Le DLR valide le contrôle actif de rotor avec Airbus Helicopters

Le DLR et Airbus Helicopters ne coopèrent pas que dans le domaine de la vitesse, avec le Racer. L’organisme de recherche aéronautique et spatiale allemand vient d’annoncer, le 25 juillet, qu’il avait mené un projet sur la réduction du bruit en partenariat avec la branche allemande de l’hélicoptériste européen. Il s’agissait de tester les bénéfices d’un système de contrôle actif du rotor, afin de réduire l’empreinte sonore de l’appareil ainsi que les vibrations et la consommation de carburant. Ces travaux entraient dans le cadre du programme de recherche Evolutivité et minimisation des risques de la technologie (Skat) et ont donné lieu à une campagne d’expérimentation en soufflerie fin 2016. Elle s’est déroulée dans le centre des Souffleries germano-néerlandaises (DNW) à Marknesse (Pays-Bas).

Pendant cette série d’essais, le DLR et Airbus Helicopters ont pu tester leur concept de rotor principal à contrôle actif adaptatif sur la maquette motorisée Rotest. Ce système à plateaux cycliques multiples, baptisé META, permet de contrôler individuellement chacune des pales et de modifier son angle d’attaque plusieurs fois par révolution afin d’optimiser sa pénétration dans l’air. L’objectif est ainsi de réduire la génération de problèmes aéroélastiques (vibrations) et aéroacoustiques (bruit) qui y sont liés.

META avait déjà été testé en 2015 avec un rotor quadripale. Il s’agissait là de passer à un système pentapale (META5B) beaucoup plus complexe à mettre en oeuvre comme l’explique Philip Küfmann, chef du programme Skat pour l’Institut des systèmes de vol du DLR : « META comprend deux plateaux cycliques qui nous permettent de contrôler individuellement les pales du rotor. Le défi avec un rotor à cinq pales est que ces pales sont divisées asymétriquement entre les deux plateaux cycliques, ce qui complexifie le contrôle dynamique de tout le système ». Cette modification a donc nécessité que le DLR développe une nouvelle tête de rotor, des plateaux cycliques adaptés et des algorithmes de contrôle spécifiques.

Métrologie

Pour mesurer la performance du système, la veine large à basse vitesse utilisée (LLF, de 8 x 6 m en circuit ouvert et capable de générer un vent d’une vitesse de 80 m/s) a été bardée de capteurs. Plus de 150 microphones indépendants ont été mis en place à travers deux installations mobiles de mesures acoustiques : l’une dans le flux d’air à même d’isoler précisément les différentes sources de bruit, l’autre en dessous sous forme de panneau pour calculer l’empreinte sonore au sol. Pas moins de 200 marqueurs visuels ont été placés sur les pales afin d’être suivis optiquement par les huit caméras à haute vitesse du système de Reconnaissance de formes stéréoscopique du DLR. Les chercheurs ont ainsi analysé le mouvement et la déformation des pales durant les tests.

A en croire les résultats annoncés par le DLR, le jeu en valait la chandelle. Les chercheurs allemands se sont intéressés aux phases d’approche, particulièrement incommodantes pour les riverains et où le rotor est la principale source des nuisances sonores. Ils sont parvenus à réduire le bruit du rotor d’environ 3 dB grâce à META5B et ainsi diminuer l’empreinte sonore de 30 %. A haute vitesse (270 km/h), l’optimisation de la performance du rotor permet d’abaisser la consommation de carburant de l’ordre de 5 %. Enfin les vibrations ont été amoindries de plus de 80 % pendant les phases de vol.

Le DLR n’a pas encore donné de perspectives quant aux applications industrielles cette technologie. Elles dépendront sans doute de la volonté d’Airbus Helicopters de les développer. Le ministère fédéral allemand des Affaires économiques et de l’Energie (BMWi), qui finance le projet, pourrait aussi avoir son mot à dire.