L’avance de l’hélice ouvre la voie à une aviation électrique silencieuse et efficace

L'avance de l'hélice ouvre la voie à une aviation électrique silencieuse et efficace

Des chercheurs de l’Université de technologie de Chalmers, en Suède, ont mis au point une méthode d’optimisation de la conception des hélices qui ouvre la voie à une aviation électrique silencieuse et efficace. Crédit : Christina Sicoli sur Unsplash

L’électrification est considérée comme ayant un rôle important à jouer dans l’aviation sans énergie fossile de demain. Mais l’aviation électrique est confrontée à un dilemme : plus un avion électrique est économe en énergie, plus il est bruyant. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de technologie de Chalmers, en Suède, ont mis au point une méthode d’optimisation de la conception des hélices qui ouvre la voie à une aviation électrique silencieuse et efficace.

Ces dernières années, l’électrification a été décrite comme ayant un rôle important dans la réduction des émissions de l’aviation future. En raison des défis posés par des distances plus longues, l’intérêt se porte principalement sur les avions à hélices électriques couvrant des distances plus courtes. Les hélices reliées à des moteurs électriques sont considérées comme le système de propulsion le plus efficace pour les vols régionaux et intérieurs.

Mais alors que les avions sont électriques, les hélices provoquent un autre type d’émission : le bruit. Le bruit des pales d’hélice ne dérangerait pas seulement les passagers aériens. Les futurs avions électriques devront voler à des altitudes relativement basses, les nuisances sonores atteignant les zones résidentielles et la vie animale.

Faire face à un dilemme de compromis

C’est là que la communauté des chercheurs est confrontée à un dilemme. L’ambition de développer des avions électriques à la fois silencieux et économes en énergie est quelque peu contrariée par un problème d’arbitrage.

“Nous pouvons voir que plus une hélice a de pales, plus les émissions sonores sont faibles. Mais avec moins de pales, la propulsion devient plus efficace et l’avion électrique peut voler plus longtemps. En ce sens, il y a un compromis entre l’efficacité énergétique et C’est en quelque sorte un obstacle pour les avions électriques à la fois silencieux et efficaces », explique Hua-Dong Yao, professeur agrégé et chercheur en dynamique des fluides et technologie marine à l’Université de technologie de Chalmers.

L'avance de l'hélice ouvre la voie à une aviation électrique silencieuse et efficace

Hua-Dong Yao, professeur associé et chercheur en dynamique des fluides et technologie marine, Département de mécanique et sciences maritimes, Chalmers University of Technology, Suède. Crédit : Université de technologie Chalmers, Henrik Sandsjö

Une conception optimisée pour des hélices silencieuses et efficaces

Mais maintenant, Hua-Dong Yao et ses collègues chercheurs sont peut-être un peu plus près d’une solution. Ils ont réussi à isoler et à explorer le bruit qui se produit à l’extrémité des pales de l’hélice, ou « tip vortex », une source de bruit connue mais moins bien explorée. En isolant ce bruit, les chercheurs ont pu bien comprendre son rôle par rapport aux autres sources de bruit générées par les pales des hélices. En ajustant une gamme de paramètres d’hélice, tels que l’angle de pas, la longueur de la corde et le nombre de pales, l’équipe a trouvé un moyen d’optimiser la conception de l’hélice et d’égaliser l’effet de compromis entre l’efficacité et le bruit.

La méthode, décrite dans l’étude publiée dans la revue Aérospatialpeuvent désormais être utilisés dans le processus de conception d’hélices plus silencieuses pour les futurs avions électriques.

“Les hélices d’avions modernes ont généralement deux à quatre pales, mais nous avons constaté qu’en utilisant six pales conçues à l’aide de notre cadre d’optimisation, vous pouvez développer une hélice à la fois relativement efficace et silencieuse. L’hélice permet une réduction du bruit allant jusqu’à 5- 8 dBA avec seulement une pénalité de poussée de 3,5 %, par rapport à une hélice à trois pales. C’est comparable à la réduction du bruit d’une personne qui passe d’une voix de conversation normale au son que vous percevriez dans une pièce calme”, ​​déclare Hua-Dong. Yao.

Le décibel pondéré A (dBA ou dB(A)) est une expression de l’intensité sonore relative des sons telle qu’elle est perçue par l’oreille humaine. La pondération A donne plus de valeur aux fréquences dans le milieu de gamme de l’audition humaine et moins de valeur aux fréquences sur les bords par rapport à une mesure de décibel audio plate. La pondération A est la norme pour déterminer les dommages auditifs et la pollution sonore.

Plus d’information:
Hua-Dong Yao et al, L’atténuation du bruit du vortex à l’extrémité de la lame est compensée par la conception aérodynamique des hélices des futurs avions électriques, Aérospatial (2022). DOI : 10.3390/aérospatiale9120825

Fourni par l’Université de technologie Chalmers

Citation: Propeller advance ouvre la voie à une aviation électrique silencieuse et efficace (15 mars 2023) récupéré le 15 mars 2023 sur https://techxplore.com/news/2023-03-propeller-advance-paves-quiet-efficient.html

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