Thèse Réduction du Bruit d'Origine Solidienne Grâce à l'Effet « Trou Noir Acoustique » - Application à l'Atténuation du Bruit dans la Cabine d'Un Avion H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Le Mans Université École doctorale : École doctorale Sciences de l'Ingénierie et des Systèmes Laboratoire de recherche : LABORATOIRE D'ACOUSTIQUE DE L'UNIVERSITE DU MANS Direction de la thèse : Francois GAUTIER Date limite de candidature : 2026-06-08T00:00:00 Dans les applications aéronautiques, la maîtrise du bruit en cabine revêt une importance capitale pour améliorer le confort des passagers. La structure de l'avion comprend un grand nombre de poutres dont la fonction est de former l'ossature supportant le fuselage (cadrese et lices) ou le plancher de l'appareil (poutres de plancher). Ces réseaux de poutres sont très longs et agissent comme des guides d'ondes qui transportent et répartissent l'énergie sur la circonférence de l'avion ou dans sa longueur. Ces poutres constituent donc des voies de transmission importantes pour les bruits solidiens. Il en résulte un rayonnement acoustique des panneaux de la cabine (parois latérales et plancher), contribuant directement au bruit cabine. L'objectif de cette thèse est de concevoir un nouveau type de raidisseur (pouter) limitant significativement la transmission des vibrations et, par consequent le bruit cabine d'origine solidienne. Cette conception doit être réalisée sans augmentation de masse ni diminution de la rigidité. La stratégie adoptée consiste à intégrer des trous noirs acoustiques dans la partie centrale des renforts : ces ABH consistent en des variations locales d'épaisseur qui induisent des phénomènes de localisation et d'amortissement des vibrations [1]. Chaque ABH agit comme un diffuseur pénétrable, résonnant et amorti qui peut être réglé pour répondre à des conditions de couplage critique, conduisant à une absorption parfaite des vibrations [2]. Pour une intégration dans le contexte avion, la conception de poutres ABH droite ou courbe sera optimisée pour répondre aux exigences de charge structurelle tout en minimisant la masse totale de la structure. Cela est possible en tenant compte du fait que les trous existants dans les raidisseurs : une série de trous traversants appelés « trous blancs » peuvent être convertis en « trous noirs » [3]. La longueur de ces poutres droites ou courbes se prête également à l'intégration de réseaux périodiques de trous noirs, qui peuvent créer des bandes interdites à partir d'interférences de Bragg. Celles-ci pourraient cibler les fréquences caractéristiques de certains systèmes aéronautiques, tels que les moteurs. En fin de compte, la combinaison de l'effet ABH et de l'effet de périodicité doit conduire à la réduction du bruit d'origine solidienne dans les assemblages poutre-plaque ou poutre-coque.
[1] A. Pelat, F. Gautier, S.C. Conlon, F. Semperlotti, The acoustic black hole: A review of theory and applications, Journal of Sound and Vibration, 476 (2020) 115316.
[2] G. Raybaud, M. Ouisse, J. Leng, A. Pelat, J.-P. Groby, V. Romero-García, R. Picó, and F. Gautier. Control of bending wave reflection at beam terminations by thermally tunable subwavelength resonators. Journal of Sound and Vibration, 530 :116918, 2022.
[3] A. Besse, P. O'Donoughue, O. Aklouche, F. Ablitzer, A. Pelat, F. Gautier, Vibration damping of fiberglass honeycomb sandwich panels based on the acoustic black hole effect, Journal of Sound and Vibration, Volume 604, 26 May 2025, 118991.

Le Mans, situé à moins d'une heure de train de Paris, est une ville de taille moyenne classée parmi les dix villes les plus agréables à vivre de France et offrant le deuxième coût de la vie le plus abordable. En tant que doctorant, vous serez entièrement recruté par l'Université du Mans et accueilli au LAUM (Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans, UMR CNRS 6613). Vous intégrerez un grand groupe de recherche, étroitement lié à l'industrie mécanique et des transports.
Vous serez dirigé(e) par F. Gautier (LAUM) et co-dirigé(e) par C. Pezerat et A. Pelat (LAUM, Université du Mans). Vous travaillerez également avec M. Etchessahar (Bombardier). Le diplôme de doctorat sera délivré par l'Université du Mans. ABHSSYS (Acoustic Black Holes for Silent SYStems, convention 101227712) est un réseau doctoral européen financé par les Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA), qui concerne la mise au point de solutions innovantes pour le contrôle des vibrations et du bruit dans les structures légères (https://cordis.europa.eu/project/id/101227712). Le projet se concentre sur le développement des technologies Acoustic Black Hole (ABH), un concept émergent qui permet un amortissement efficace des vibrations et du bruit tout en réduisant la masse et l'utilisation de matériaux. Réunissant des laboratoires universitaires de premier plan et des partenaires industriels à travers l'Europe, ABHSSYS formera une nouvelle génération de chercheurs à la croisée de la physique des ondes, de l'acoustique et de l'ingénierie. Grâce à la recherche interdisciplinaire, à la mobilité internationale et à une collaboration étroite avec l'industrie, le programme vise à accélérer le transfert des technologies ABH vers des applications concrètes dans des secteurs tels que l'aérospatiale et l'énergie.