Perception-based noise assessment of a future blended wing body aircraft concept using synthesized flyovers in an acoustic VR environment—The ARTEM study
Évaluation acoustique et perceptive d'un futur concept d'aile volante par l'utilisation de survols synthétisés en environnement de réalité virtuelle - l'étude ARTEM
Résumé
New aircraft concepts are currently being developed with the goal of less emissions of CO 2 and noise. Remarkable noise reductions in long-range aircraft can only be expected from disruptive vehicle designs, new propulsion systems and specific low-noise technologies. In this paper, one such future vehicle design, a blended wing body (BWB) long-range aircraft, is described and studied with respect to sound levels on the ground, sound characteristics and noise annoyance. Virtual flyovers of different vehicle variants were synthesized and auralized in an acoustic VR environment, and investigated through psychoacoustic laboratory experiments. The applied methodology was successfully hierarchically validated by comparison with measurements of existing jet aircraft, assessing acoustical indices, time-frequency features, perceived plausibility, and induced noise annoyance. The perception-based evaluation of the BWB revealed that, while the BWB aircraft may initially be perceived as somewhat more unfamiliar, they are substantially less annoying than current tube-and-wing long-range aircraft of similar range and mission for takeoffs as well as for landings. For the best BWB variant, noise annoyance was reduced by 4.3 units for departures and by 3.5 units for approaches on the 11-point scale. The main reason for these findings seems to be the acoustic shielding by the body of the extended fuselage, which was found to be an important factor in reducing sound levels in the order of 10-20 dB, and accordingly also to strongly reduce loudness. Additional low noise technologies and geared turbofan engines with a high bypass ratio further contributed to the reduction of noise annoyance of the BWB. A large part of the BWBs benefit could be explained by its lower sound levels, but additional benefits were found. The observed reduction in noise annoyance was found to be larger than what can be explained with conventional noise metrics. This benefit is probably due to more favorable sound characteristics compared to today's reference aircraft, such as less variation in time and less audible tones. The current study thus suggests that the studied BWB vehicle concept may substantially reduce noise annoyance on humans.
De nouveaux concepts d'avions sont actuellement développés dans le but de réduire les émissions de CO2 et le bruit. Des réductions remarquables du bruit dans les avions long-courriers ne peuvent être attendues que grâce à des conceptions de véhicules révolutionnaires, de nouveaux systèmes de propulsion et des technologies spécifiques à faible bruit. Dans cet article, l'un de ces futurs modèles de véhicule, une aile volante à long rayon d'action (BWB), est décrit et étudié par rapport à ses niveaux sonores au sol, les caractéristiques sonores et la gêne sonore. Des survols virtuels de différentes variantes de véhicules ont été synthétisés et auralisés dans un environnement acoustique VR, et étudiés à travers des expériences psychoacoustiques en laboratoire. La méthodologie appliquée a été validée hiérarchiquement avec succès par comparaison avec des mesures d'avions à réaction existants, évaluant les indices acoustiques, les caractéristiques temps-fréquence, la plausibilité perçue et la gêne sonore induite. L'évaluation du BWB basée sur la perception a révélé que, même si les avions BWB peuvent initialement être perçus comme un peu moins familiers, ils sont nettement moins gênant que les tube and wing long-courriers actuels, de portée et de mission similaires, en configuration décollage et atterrissage. Pour la meilleure variante BWB, la gêne sonore a été réduite de 4,3 unités pour les départs et de 3,5 unités pour les approches sur une échelle de 11 points. La principale raison de ces résultats semble être le masquage acoustique par le fuselage allongé, qui s'est avéré être un facteur important dans la réduction des niveaux sonores de l'ordre de 10 à 20 dB et également dans la forte réduction de la sonie. Des technologies supplémentaires à faible bruit et des turboréacteurs à double flux avec un taux de dilution élevé ont également contribué à la réduction des nuisances sonores du BWB. Une grande partie des avantages du BWB pourrait s’expliquer par ses niveaux sonores plus faibles, mais des avantages supplémentaires ont été constatés. La réduction observée de la gêne sonore s’est avérée plus importante que ce qui peut être expliqué par les mesures conventionnelles du bruit. Cet avantage est probablement dû à des caractéristiques sonores plus favorables par rapport à l'avion de référence actuel, comme une moindre variation dans le temps et des tonalités moins audibles. La présente étude suggère donc que le concept de véhicule BWB étudié peut réduire considérablement la nuisance sonore pour les humains.
Origine : Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte
