Effets de charge et de géométrie sur le bruit d'interaction rotor-rotor des doublets d'hélices contra-rotatives

Le developpement de systemes de propulsion alternatifs aux turboreacteurs actuels constitue un axe de recherche important dans le contexte aeronautique. L’open-rotor, moteur a helices contrarotatives, constitue une piste serieuse car il permet a la fois de reduire fortement la consommation de carburant et les emissions de gaz. Toutefois, les emissions sonores restent un defi pour ce type d’architecture, notamment du fait de l’absence de carenage. La comprehension des sources acoustiques et leur prevision est necessaire afin de pouvoir, par la suite, reduire le bruit de ces moteurs. Les ecoulements d’un doublet d’helices contrarotatives sont complexes, en particulier pour l’helice aval qui constitue l’axe d’etude de la these. Le travail presente est dedie a une etude numerique, experimentale et analytique et intervient dans le cadre de la chaire industrielle ADOPSYS entre Safran Aircraft Engines et l’Ecole Centrale de Lyon. L’objectif de ce travail est double. Il s’agit d’une part de realiser une campagne experimentale afin d’observer et de mieux comprendre le comportement de l’ecoulement et de l’acoustique d’une pale en fleche, notamment en reponse a la presence d’un tourbillon de bord d’attaque. Un second objectif de la these etait de constituer une base de donnees afin de comparer les previsions obtenues avec un modele analytique. Une methode de calcul semi-analytique de la reponse aeroacoustique d’une pale aval en reponse a une excitation provenant de l’amont et prenant en compte les effets de charge et de geometrie a ete developpee. Une etude numerique d’un doublet d’helices contrarotatives a servi de base a la definition de la geometrie de pale utilisee pendant l’etude. Celle-ci a ete definie de facon a observer un tourbillon de bord d’attaque pour certains angles d’incidence. La maquette a ensuite ete placee dans une soufflerie anechoique de l’Ecole Centrale de Lyon afin de realiser une etude parametrique. Des visualisations par enduit visqueux et des mesures de pression parietale permettent de rendre compte de la presence du tourbillon de bord d’attaque a certains angles d’incidence. L’etude des spectres en champ lointain permet de distinguer un comportement en trois regimes, associes aux trois comportements du tourbillon de bord d’attaque. Des mesures de localisation de sources permettent de corroborer ces observations. Des previsions analytiques du bruit emis par la pale et se basant sur le modele d’Amiet ont egalement ete realisees. Dans un premier temps, les effets de la fleche sont pris en compte dans le modele et celui-ci est alors applique a la pale de l’etude. Une meilleure adequation des resultats est alors trouvee quand les effets de fleche sont pris en compte, en particulier dans les directions perpendiculaires a la pale. Le modele est ensuite etendu afin de prendre en compte les effets de la jonction en pied de pale. Cette partie est exploratoire et le developpement reste a approfondir. Un complement a l’experience a consiste en l’etude de l’impact de sillages defilants sur la pale. Un systeme de barreaux rotatifs permet de generer des sillages periodiques representatifs d’une interaction de sillages rotor-rotor. Les mesures realisees montrent le comportement quasi-stationnaire du tourbillon.