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Notions de base d'acoustique > Le bruit des avions
Les causes du bruit avion
Le bruit des avions vient de deux choses, principalement du bruit des moteurs, des réacteurs, et également un peu de bruit aérodynamique.
Le bruit des moteurs, des réacteurs
Le principe de propulsion le plus courant est la réaction. Au moyen d’une combustion, une énergie cinétique est communiquée à une masse d’air réchauffée et éjectée vers l’arrière à travers une tuyère. Une partie de l’énergie est récupérée par une turbine et sert à entraîner les parties tournantes du moteur qui sont le compresseur et la soufflante (fan). On distingue donc le bruit de jet et les bruits internes (bruit des parties tournantes et bruit de combustion).
Dans le domaine de la réduction du bruit des moteurs, on parle essentiellement du jet du moteur, du jet directeur qui produit ce bruit, et plus on est capable de ralentir le jet du moteur, sans ralentir la vitesse, plus on baisse, et de manière très sensible, la perception du bruit au sol. Donc, il s’agit d’assurer une dilution du jet du réacteur dans l’air extérieur, et plus on avance dans cette technique et plus on réduit le bruit. La production sonore d’un avion est principalement déterminée par la taille de l’avion et par le type de moteur.
Le bruit aérodynamique
Il est dû aux turbulences aérodynamiques créées autour de l’avion.
Le bruit des volets, becs et train d’atterrissages peuvent être des exemples typiques. Le paramètre vitesse de l’avion est un paramètre très important directement lié au niveau de bruit produit.
Le bruit induit par un même type d’avion augmentera proportionnellement à sa charge. Il est possible de réduire la production sonore d’un type d’avion bruyant de trois manières, à savoir :
- équiper les moteurs d’avions d’un réducteur de bruit (dénommé « hushkit »),
- remplacer les moteurs bruyants par de nouveaux moteurs plus silencieux,
- limiter le poids maximal de l’avion.
Spectres de bruits d’avion
Afin de faciliter l’étude des problèmes acoustiques, nous parlerons d’un « bruit avion » qui est la moyenne statistique du bruit des avions que nous retiendrons.
Le graphique ci-dessous présente :
- un spectre moyen calculé à partir de spectres de bruits d’avion émis à 300 m de l’avion et ramenés à un même niveau global (courbe jaune),
- un spectre moyen calculé à partir de spectres de bruits d’avion mesurés dans les communes autour d’Orly et de Roissy CDG, toute distance confondue et ramenés à un même niveau global (courbe rouge).
Comparaison des spectres pour un niveau équivalent de 70dB(A)
La différence entre les deux spectres est essentiellement due à la propagation dans l’air, les fréquences aiguës étant plus atténuées que les fréquences basses (absorption atmosphérique).
Notons que le spectre du bruit d’un avion lors de la phase de décollage est sensiblement différent du bruit d’un avion lors de sa phase approche.
Les niveaux du bruit avion
Le niveau qui nous intéresse n’est pas le niveau d’émission d’un avion, mais le niveau d’exposition au bruit des avions des riverains ; ce niveau dépend fortement de la distance qui sépare le riverain et l’avion. Les valeurs les plus courantes de niveau de pression acoustique maximale dans les zones concernées par l’aide à l’insonorisation (les zones du plan de gêne sonore ou PGS) sont comprises entre 70 dB (A) et 80 dB (A).
L’évolution temporelle du bruit d’avion
La dynamique d’un bruit est très difficile à caractériser. Si nous nous restreignons à l’évolution temporelle du niveau global, nous pouvons décrire le bruit avion comme intermittent par opposition à un bruit continu (comme c’est le cas pour un trafic routier continu).
Le « bruit de trafic routier » est généralement continu ce qui n’est pas le cas pour le « bruit des avions » qui est ponctuel.
Il serait bien audacieux de s’aventurer plus en détail sur la dynamique, une grande partie de son interprétation étant très subjective puisque liée à la perception et à l’interprétation que nous en faisons. Rappelons pour s’en convaincre que l’étude d’une branche de la dynamique du bruit est la musique !
a) Bruit de trafic routier : exemple d’évolution temporelle mesurée
b) Bruit d’avion : exemple d’évolution temporelle mesurée