Perception du bruit et sensibilité individuelle

La perception du bruit dépend grandement de l'environnement dans lequel on se trouve : à bruit identique, il est perçu comme infiniment plus gênant à 3 heures du matin au cours d'une insomnie qu'à 8 heures du matin en attendant son bus au milieu d'un trafic intense !

La sensibilité individuelle joue également un rôle important. Certaines personnes sont très incommodées par une source de bruit, alors que les voisins ne le sont pas ou peu. De plus, cette sensibilité varie chez un même individu en fonction de multiples facteurs comme la fatigue, le stress, l'humeur, l'entourage, le type de bruit, la fréquence, etc.

En conséquence, les études de l'impact sanitaire des pollutions sonores, en particulier celles des avions, sont très complexes et difficiles.

L'introduction d'une étude sur les perceptions du bruit en Ile-de-France, et le rapport complet lui-même (158 pages).

La mesure du bruit

Sujet éminemment compliqué … nous n'essaierons pas d'être exhaustif et on tentera surtout de simplifier !

Le son est une sensation auditive générée par des variations de pression de l’air (surpressions et dépressions par rapport à la pression atmosphérique ambiante). Ces oscillations créées par une source se propagent par l’intermédiaire d’un support (gaz, solide, liquide) ; elles sont reçues par l’oreille et interprétées par le cerveau.

Il apparaît très délicat d’associer le concept de bruit à des descripteurs physiques. Toutefois, un son peut être défini notamment par deux éléments principaux à savoir la pression (ou plus précisément la moyenne des variations de pression) exprimée en décibel (dB) ainsi que sa fréquence d’émission (nombre d’oscillations par seconde exprimé en Hertz).

Le bruit est une superposition complexe d’un ensemble de sons de fréquences différentes générant une sensation auditive désagréable. Un appareil de mesure tel qu’un sonomètre permet de relever une valeur (en décibel) pour chaque fréquence de référence ; celles-ci peuvent être sommées sur l’étendue de la plage d’écoute de l’oreille afin d’obtenir une valeur représentative, exprimée généralement en décibel (A).

Les variations de pression perçues par l’oreille vont de 2/100.000 Pa (seuil d’audibilité) à 200 Pa (seuil de douleur) ; compte tenu de l’énorme différence de valeur relative (10 millions entre ces deux extrêmes), on utilise de façon conventionnelle une échelle logarithmique exprimée en décibel (dB) qui permet de rendre compte plus aisément de ces amplitudes. La formule mathématique correspondante permettant d’associer à une variation de pression une valeur en décibel s’exprime comme suit : dB = log 10 (pression mesurée) / (pression audible). Par ailleurs, l’échelle logarithmique correspond de façon approchée à la perception de l’oreille ; il est admis que la sensation du bruit perçue double pour chaque augmentation de 10 Décibels d’un niveau sonore.

Le système auditif, pour des sollicitations de même hauteur, est beaucoup plus réceptif aux sons aigus (supérieurs à 2000 Hertz qu’aux sons graves (inférieurs à 1000 Hertz). Les valeurs exprimées en décibel (A) intègrent cet état de fait en minorant forfaitairement les niveaux des plus basses fréquences.

L’oreille humaine n’est capable de procurer des sensations auditives que dans un spectre sonore couvrant des variations de pression supérieures à 20 oscillations par seconde (Hertz) et inférieures à 20.000 oscillations par seconde (Hertz).

Définis par le terme officiel "niveaux de pression acoustique", les niveaux de bruit sont exprimés de façon conventionnelle en décibels par le sigle "L" (level en anglais). Le niveau de bruit peut être mesuré de façon instantanée ; néanmoins, afin de caractériser au mieux la gêne due au bruit, la notion de niveau sonore équivalent est couramment utilisée (LEQ). Réglementairement, c’est le niveau de pression acoustique d’un bruit stable qui donnerait la même énergie acoustique qu’un bruit à caractère fluctuant pendant un temps de référence. Ce temps de référence doit toujours être indiqué (de une seconde à plusieurs heures).

Enfin le niveau de bruit peut être associé à un nombre ; on parle alors d’indice fractile. " Laeq,t 95 = 50 dB(A)" par exemple signifie que le niveau de bruit indiqué à été dépassé pendant 95 % du temps de référence et est caractéristique d’un bruit de fond. Laeq,t 5 = 80 dB(A) signifie que le niveau de bruit indiqué a été dépassé pendant 5% du temps de référence et est caractéristique d’un niveau de pointe.

Concernant les nuisances sonores d'origine aérienne, un indicateur particulier a été développé : le Lden (d pour day ; e pour evening ; n pour night). Il s'agit d'un descripteur qui tient en particulier compte du monent de la journée pendant lequel le bruit est généré : le résultat de la mesure est ainsi multiplié par 8 si un bruit donné est produit à 3 heures du matin (Ln) par rapport à un bruit similaire généré à 14 heures (Ld), lorsque le bruit ambiant est plus important. Il existe encore le Lmax qui est le niveau sonore le plus élevé enregistré pour l'évènement.

