Études dans la tempête

Nous sommes à l’intérieur de l’un des laboratoires d’essai ultra-secrets de Volvo Cars. Un bâtiment en métal gris acier dans l’aile est du vaste site de l’usine sur l’île de Hisingen abrite la légendaire soufflerie de l’entreprise, où une vingtaine de personnes travaillent dans le plus grand secret. Pendant deux à trois ans, ils testent et analysent les nouveaux modèles de véhicules, depuis les prototypes en argile jusqu’au produit fini.

La soufflerie était déjà à la pointe de la technologie lors de son inauguration en 1986. Depuis, il a été rénové et repensé à plusieurs reprises pour rester à la pointe de la technologie. Aujourd’hui, c’est l’une des souffleries les plus avancées au monde, permettant de simuler l’impact des vents, jusqu’à 250 km/h, et des températures, jusqu’à 60 °C, sur un véhicule. La grande balance dans le plancher permet de mesurer les forces directionnelles X-Y-Z et d’étudier les changements de résistance à l’air.

« Il est unique en ce sens qu’il s’agit à la fois d’une soufflerie aérodynamique et d’un tunnel climatique chauffé. Nous avons également été les premiers à construire un système qui fournit une image plus précise de la résistance à l’air. Environ 25 % de la résistance à l’air se produit autour des roues, il est donc crucial de pouvoir la mesurer », a expliqué Daniel Strömberg, qui supervise la soufflerie chez Volvo Cars.

Les essais aérodynamiques sont devenus de plus en plus importants dans l’industrie automobile. Aujourd’hui, il s’agit d’une étape cruciale dans la réduction des émissions et de la consommation de combustibles fossiles, mais aussi dans la construction de véhicules sécuritaires et équilibrés sur les routes. Alors que les véhicules à essence et diesel sont de plus en plus remplacés par des véhicules électriques, même de légères modifications de la conception, réduisant la résistance à l’air de quelques pourcentages, peuvent considérablement augmenter leur autonomie.


« Les tests en soufflerie sont un outil incroyablement puissant pour l’optimisation des véhicules. Je me souviens d’un constructeur automobile qui n’avait pas d’aileron sur le coffre, ce qui rendait la voiture instable à grande vitesse », a expliqué Daniel, tout en appuyant sur le bouton d’une maquette de la soufflerie qui montre comment l’air se déplace à travers des aubes directrices jusqu’à une figurine LEGO tenant un drapeau flottant au vent.

Il avait l’intention de devenir ingénieur aéronautique, mais les attentats du 11 septembre 2001 ont sonné le glas de l’industrie aéronautique. Heureusement, Daniel s'est joint à Volvo Cars il y a 20 ans, et a passé les 15 dernières années à la soufflerie. Il trouve que c'est le meilleur travail au monde, avec des tâches allant du développement de services et de méthodologies à la démonstration du tunnel à tout le monde, des écoliers aux investisseurs.

« Le tunnel est ouvert de 6 h à minuit du lundi au jeudi, et les vendredis et samedis, de 6 h à 18 h. Pour un total de 96 heures de test par semaine. De plus, il n'y a presque plus de disponibilité de test. Lorsque nous ne testons pas nos propres véhicules, nous sommes ouverts aux demandes d’autres marques automobiles, de skieurs de vitesse, de cyclistes de compétition ou d’essais de feux de circulation. Et le groupe de rock Europe y a même tourné un clip vidéo! »

Visiter l’intérieur de l’environnement de test, c’est comme entrer dans un décor de film de science-fiction. Ce tunnel de 165 mètres de long s’incurve en boucle et abrite un ventilateur rouge et noir de 8,15 mètres de haut avec des pales en fibre de carbone. Le vent généré par le ventilateur est turbulent, il est donc acheminé à travers une série de chambres, de structures et de grilles pour décomposer chaque vortex et générer un flux d’air lisse et laminaire. Enfin, le vent atteint la dernière chambre, connue sous le nom de « contraction ».

