Des hélices d'avenir pour les transports aériens en zone urbaine grace à l'optimisation aéro-acoustique

Ce programme de recherche propose d’analyser la conception aérodynamique ainsi que le bruit d’origine aéroacoustique des hélices des taxis volants et des drones. Le marché aérien de la mobilité urbaine est en plein boom et pourrait atteindre 318 milliards de dollars d’ici la fin 2040. Afin d’atteindre son potentiel maximum tout en favorisant l’acceptation des populations, les nuisances sonores doivent être réduites. L’une des pistes de recherche est le développement de technologie d’hélice innovante pour ces véhicules volants. Une telle avancée technologique ne pourra se faire que grâce à une collaboration scientifique capable de relever les défits de l’ingénierie du 21e siècle. C’est pourquoi le Québec doit initier un programme de recherche ambitieux de collaboration pour devenir le chef de file mondial dans le développement et la fabrication d’hélices haute-performance ultra-silencieuses qui répondront aux défis posés par les véhicules volants dans les zones urbaines. Les moyens passifs de réduction de bruit sont privilégiés du fait des contraintes de poids pour de tels véhicules. Notre concept innovant consiste à modifier le bord de fuite et le saumon des pales d’hélices avec des motifs périodiques multiples, de type fractal, permettant d’augmenter le mélange dans le sillage des pales et de réduire la signature acoustique. Afin de compenser et même améliorer les performances aérodynamiques, les formes des pales doivent être modifiées. Pour parvenir à réaliser ce nouveau concept, cette proposition de recherche comporte trois objectifs principaux. Objectif I : Concevoir des pales d’hélices avec des bords modifiés périodiques en utilisant un cadre numérique rodé s’appuyant sur des simulations simplifiées résolvant les équations de Navier-Stokes stationaires aux moyennes de Reynolds. Objectif II: Utiliser des Simulations aux Grandes Echelles plus précises et des validations expérimentales pour caractériser l’écoulement et le bruit des géométries de profils extrudés ainsi qu’en étudier la sensibilité à la géométrie de leurs bords dentelés. Objectif III : Concevoir une hélice dentelée et analyser l’écoulement tri-dimensionnels ainsi que les performances acoustiques. Notre intention, à longs termes, est d’établir un programme de recherche au travers d’une collaboration multiinstitutionnelle. Cette proposition de recherche constitue un projet de recherche en trois ans pour gravir les niveaux de maturité technologique (NMT) 1-2. Par la suite, des projets de recherche en partenariat avec l’industrie pourront poursuivre cette collaboration pour atteindre un concept adapté au transport aérien en zone urbaine (NMT 3-5).