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Mark Ryba, spécialiste en acoustique, parie sur les cockpits silencieux.


PdA 26 : nouvelles technologies

avril 2024 - par ULMag

Aero-Sound : cockpits silencieux

Les casques à atténuation active de bruit (ANR) apportent confort et tranquillité aux pilotes exigeants. Cela permet en outre une meilleure concentration lors des phases complexes de navigation. Mais on peut aller plus loin et s'affranchir du serre-tête.



Un pari fou

C'est le pari fou de l'ingénieur polonais Mark Ryba, acousticien de métier et pilote avion et ULM. Il a développé un dispositif dans ce sens : le C-ANC. Avec ce Cockpit Active Noise Cancellation (Annulation Active du Bruit en Cabine), l'idée n'est pas d'isoler le pilote des émissions sonores présentes dans le cockpit, mais bien de les neutraliser avant qu'elles ne lui parviennent.
Spécialiste de l'isolation sonore des studios d'enregistrement, et de l'acoustique des salles de concert, il maîtrise les environnements anéchoïques (atténuation passive), mais les sait inadaptés à une cabine de petit avion. Pour des questions de masse, d'épaisseur des parois, de proximité des sources d'émissions, de la diversité des ondes de pression acoustique...

MR :
''Atténuer le bruit en cabine ne peut se résumer à calfeutrer les ponts phoniques... C'est illusoire. Dans un volume exigu comme un cockpit d'avion, seule une contre-mesure active est envisageable, suivant le principe des casques ANR.''

S'inspirant du 2S2H (Silent Sky High Harmony) développé pour les chambres d'écho, il a créé son propre système.


La première étape de réduction du bruit consiste à déterminer les zones d'émissions et leur intensité de manière analogique, à l'instar d'une thermographie, mais appliquée au son.


MR :
''J'utilise le principe de la réverbération contrôlée. L'idée est simple sur le papier, mais diabolique en pratique : utiliser le principe de l'opposition de phase dans un cockpit nécessite qu'on matérialise parfaitement les vecteurs d'ondes de pression acoustique afin de leur opposer des contre-pressions. Le spectre des fréquences est très étendu, ce qui impose des capteurs piézoélectriques (micros) à large spectre, à la fois sensibles et hyper réactifs qui enregistrent les sons et les vibrations en temps réel. Des processeurs ultra rapides suivent le rythme avec les mêmes exigences. Enfin, les haut-parleurs qui génèrent la contre-pression acoustique sont implantés selon une stratégie précise. Il ne s'agit pas de les placer au hasard, cela ne fonctionnerait pas. Ils agissent un peu à la manière d'une sonorisation de salon 5.1, avec quelques caissons de basses et plusieurs tweeters ; chacun a un rôle à jouer, une partition à interpréter. L'ordinateur gère cette constellation de HP à la manière d'un chef d'orchestre.''


La seconde étape consiste à mailler le cockpit d'une trame d'ondes sonores qui recouvre au mieux les zones d'émissions.


Enfin restreindre la zone d'atténuation autour des points choisis (environnement tête du pilote et tête du passager), de manière à réduire la dépense énergétique des contre-mesures.


Mark Ryba a fondé une start-up dédiée à son invention : Aero-Sound. Preuve que son travail est suivi avec intérêt, déjà (au moins) une entreprise de premier plan l'accompagne financièrement.
Les premiers essais sur un appareil full carbone démontrent une chute impressionnante du niveau sonore.


Mark a implanté son bureau d'études dans le hangar qui abrite son ULM. L'atelier où se concrétisent les travaux est également dans une partie réservée du bâtiment.


MR :
''Sur mon VL3 personnel, le niveau mesuré à hauteur de tête est passé de 102 décibels (volume de pénibilité extrême) à 55 dB, le niveau d'une conversation calme en atmosphère feutrée. Pour se rendre compte, une cantine scolaire est mesurée entre 70 et 75 dB et un salon domestique calme entre 40 et 45 dB. En croisière, à 4800 tr/mn (environ 240 km/h), on peut entretenir une conversation avec le passager sans hausser la voix. A peu près comme dans une voiture des années 90 quand on roule sur autoroute. Pour moi, c'est déjà une réussite. Mais on peut aller plus loin. J'équipe actuellement un Pioneer 300 en fin de construction. Sa fabrication hétérogène composite et bois me laisse penser que les résultats seront bien meilleurs, car le bois a des caractéristiques acoustiques qui sont connues et faciles à gérer.''


Le VL3 de Mark est le premier aéronef équipé du dispositif C-ANC. La planche de bord a été remodelée pour une disposition harmonieuse des haut-parleurs. Les flancs en sont également équipés, ainsi que l'arrière des sièges, le tunnel et l'accoudoir centraux, ainsi que le cadre de verrière. Pour éviter la surcharge due au nombre des HP, ces derniers disposent d'une carcasse en aluminium et de bobines électromagnétiques spéciales (aimants néodyme sans ferrite).


MR :
''La précipitation est à l'opposé de ma philosophie ; je veux d'abord valider mon système sur plusieurs types d'avions afin d'en tirer des règles génériques qui permettront ensuite une distribution à grande échelle, sans doute sous licence. Je n'ai pas investi temps et argent pour mon plaisir égoïste ou pour faire plaisir à quelques copains. Mon rêve est que les avions et ULM de demain soient tous produits avec un dispositif qui les rende silencieux. Car même si les motorisations électriques deviennent un jour matures, le bruit en cabine généré par l'hélice et l'écoulement aérodynamique reste élevé.
La seule limite de mon système reste la radio : paradoxalement, le pilote devra toujours conserver -a minima- un micro-écouteur (genre serre-tête de gamer), car l'émission sonore d'un HP de poste VHF est très atténuée. C'est frustrant, mais on ne badine pas avec la sécurité.
''


Alpi Aviation Pioneer 300 en cours de montage dans l'atelier Aero-Sound de Mark Ryba.


Installation C-ANC du P300 en cours de test au sol. Moins de haut-parleurs que sur le VL3, mais une répartition différente rendue possible grâce au pare-brise fixe et à son épais montant. Chaque aéronef fera l'objet d'une étude spécifique pour une optimisation maximale du dispositif.


Le système C-ANC est nécessairement stéréophonique : selon que l'aéronef est utilisé en solo ou en duo, une application smartphone permettra de déplacer la zone active de l'onde sonore.



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