« À l’intérieur de la contraction, la vitesse du vent est multipliée par six. Si nous faisons fonctionner le ventilateur à sa vitesse maximale, nous pouvons atteindre 250 km/h dans la section d’essai, ce qui équivaut à 70 m/s, soit le souffle d’un ouragan extrême. Le véhicule est ancré à des courroies en acier et à la balance qui mesure les forces aériennes. L’équilibre est incroyablement délicat : on pourrait y peser les ingrédients d’une génoise », a expliqué Daniel.

En plus des essais aérodynamiques, l’installation effectue également des essais climatiques. À l’aide d’un échangeur de chaleur colossal et d’un simulateur solaire, il est possible de reproduire la conduite dans les déserts les plus chauds, mais aussi la façon dont le véhicule est impacté par divers contaminants et polluants.

« La pluie, la neige, la poussière, la saleté : nous testons tout ce qui a un impact sur les performances routières des véhicules », a expliqué Daryosh Farin, ingénieur en contrôle de la contamination chez Volvo Cars. « Nous nous assurons que la saleté n’atteint pas la poignée de la portière et que la vue à travers la vitre de la portière n’est pas obscurcie lorsque vous conduisez sous la pluie. Si le client ne remarque rien du tout, cela signifie que nous avons fait du bon travail. »

Le système de sol mouvant du tunnel est un autre facteur majeur. Quatre courroies plates en acier font tourner toutes les roues, tandis qu’un rouleau au milieu simule le sol et, au fur et à mesure qu’il se déplace, aspire l’air sous le véhicule. Mesurer le vent avec des roues rotatives, par opposition à des roues statiques, fait une grande différence.

« Nous obtenons une image beaucoup plus réaliste, car nous pouvons mesurer à la fois la résistance au roulement et la force nécessaire pour actionner les roues et tout ce qui tourne avec elles. Nous pouvons également freiner la voiture pour simuler des pentes raides ou un remorquage lourd. De cette façon, nous pouvons vraiment mettre les systèmes de refroidissement à l’épreuve », a expliqué Max Sundén, spécialiste de l’efficacité énergétique chez Volvo Cars.

Tous les résultats sont soigneusement analysés et comparés à des tests effectués à la fois sur des modèles informatiques et dans le monde réel. Ils reconstituent ensuite un gigantesque puzzle de données. Une seule journée en soufflerie peut impliquer 100 configurations différentes, et les tests sur un nouveau modèle sont menés pendant plusieurs années.

« En moyenne, nous réduisons la traînée sur le véhicule de plus de 10 %. Pour les véhicules électriques, c’est encore plus important, car si vous roulez à 120 km/h, les deux tiers de la charge de la batterie sont épuisés par la traînée. Dans ce domaine, nous travaillons en étroite collaboration avec l’équipe de conception. De simples détails, comme le contour des feux arrière ou des rétroviseurs extérieurs peuvent nécessiter des ajustements », a expliqué Kaveh Amiri, ingénieur en aérodynamique chez Volvo Cars.

Nous allons maintenant faire l’expérience concrète de la soufflerie. Daniel donne un signal à la salle de contrôle et une alarme se déclenche. Nous entendons un grondement sourd, après quoi une légère brise augmente rapidement jusqu’à une pression constante entre les murs. Le vent ne souffle qu’à 30 km/h, soit environ 9 m/s, mais le débit compact fait qu’il donne l’impression d’être bien supérieur.

Nos cheveux se relèvent, le papier s’envole. « Tu peux supporter 70 km/h, mais il va falloir te sécuriser avec des longes de sécurité », a crié Daniel, la barbe flottant au vent. « Si nous alimentons le ventilateur au maximum, il consomme environ 10 MW par heure, ce qui correspond à la consommation annuelle d’une petite maison individuelle en Suède, mais les essais permettent également d’économiser une énorme quantité d’énergie. Personnellement, je ne me lasse pas du tunnel. Suivre et améliorer un nouveau véhicule dès le premier croquis est un véritable régal. »