal émis par la cavité 202 pour se rapprocher de la fréquence de l'élément masquant. Par ailleurs, les tourbillons vont impacter un bord aval dont la 3054714 6 forme est plus douce et la déformation locale des tourbillons au niveau du bord aval est moins forte que sur un bord aval saillant, ce qui permet de réduire l'intensité du sifflement de l'élément générateur 104a. L'étape de modification 810 consiste ainsi à modifier le bord aval d'une cavité 5 202 en transformant un bord saillant en un chanfrein 204. La Fig. 3 montre une cavité 302 de la peau 102 constituant un exemple d'un élément masquant 104b à modifier dans l'écoulement d'air 10. La cavité 302 présente un bord amont au niveau duquel sont générés des tourbillons. Ces tourbillons viennent impacter le bord aval de la cavité 302 et afin de modifier le résultat de cet impact, le 10 bord amont de la cavité 302 est modifié pour présenter un chanfrein 304. Ainsi, la fréquence fondamentale du signal sonore émis par la cavité 302 est abaissée du fait de l'augmentation de la longueur longitudinale de la cavité 302, de manière à venir se situer en dessous de la fréquence de l'élément générateur. Le chanfrein 304 en amont va augmenter l'intensité du sifflement de l'élément masquant 104b et favoriser le 15 masquage sonore de l'élément générateur. L'étape de modification 810 consiste ainsi à modifier le bord amont d'une cavité 302 en transformant un bord saillant en un chanfrein 304. Une telle modification permet alors de couvrir un signal sonore avec une fréquence fondamentale plus élevée émis par un élément générateur 104a. 20 Dans un mode de réalisation particulier, dans le cas d'un aéronef 100, il est ainsi possible de modifier les cavités des axes de rotation des éléments du train d'atterrissage de l'aéronef 100 pour masquer le sifflement des cavités des protections contre la surpression du fuel (Fuel Over Pressure Protector (FOPP) en Anglais). La Fig. 4 montre un mode de réalisation dans lequel l'élément masquant 104b à 25 modifier est la zone de la peau 102 qui est au voisinage de l'élément générateur 104a et qui est ici pour l'exemple une cavité 402. L'élément masquant 104b prend la forme d'un barreau 404 fixé sur la zone de la peau 102 au voisinage de la cavité 402, en particulier à une distance de la cavité 402 égale à un diamètre du barreau 404 pour ne pas perturber aérodynamiquement la cavité 402. Le barreau 404 est fixé de manière à 30 ce que son axe soit perpendiculaire à la peau 102. Le diamètre du barreau 404 est calculé en fonction de la fréquence que l'on souhaite générer. L'étape de modification 810 consiste ainsi à modifier une zone de la peau 102 qui est au voisinage de l'élément générateur 104a par fixation d'un barreau 404 à ladite zone. 3054714 7 Les Figs. 5 à 7 montrent différentes modifications qui sont apportées à des éléments masquants 502, 602, 702 qui sont sous forme de profils aérodynamiques comme par exemple des antennes fixées à la peau 102 au voisinage d'un élément générateur 104a dont le signal sonore doit être masqué. 5 Dans le mode de réalisation de la Fig. 5, le bord de fuite 504 de l'élément masquant 502 est tronqué afin d'obtenir un sifflement à fréquence fondamentale plus basse que dans le cas d'un profil non tronqué. En effet, le bord de fuite 504 tronqué génère une allée tourbillonnaire, qui en se détachant du profil émet un sifflement. La fréquence fondamentale du sifflement est liée à l'épaisseur du bord de fuite 504, où 10 plus l'épaisseur est grande, plus la fréquence fondamentale est basse. L'étape de modification 810 consiste ainsi à tronquer le bord de fuite 504 d'un élément masquant 502 sous forme d'un profil. Dans le mode de réalisation de la Fig. 6, le bord de fuite 604 de l'élément masquant 602 est épaissi afin d'obtenir un sifflement à fréquence fondamentale plus 15 basse que dans le cas d'un profil non épaissi. L'étape de modification 810 consiste ainsi à épaissir le bord de fuite 604 d'un élément masquant 602 sous forme d'un profil. Dans le mode de réalisation de la Fig. 7, le bord de fuite 704 de l'élément masquant 602 est allongé et affiné afin d'obtenir un sifflement dont la fréquence 20 fondamentale est plus haute que dans le cas d'un profil non allongé et non affiné. L'étape de modification 810 consiste ainsi à allonger et affiner le bord de fuite 704 d'un élément masquant 702 sous forme d'un profil. L'aéronef 100 selon l'invention comporte ainsi une peau 