Études en pleine tempête

Nous sommes au cœur de l’un des laboratoires secrets de Volvo Cars. Un bâtiment métallique gris acier situé dans l’aile est du vaste site industriel 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, elles testent et analysent les nouveaux modèles de voitures, des prototypes en argile aux produits finis.

La soufflerie était déjà à la pointe de la technologie lors de son inauguration en 1986. Depuis, elle a été rénovée et repensée à plusieurs reprises pour rester à la fine pointe de l’innovation. Aujourd’hui, elle compte parmi les souffleries les plus avancées au monde, permettant de simuler l’impact des vents jusqu’à 250 km/h et des températures allant jusqu’à 60 °C. La grande balance encastrée dans le sol permet de mesurer les forces directionnelles X-Y-Z et d’étudier les variations de résistance à l’air.

«C'est unique d’être à la fois une soufflerie aérodynamique et une soufflerie climatique chauffée. Nous avons également été parmi les premiers à développer un système offrant une image plus précise de la résistance à l’air. Environ 25% de la résistance à l’air provient des roues, donc pouvoir mesurer cette zone est essentiel,» explique Daniel Strömberg, responsable de la soufflerie chez Volvo Cars.

Les tests aérodynamiques jouent un rôle crucial dans l’industrie automobile moderne. Ils sont devenus essentiels pour réduire les émissions, limiter la consommation d’énergie fossile et concevoir des véhicules sûrs et équilibrés sur la route. Les véhicules à essence et diesel étant progressivement remplacés par des véhicules électriques, même une légère réduction de la résistance à l’air de quelques pour cent peut augmenter l’autonomie de manière significative .

«Les tests en soufflerie sont un outil extrêmement puissant pour optimiser les 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» explique Daniel. En appuyant sur le bouton d’une maquette de la soufflerie, il montre comment l’air circule à travers les aubes jusqu’à une figurine LEGO dont le drapeau flotte dans le vent.

Il envisageait de devenir ingénieur en aéronautique, mais les attentats du 11 septembre ont freiné l'industrie de l'aviation. Daniel travaille chez Volvo Cars depuis 20 ans, dont les 15 dernières à la soufflerie. Il décrit ce poste comme «le meilleur métier au monde». Entre développement méthodologique et présentations à des investisseurs et étudiants, chaque journée est unique.

«La soufflerie est opérationnelle de 6h à minuit du lundi au jeudi, et de 6h à 18h les vendredis et samedis. Cela représente un total de 96 heures de tests par semaine, et nous sommes quasiment complets en permanence. Lorsque nous ne testons pas nos propres véhicules, nous répondons aux demandes d'autres constructeurs, de skieurs de vitesse, de cyclistes professionnels ou même pour tester des feux de signalisation. Le groupe de rock Europe y a même tourné un clip vidéo!

Visiter cet environnement de test donne l’impression d’entrer sur le plateau d’un film de science-fiction. La soufflerie, d'une longueur de 165 m, forme une boucle, et en son cœur se trouve un ventilateur rouge et noir de 8,15 m de haut, équipé de pales en fibre de carbone. Le vent généré par ce ventilateur est naturellement turbulent. Il est donc acheminé à travers une série de chambres, de structures et de grilles pour briser chaque vortex et obtenir un flux d'air laminaire et régulier. 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 tourner le ventilateur à sa vitesse maximale, nous atteignons 250 km/h dans la section de test, soit l’équivalent de 70 m/s, comparable à un ouragan extrême.» Le véhicule est fixé sur des bandes d'acier roulantes et à une balance qui mesure les forces aérodynamiques. La balance est incroyablement précise: vous pourriez y peser les ingrédients d’un gâteau éponge,» explique Daniel.

En plus des tests aérodynamiques, le centre effectue également des tests climatiques. Grâce à un échangeur de chaleur gigantesque et un simulateur solaire, il est possible de reproduire les conditions de conduite dans les déserts les plus chauds, mais aussi d’évaluer l’impact de divers contaminants et polluants sur le véhicule.

«Pluie, neige, poussière, saleté; nous testons tout ce qui peut affecter les performances routières d’un véhicule» explique Daryosh Farin, ingénieur en contrôle des contaminants chez Volvo Cars. «Nous nous assurons que la saleté n’atteint pas les poignées de porte et que la visibilité à travers les vitres reste optimale sous la pluie. Si le client ne remarque rien, cela signifie que nous avons fait du bon travail.»

Le système de sol mobile de la soufflerie est un autre élément clé. Quatre bandes d’acier plates mettent en rotation toutes les roues, tandis qu’un rouleau central simule le sol et, en se déplaçant, aspire l’air sous le véhicule. Mesurer l’aérodynamisme avec des roues en mouvement, plutôt que statiques, fait une énorme différence.

«Nous obtenons une situation beaucoup plus réaliste, car nous pouvons mesurer à la fois la résistance au roulement et la force nécessaire pour entraîner les roues ainsi que tout ce qui tourne avec elles. Nous pouvons également freiner la voiture pour simuler des pentes raides ou des charges lourdes. De cette façon, nous pouvons vraiment mettre les systèmes de refroidissement à l'épreuve» explique Max Sundén, spécialiste de l’efficacité énergétique chez Volvo Cars.

Tous les résultats sont minutieusement analysés et comparés aux tests effectués sur modèles informatiques et en conditions réelles. Ils assemblent ensuite un immense puzzle de données. Une seule journée dans la soufflerie peut impliquer 100 configurations différentes, et les tests sur un nouveau modèle s’étendent sur plusieurs années.

«En moyenne, nous réduisons la traînée du véhicule de plus de 10%. Pour les véhicules électriques, c'est encore plus important, car si vous roulez à 120 km/h, deux tiers de la charge de la batterie sont consommés par la traînée. «Dans ce domaine, nous travaillons en étroite collaboration avec l'équipe de design. Des détails comme les contours des feux arrière ou des rétroviseurs peuvent nécessiter des ajustements» explique Kaveh Amiri, ingénieur en aérodynamique chez Volvo Cars.

Nous sommes sur le point de voir la soufflerie en action. Daniel donne le signal à la salle de contrôle et une alarme retentit. Un grondement sourd se fait entendre, suivi d’une légère brise qui se transforme rapidement en une pression constante entre les parois. Le vent souffle à seulement 30 km/h, environ 9 m/s, mais son flux compact donne une impression de plus grande intensité.

Nos cheveux se soulèvent, le papier s'envole. «Vous pouvez supporter 70 km/h, mais il faudra vous attacher avec des harnais de sécurité," crie Daniel, sa barbe flottant dans le vent. «Si nous poussons le ventilateur à sa vitesse maximale, il consomme environ 10 MW par heure, soit l'équivalent de la consommation annuelle d'une petite maison isolée en Suède. Cependant, ces tests permettent aussi de réaliser des économies d'énergie considérables. Personnellement, je ne me lasse jamais de la soufflerie. Suivre et améliorer un véhicule depuis les premières esquisses est une expérience vraiment exaltante.»