Citons enfin une mesure développée et encouragée par les associations : le NA ou "number above", textuellement nombre d'évènements générant un bruit au dessus d'un certain seuil (typiquement le passage d'un avion). Reste à définir et à se mettre d'accord sur ce seuil, notamment en fonction du moment de la journée.

Il est intéressant de noter que ce seuil varie en fonction de l'origine du bruit : l'être humain moyen tolère plus facilement 62 dB produits par une voiture que 55 dB produits par un avion … ou 110 dB dans une discothèque (selon l'humeur du moment !).

De très nombreux autres descripteurs ont été définis pour tenter de caractériser objectivement le bruit et surtout la gêne produite : on l'aura compris, c'est une véritable affaire d'experts !

Un rapport intéressant provenant des 3èmes Assises du Pôle d'Orly.

D'autres sources d'informations :

ACNUSA
Wikipédia
MoinsdeBruit..com
INRS
InfoBruit
Developpement Durable

Bruit et santé

Il s'agit ici aussi d'un sujet extrêmement complexe puisque la perception du bruit est elle-même fortement subjective et individu- dépendante. Une revue très complète (345 pages !) a été réalisée par l'Agence Française de Sécurité Sanitaire de l'Environnement et du Travail. Un rapport de 2004.

Réduction du bruit des avions à réaction

Depuis les premiers jets commerciaux apparus il y a 40 ans, des progrès très importants ont été réalisés pour réduire le bruit à la source des avions, mais il devient de plus en plus difficile de gagner un décibel.

L'origine du bruit des avions : il provient d'une part des moteurs, d'autre part de la cellule. Dans les premiers moteurs à simple flux (années 1950 à 1960), tout l'air entrant était éjecté à l'arrière à grande vitesse, de l'ordre de 400 m/s (1.440 km/h). Ce puissant jet chaud, en se mélangeant à l'air ambiant, provoquait de fortes turbulences génératrices d'un bruit basse fréquence (50 à 500 Hz). Sa fréquence était particulièrement favorable à une bonne propagation dans l'atmosphère.

Dans les années 1970 à 1980, une nouvelle génération de moteurs dits à double flux fut développée. Dans ces réacteurs, une partie seulement de l'air entrant passe dans la chambre de combustion et est éjectée à grande vitesse, l'autre partie, accélérée par la soufflante passe autour du corps chaud, le moteur proprement dit, et vient se mélanger avec le jet primaire à l'arrière de la nacelle. Ainsi la vitesse moyenne de l'air éjectée est beaucoup plus faible et le bruit est réduit.

Le rapport entre le flux d'air rapide et chaud dit primaire et le flux d'air lent et froid dit secondaire est appelé taux de dilution. Ce rapport a évolué pour atteindre 6 ou 7 sur les moteurs actuels, les prochains moteurs atteindront 10 à 15. Cependant, la soufflante, de diamètre de plus en plus grand, génère, par interaction avec les aubes fixes qui la suivent, un autre bruit de sifflement caractéristique vers 3.500 Hz. Cette nouvelle source de bruit est contrôlable, en agissant notamment sur la distance entre la soufflante et les aubes fixes redresseuses de flux, et en jouant sur le nombre d'aubes.

A ces deux sources dominantes de bruit viennent s'ajouter celles de la chambre de combustion et de la turbine. Ces bruits proviennent aussi des fortes turbulences générées par ces éléments particuliers du moteur où l'énergie thermique et l'énergie mécanique sont brutalement échangées. Il s'agit là d'un bruit large bande à haute fréquence, 1.500 à 5.000 Hz, qui se propage quasi radialement. Son contrôle est réalisé par une insonorisation poussée du moteur, grâce à la réalisation de panneaux acoustiques de nacelle. La conception de moteurs silencieux a débouché sur la réalisation d'avions très peu bruyants comme le B 737, l'A320, l'A340 et surtout le tout dernier A380.

L'autre source de bruit est constituée par la cellule. Le fuselage, la voilure, la dérive, mais surtout le train d'atterrissage et les dispositifs hypersustentateurs génèrent des turbulences et en conséquence des bruits aérodynamiques. Au décollage ces bruits sont masqués par ceux des moteurs, mais à l'atterrissage, ils deviennent prépondérants lorsque le régime des moteurs est proche du ralenti, à environ 55 % (ou moins) du régime maximum. Dans cette phase de vol, la contribution de ces éléments peut atteindre 10 dB au-dessus du bruit du moteur.

Les avions les plus récents respectent les normes de bruit dites du chapitre 3 de l'OACI. Mais des avions d'anciennes générations continuent d'être exploités et ne seront retirés définitivement du service que d'ici une dizaine d'années.

C'est obligatoirement un processus lent car les intérêts économiques en jeu sont considérables. En effet, les compagnies aériennes souhaitent conserver leurs avions jusqu'à leur retrait qui intervient en moyenne après 27 ans de service, et les avionneurs et motoristes ont également intérêt à produire pendant longtemps le même type de matériels pour amortir les investissements sur au moins 15 ans.

Source : http://www.developpement-durable.gouv.fr/Reduction-du-bruit-des-avions-a.html