Des chercheurs du MIT ont trouvé comment réduire le bruit énervant des drones quadricoptères, en remplaçant les pales droites par des pales toroïdales. Cette forme étonnante fonctionnerait aussi sur des bateaux, et améliorerait même les performances.
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Qu'elles soient grandes, comme sur un avion, ou petites, comme sur un drone, les hélices produisent beaucoup de bruit. Ce n'est pas causé par les vibrationsvibrations du moteur, mais bel et bien des tourbillonstourbillons créés dans l'airair par les pales. Cela pourrait changer grâce à une nouvelle hélice avec des pales toroïdales, inventée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), aux États-Unis.
Les hélices, utilisées notamment dans l'aviation et la marine, sont basées sur la vis d’Archimède, utilisée pour pomper l'eau environ 200 ans av. J.-C. Elles existent depuis environ deux siècles dans leur forme actuelle, pour faire avancer des appareils dans l'eau ou dans l'air. Pendant tout ce temps, la forme des pales a été optimisée, mais il n'y a pas eu de grands bouleversements.
Une réduction significative du bruit
Les chercheurs du MIT travaillaient sur un drone silencieux à propulsion ionique et avaient besoin de comparer le niveau de bruit à un drone standard, quand ils ont eu l'idée de cette nouvelle hélice. Elle est composée de deux pales toroïdales qui forment un 8. Une fois l'hélice placée sur un drone quadricoptère, les scientifiques ont observé une diminution significative du bruit dans les fréquences audibles pour l'oreille humaine, notamment entre 1 kHz et 5 kHz. Selon eux, l'appareil peut fonctionner sans agresser l'ouïe humaine à une distance divisée par deux comparativement à un même appareil avec des hélices standard.
Cette baisse de volumevolume sonore serait due à une meilleure distribution des tourbillons dans l'air, qui seraient générés sur toute la surface au lieu de seulement sur la pointe de la pale, et qui pourraient ainsi se dissiper plus rapidement, générant moins de bruit. Les chercheurs ont constaté que la réduction du bruit n'était pas aux dépens des performances, la poussée étant comparable à celle obtenue avec un drone équipé d'hélices classiques. De plus, les performances ou la réduction de bruit pourraient encore être améliorées. Les chercheurs ont testé quelques formes différentes, mais elles n'ont pas été optimisées, contrairement aux pales classiques qui ont plusieurs siècles d’histoire.
Les hélices toroïdales fonctionnent aussi sur les bateaux
Les avantages de cette forme se traduisent aussi sous l'eau. L'entreprise Sharrow Marine teste déjà un concept similaire sur des bateaux. Leur hélice est constituée de trois boucles toroïdales orientées un peu différemment. Selon le constructeur, le niveau de bruit est réduit de 80 % à une vitessevitesse de croisière. De plus, elle serait beaucoup plus efficace. Sharrow Marine annonce une portée augmentée, des économies d'essence, une plus grande vitesse pour la même vitesse de rotationvitesse de rotation, ou encore une inversion de poussée augmentée de 50 % pour pouvoir freiner plus rapidement. Il faudra tout de même débourser la coquette somme de 5 000 dollars, soit dix fois le prix d'une hélice standard.
Pour l'instant, la forme toroïdale n'a été testée que sur des drones quadricoptères et des bateaux. Elle constitue déjà une avancée bienvenue, alors que les drones, notamment pour la livraison, devraient faire partie du quotidien d'ici quelques années. Reste à voir si ces résultats peuvent être généralisés à d'autres usages, comme les avions, les voituresvoitures volantes ou encore les ventilateurs d'ordinateurs.
