Grant: Alliance Grants

Aerospace industry innovations targets reduction of fuel consumption and noise emission. Electrical power-by-wire enabled technology address these challenges yielding lighter designs, increased operation flexibility and cost reduction. With electric motors having variable rotational speed, constraints in design and optimization strategies for rotor and propellers can be released. In addition to conventional aircraft and rotorcraft, new concepts arise in the urban air mobility or autonomous air delivery markets that will respond to urban missions such as emergency medical service, traffic and safety monitoring, passenger transportation. Noise annoyance during manoeuvre and local community noise concerns around heliports have to be addressed early by manufacturers. This research project is intended to take on the challenge with the development of aerodynamic-aeroacoustic coupled optimization methods for the design of quieter rotor and propellers. The objective of the partnership with École de technologie supérieure de Montréal, McGill University, and Université de Sherbrooke and the Canadian industrial companies Bell Textron Canada and Optis Engineering is to develop a coupled aerodynamic-aeroacoustic optimization framework for an electrical distributed anti-torque (EDAT) system to equip future Bell helicopters produced in Canada. Seven research students will be committed to apply state-of-the-art multi-disciplinary optimization methodologies and fill knowledge gaps in aeroacoustics of rotating machines. Thanks to the high-fidelity simulations and experimental approaches that will be conducted on a single shrouded fan representative of the EDAT system, this research will provide accurate validation and calibration data for the noise predictions. With this initiative, the most advanced optimization technique will be coupled with fast and accurate aeroacoustic models in a unique manner. In addition to maintaining and improving the competitiveness of the Canadian Aerospace industry in a world-wide market, the highly qualified personnel involved in the proposed research project will be valuable assets for the Canadian industry: aware of communities noise annoyance and skilled to tackle it. Les innovations technologiques de l'industrie aérospatiale visent à réduire les impacts sur l'environnement en réduisant la consommation d'énergie fossile et les émissions de bruit. Une avenue intéressante consiste à distribuer la puissance nécessaire grace à l'électrification pour des systèmes plus légers, plus versatiles et de moindres coûts. Les méthodes de conception des nouvelles générations d'hélices et de rotors doivent alors être révisées pour prendre en compte de nouvelles contraintes et des plages de fonctionnement étendues associées à l'utilisation de moteurs électriques à vitesse variable. Les industriels doivent, au plus tôt dans leur développement de produit, limiter les nuisances sonores pour répondre aux enjeux communautaires. Le partenariat, entre l'École de Technologie Supérieure, McGill University et l'Université de Sherbrooke et les compagnies canadiennes Bell Textron Canada Limitée et Optis Consultants Inc, vise à répondre à ces défis en proposant de développer une méthodologie d'optimisation innovante pour des rotors silencieux. Cette méthode sera démontrée pour la conception d'une des hélices qui compose le nouveau concept anti-couple distribué et électrique (EDAT) qui équipera les prochains hélicoptères Bell produits au Canada. Sept étudiant.e.s en recherche se concentreront à mettre en oeuvre des techniques de pointe en optimisation multi-disciplinaire et à avancer les connaissances en aéroacoustique des machines tournantes. En s'appuyant sur l'utilisation complémentaire de méthodes expérimentales et numériques, cette recherche permettra de valider et calibrer des modélisations aéroacoustiques qui pourront alors être couplées à l'outil d'optimisation aérodynamique. Les étudiant.e.s impliqué.e.s seront sensibilisé.e.s aux problématiques de nuisance sonore et outillé.e.s pour y répondre. Ce projet permettra d'assurer la place de l'industrie aérospatiale canadienne dans un marché mondial hautement compétitif. Elle pourra s'appuyer sur les résultats de cette recherche, pour concevoir des avions et hélicoptères conventionnels mais également de nouveaux aéronefs, favorisant la mobilité urbaine ou la livraison aérienne autonome, plus respectueux de l'environnement et plus silencieux.