102 dans un écoulement d'air 10 et présente un élément générateur 104a générant un signal sonore 25 du fait dudit écoulement d'air 10, et un élément masquant 104b générant un autre signal sonore du fait dudit écoulement d'air 10, ledit élément masquant 104b et ledit élément générateur 104a étant choisis et la de l'un ou de l'autre structure étant modifiée par mise en oeuvre du procédé de masquage 800 précédent. Les différentes modifications permettent également d'harmoniser l'ensemble 30 des sources sonores pour avoir un rendu agréable. Chaque modification est alors conçue pour générer une fréquence sonore bien définie, par exemple associée à une note de musique, de manière à ce que l'ensemble des fréquences sonores générées forme un accord musical. REVENDICATIONS1) Procédé de masquage (800) comportant : - une étape de choix (802) au cours de laquelle un élément générateur (104a) est choisi, ledit élément générateur (104a) appartenant à une peau (102) d'un aéronef (100), et étant dans un écoulement d'air (10), - une première étape de mesure (804) au cours de laquelle un fréquencemètre mesure une fréquence fondamentale d'un signal sonore émis par ledit élément générateur (104a) du fait dudit écoulement d'air (10), - une étape de sélection (806) au cours de laquelle un élément masquant (104b) est sélectionné parmi une pluralité d'éléments masquants (104b) possibles, ledit élément masquant (104b) appartenant à la peau (102) et étant dans l'écoulement d'air (10), - une deuxième étape de mesure (808) au cours de laquelle un fréquencemètre mesure une fréquence fondamentale d'un autre signal sonore émis par l'élément masquant (104b) du fait dudit écoulement d'air (10), - une étape de modification (810) au cours de laquelle - soit la structure de l'élément masquant (104b) est modifiée de manière à décaler la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément masquant (104b) vers une fréquence plus basse que la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément générateur (104a), - soit la structure de l'élément générateur (104a) est modifiée de manière à décaler la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément générateur (104a) vers une fréquence plus haute que la fréquence fondamentale du signal sonore émis par l'élément masquant (104b). 2) Procédé de masquage (800) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément générateur (104a, 202) est une cavité et en ce que l'étape de modification (810) consiste à modifier le bord aval de la cavité (202) en transformant un bord saillant en un chanfrein (204). 3) Procédé de masquage (800) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément masquant (104b, 302) est une cavité et en ce que l'étape de modification 3054714 9 (810) consiste à modifier le bord amont de la cavité (302) en transformant un bord saillant en un chanfrein (304). 4) Procédé de masquage (800) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément masquant (104b) est une zone de la peau (102) au voisinage de l'élément 5 générateur (104a) et en ce que l'étape de modification (810) consiste à fixer un barreau (404) à ladite zone. 5) Procédé de masquage (800) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément masquant (104b, 502) prend la forme d'un profil aérodynamique et en ce que l'étape de modification (810) consiste à tronquer le bord de fuite (504) de 10 l'élément masquant (502). 6) Procédé de masquage (800) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément masquant (104b, 602) prend la forme d'un profil aérodynamique et en ce que l'étape de modification (810) consiste à épaissir le bord de fuite (604) de l'élément masquant (502). 15 7) Procédé de masquage (800) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément masquant (104b, 702) prend la forme d'un profil aérodynamique et en ce que l'étape de modification (810) consiste à allonger et affiner le bord de fuite (704) de l'élément masquant (502). 8) Aéronef (100) comportant une peau (102) dans un écoulement d'air (10) et 20 présentant un élément générateur (104a) générant un signal sonore du fait dudit écoulement d'air (10), et un élément masquant (104b) générant un autre signal sonore du fait dudit écoulement d'air (10), ledit élément masquant (104b) et ledit élément générateur (104a) étant choisis et la structure de l'un ou de l'autre étant modifiée par mise en oeuvre du procédé de masquage (800) selon l'une des revendications 25 précédentes.