Contrôle actif de bruit tonal avec des sources harmoniques acoustiques pneumatiques en présence d’écoulement

Les turboréacteurs sont une des sources de nuisance sonore à proximité des aéroports, notamment en raison du bruit harmonique de la soufflante, pour lequel l'absorption de la composante fondamentale, lorsqu'elle est en basse fréquence, se heurte aux limitations des traitements passifs habituellement utilisés. Pour résoudre ce problème, des recherches ont été menées pour trouver une solution de contrôle actif du bruit tonal de la soufflante avec des sources d'anti-bruit intégrées dans la nacelle. Ainsi, le HAPS (Harmonic Acoustic Pneumatic Source), capable d'émettre de forts niveaux sonores en exploitant l'énergie pneumatique disponible dans un turboréacteur, a été développé pour répondre à ce besoin. D'autre part, les microphones d'erreur doivent être placés dans la nacelle et donc en champ acoustique proche des HAPS, ce qui impose une compensation des signaux d'erreur pour obtenir l'atténuation de la puissance rayonnée en champ lointain. Des travaux antérieurs ont établi la preuve expérimentale qu'il est possible d'atténuer activement un bruit harmonique multimodal avec plusieurs HAPS en conduit court avec des microphones d'erreur en champ proche. Cependant, le bruit primaire tonal est instationnaire, et un écoulement de l'ordre de Mach 0.5 est présent dans la nacelle lors du décollage. Les objectifs de cette thèse sont donc de caractériser les performances dynamiques du contrôle actif de bruit tonal utilisant des HAPS et des microphones d'erreur en champ proche, et d'étudier théoriquement et expérimentalement la robustesse et la performance de ce système pour le contrôle de bruits tonaux multimodaux en présence d'écoulement. Dans un premier temps, la dynamique propre du HAPS et celle de la boucle fermée de contrôle sont modélisées. Des mesures avec un seul HAPS dans un conduit court sans écoulement permettent de caractériser ses performances dynamiques pour le contrôle de bruits harmoniques lentement modulés en amplitude et en phase. Les résultats obtenus permettent de considérer le HAPS comme une source d'anti-bruit de bande étroite centrée sur la fréquence à atténuer pouvant contrôler un bruit primaire tonal lentement instationnaire. Dans un second temps, un modèle analytique du rayonnement du HAPS en parois d'un conduit infini avec écoulement permet d'étudier la robustesse de la stabilité et de l'atténuation active en fonction de l'incertitude paramétrique sur la vitesse d'écoulement, ainsi que l'effet de cette dernière sur la compensation. Une campagne de mesures est menée sur le banc aéroacoustique MAINE Flow avec un écoulement de Mach 0 à 0.5, une propagation avec ou contre l'écoulement, et un champ primaire tonal multimodal jusqu'à 140 dB entre 400 et 1160 Hz. Avec des microphones en champ lointain comme en champ proche, les résultats montrent une atténuation de l'ordre de 20 dB de la composante fondamentale. Les contributions originales de ce projet sont d'avoir étendu l'usage du HAPS au contrôle de bruit instationnaire, analysé les performances du contrôleur avec compensation et prouvé son efficacité en présence d'écoulement. Ce travail démontre que l'atténuation active avec des HAPS serait efficace dans les conditions d'écoulement d'une nacelle, avec des microphones compensés pour atténuer un bruit de bande étroite.