Les nuissances sonores

Quelles sont-elles ?

En se déplaçant, les moteurs d'un avion font vibrer les molécules présentes dans l'air qui l'entoure, les ondes sonores se déplacent plus vite que l'avion subsonique qui est donc "entouré" de ces ondes. Mais dans le cas d'un avion supersonique, l'avion avance alors plus vite que les ondes ce qui forme un cône (appelé "cône de Mach") derrière l'appareil : les compressions et décompressions s'entassent car elles ne peuvent plus être évacuées vers l'avant de l'engin ; provoquant ainsi une onde de choc. Le cône de Mach est donc une zone où la pression augmente brutalement, et le bang une sensation auditive lors du passage d'une pression normale à une pression plus forte. (voir aussi Quelques notions II, sur les ondes, le son et le bang sonique)

Cette variation brutale de pression conduit à un sursaut une gêne importante pour les populations : 93dB pour le Concorde. Des interrogations persistent également concernant les bâtiments dont les cloisons véhiculent aisément les ondes sonores (risques d'explosions lors de travaux, tremblements de terre...). De plus, chez l'homme, on peut distinguer des impacts directs et immédiats (par exemple, la perte d'acuité auditive momentanée, voire la destruction d'organes) et des impacts indirects sur le long terme qui sont variables et peuvent être plus ou moins graves :

• Irritabilité ;
• Insomnie ;
• dépression pouvant conduire au suicide ;
• Problèmes d'audition allant jusqu'à la surdité passagère ou définitive ;
  
• Hypertension.

Quelles solutions peuvent -être apportées ?

Dans le cas d'un avion supersonique,

le bang sonique est le problème le plus important mais aussi le plus difficile à résoudre. En effet, le bang sonique est un effet physique de la vitesse supersonique. On ne peut donc pas l'enlever complètement, mais les ingénieurs travaillent à sa réduction.

Pour avoir une meilleure pénétration dans l'air mais aussi pour essayer de "casser" les ondes sonores, les prochains avions supersoniques devraient être dotés d'une appendice nasale de taille démesurée.

Les avions seront aussi plus effilés, voir totalement plats, mais cette idée correspond plus à une utilisation militaire que commerciale. En effet, l'aplatit permet une meilleure pénétration dans l'air ainsi qu'une meilleure furtivité vis-à-vis des radars, mais la place dévolue aux passagers est très réduite. Les avions commerciaux auront donc un profil aminci, semblable a celui du Concorde. De nombreux tests en soufflerie sont effectués pour essayer de réduire la signature liée à l'onde sonore ainsi que les frottements, mais on ne pourra voir leur réelle efficacité que lors de tests grandeurs natures.

Les moteurs, mais surtout leur place sur la carlingue, sont un des enjeux majeurs de la réduction du brui ts.  Pour cela, les ingénieurs ont pensé à un système de moteurs disposés en V inversé sur les ailes, à l'arrière de l'avion, ou encore à les disposer au-dessus des ailes pour que celles-ci s ervent d'écran (un peu comme les murs anti-bruits sur les côtés des autoroutes). Ce système est aussi utilisé pour les avions subsoniques.

Pour le moment, pour réduire les bruits, les ingénieurs comptent sur l'altitude de vol des avions. En effet, plus l'altitude est élevée, moins il y a d'air, donc moins bien se propage le bruit. De plus, ils essaient de faire voler les avions à une vitesse supersonique seulement au-dessus des terres inhabitée ; et ainsi limiter les gênes au niveau des populations survolées.

et dans celui d'un avion subsonique,

le phénomène du bang sonique ne se produit pas, mais les gênes occasionnées pas les moteurs sont également problématiques. Ainsi de nombreux riverains à proximité des aéroports comme Roissy-Charles de Gaulle ou Orly se plaignent de bruits insupportables.

Les avions subsoniques produisent une pollution sonore de 2 types :

- Le bruit des moteurs se décompose en bruit provoqué par l'expulsion des gaz, en bruits internes liés aux parties rotatives du moteur ainsi qu'au bruit de la combustion.

- Le bruit aérodynamique est provoqué par les turbulences aérodynamiques créées autour de l'avion. Il s'agit par exemple du bruit de la carlingue qui fend l'air à une vitesse élevée, des volets, des becs, des aérofreins, et du train d'atterrissage. De nos jours, en phase d'atterrissage, ces bruits deviennent aussi importants que les bruits des moteurs.

Pour réduire le bruit des avions, plusieurs solutions sont à l'étude, sur les moteurs, l'aérodynamisme mais aussi d'un point de vue légal.

Le bruit d'écoulement des gaz croissant avec le diamètre de la tuyère et de la vitesse d'écoulement du gaz, les industriels et les ingénieurs s'efforcent de créer de nouveaux moteurs pouvant avoir ces caractéristiques tout en gardant un bon rendement. Ainsi, les moteurs modernes à double flux de gaz, à grand diamètre et à basse vitesse d'éjection permettent de réduire ce bruit.

L'aérodynamisme de l'avion est lui aussi repensé pour permettre une meilleure pénétration dans l'air. Néanmoins, le gros problème vient des compagnies car qui dit améliorer l'aérodynamisme, dit souvent affiner la carlingue. On met donc moins de voyageurs, ce qui pose problème d'un point de vue commercial.

Enfin, de nombreuses lois sont mises en place pour éviter ces bruits. La loi sur le bruit de 1992 a instauré des règlementations liées à l'environnement sonore : isolation des bâtiments, protection des habitants à proximité des aéroports, limitation du niveau sonore des engins et produits. Elle a aussi fixé comme objectif la suppression de 3 000 "points noirs" (zones où le bruit atteint plus de 70 dB entre 8h et 20h). Une directive européenne fixe aussi des seuils concernant les véhicules à moteur, les avions, et règlemente le bruit à proximité des hôpitaux, des écoles, de certains quartiers... Bruxelles a d'autre part demandé aux Etats membres d'établir une cartographie des nuisances sonores pour 2007. 

Un projet visant un avion totalement silencieux est aussi à l'étude depuis 2003, le Silent Aircraft Initiative, ayant pour but de réduire au maximum le bruit d’un avion, surtout durant les phases de décollage et d’atterrissage.

Première innovation : se servir de la carlingue comme écran anti-bruit, en plaçant les entrées d’air des moteurs sur le dessus des ailes.

Deuxième innovation : le design en aile delta de l’appareil, totalement différent de celui des avions de ligne conventionnels et de leur fuselage cylindrique. Entre autres avantages, cette forme offre plus de place pour intégrer les moteurs à la structure de l’avion, et ainsi réduire les bruits aérodynamiques qu'il génère en plus de ceux liés exclusivement à sa fonction.

Le bruit émis lors de l'atterrissage étant lié à la vitesse à laquelle l'avion arrive sur la piste, les ingénieurs ont aussi réfléchi à une technologie permettant de poser l’engin en douceur, pensant même à la verticale, par basculement des moteurs.