DÉFI DU CLIENT
Comment rendre les essais en soufflerie aussi réalistes que possible pour les véhicules de sport automobile ? Posez la question à n’importe quel professionnel du secteur et vous aurez probablement la même réponse. Il suffit de remplacer le plancher fixe par une surface mobile qui se déplace à la même vitesse que le vent.
« Contrairement à la réalité où une voiture se déplace et où l’air et la route sont fixes, une soufflerie à plancher fixe envoie le vent sur une voiture et un plancher qui ne bougent pas », a expliqué Jeff Bordner, directeur de site chez Windshear Inc., à Concord, en Caroline du Nord. « Cela crée une couche limite, c’est-à-dire une zone où la vitesse du vent est réduite le long du plancher en raison des pertes par frottement. Généralement, les véhicules de course se situent entre 1 et 3 pouces du sol, ce qui les place dans cette couche limite. Les souffleries à plancher fixe ne simulent donc pas avec précision les phénomènes aérodynamiques observés en situation réelle. »
En revanche, la plupart des voitures particulières ont un espace d’au moins 6 pouces, de sorte que les effets négatifs de la couche limite ne sont pas aussi critiques. Les souffleries à plancher fixe ont toujours été adaptées pour tester une grande majorité de véhicules en cours de développement. Cependant, avec l’importance accrue accordée à l’aérodynamique du soubassement des véhicules particuliers, les équipementiers sont de plus en plus nombreux à ressentir le besoin de passer également à des souffleries sur route roulante.
« Il n’existait aucune soufflerie à l’échelle 1:1 sur route roulante en Amérique du Nord, les équipes américaines devaient donc se rendre en Europe pour effectuer ce type d’essai », a indiqué Jeff Bordner. « Et encore, c’était seulement si elles pouvaient accéder à l’une des rares installations qui autorisaient les équipes de course extérieures à effectuer des essais. »
L’entreprise Windshear a été créée en 2006 pour combler ce vide sur le marché américain. « Nous avons constaté un tel besoin pour ce type de soufflerie que nous avons décidé d’en construire une que n’importe quelle équipe pourrait utiliser », a confié Jeff Bordner. Pour attirer les équipes de course de haut niveau, l’installation devait offrir une meilleure précision et une meilleure reproductibilité des essais. Elle devait également supporter la cadence la plus élevée possible pour que l’opération reste rentable pour Windshear.
« Etant donné que nous développions un service haut de gamme, nous nous sommes rendu compte que nous avions besoin d’un système de route roulante haut de gamme », a reconnu Jeff Bordner. « Il ne fait aucun doute que MTS offre une expérience inégalée en matière de fourniture de routes roulantes pour les souffleries dédiées aux essais automobiles et de sports automobiles. Nous avons également été attirés par l’expérience hors pair de MTS en matière d’installation de systèmes de routes roulantes. »
SOLUTIONS MTS
Windshear a ouvert sa soufflerie à l’échelle 1:1 sur route roulante en septembre 2008. Il s’agit de la première installation de ce genre en Amérique du Nord et de la troisième soufflerie sur route roulante jamais construite qui fonctionne à cette échelle. Plus important encore, il s’agit de la première route roulante pleine largeur au monde disponible dans le commerce qui permet de tester des véhicules à l’échelle 1:1.
Le projet a été financé par Haas Automation, la société propriétaire de Windshear. La conception et la construction de l’installation ont été supervisées par Jacobs Technology, le leader mondial incontesté du développement de souffleries. Les ingénieurs de Jacobs Technology gèrent également le fonctionnement quotidien de la soufflerie sur route roulante de Windshear.
L’air de cette soufflerie en circuit fermé couvre une superficie de 14 864 mètres carrés (160 000 pieds carrés). Son ventilateur principal, d’un diamètre de 6,7 mètres (22 pieds) et d’une puissance nominale de 5 100 chevaux, est capable de produire une vitesse d’air de 289,6 km/h (180 mph). La température de l’air est rigoureusement contrôlée à 0,6 ˚C (1 ˚F) près.
La route roulante MTS Flat-Trac® mesure 3,2 mètres (10,5 pieds) de large sur 8,9 mètres (29,5 pieds) de long. Elle suit facilement le rythme du vent, accélérant de zéro à 289,6 km/h (180 mph) en moins d’une minute. Cette « route » est en fait une courroie continue en acier inoxydable d’un millimètre d’épaisseur seulement. Pendant les essais, des capteurs installés tout au long de la courroie mesurent avec précision l’appui aérodynamique sous chaque pneu.
Un logiciel avancé permet d’évaluer les performances des véhicules de manière très précise et fiable. Il inclut des capacités de contrôle et d’acquisition de données sophistiquées qui donnent un aperçu sans précédent des performances des véhicules de course. Les essais sont effectués sans la couche limite habituelle des souffleries à plancher fixe qui peut limiter l’intégrité des données d’essai pour les véhicules à faible dégagement.
Les essais effectués chez Windshear sont réalisés en toute confidentialité. Tous les fichiers de données d’essai sont effacés des serveurs de Windshear une fois les essais d’un client terminés. L’installation est également configurée physiquement de manière à ce que les deux équipes de course ne voient à aucun moment le véhicule de l’autre.
« C’est une nouvelle opportunité formidable pour les concepteurs de véhicules de sport automobile du monde entier », a souligné Jeff Bordner. « Au lieu de solliciter une installation privée, les équipes de course de haut niveau ont désormais une installation sécurisée et à la pointe de la technologie à leur disposition. »
AVANTAGES CLIENTS
Aujourd’hui, les 40 heures de fonctionnement hebdomadaire de l’installation sont utilisées par les équipes de course NASCAR et IndyCar de toute l’Amérique du Nord. Des équipes d’Europe et d’Asie effectuent également leurs essais en soufflerie à Windshear, attirées par les capacités de pointe de l’installation.
« La relation entre MTS et Windshear nous permet de rester à la pointe de la technologie, et les concepteurs de sports automobiles l’ont remarqué », a ajouté Jeff Bordner. « Par ailleurs, MTS a un accès complet à notre laboratoire de travail à la pointe de la technologie et peut ainsi appliquer les nouvelles avancées dans un contexte réel. Et nous pouvons offrir de nouvelles capacités qui ne sont disponibles nulle part ailleurs. Nous ne nous contentons pas de suivre l’évolution des souffleries sur route roulante à l’étranger, nous sommes les précurseurs de la technologie. »
Selon Jeff Bordner, MTS a joué un rôle déterminant dans l’optimisation de la précision, de la reproductibilité et de la cadence des essais dans l’installation de Windshear. « Nous nous sommes largement appuyés sur l’expertise de MTS en matière d’installations de routes roulantes, qui nous a été d’une aide précieuse pour atteindre des niveaux élevés d’intégrité des données et de cadence », a affirmé Jeff Bordner.
En septembre 2008, Windshear a co-organisé la réunion du groupe d’utilisateurs de routes roulantes de MTS. Cette réunion de deux jours, qui s’est tenue à Concord, en Caroline du Nord, a permis aux opérateurs de souffleries de se réunir, de partager leurs meilleures pratiques et de découvrir les dernières technologies. Ils ont notamment pu faire une visite complète de l’installation de Windshear.
« Nous avons sauté sur l’occasion de co-organiser cette réunion, car l’idée qui la sous-tend correspond à notre approche ouverte de la technologie », a indiqué Jeff Bordner. « Maintenant que Windshear, MTS et Jacobs Technology collaborent ici, dans l’installation de Windshear, les autres n’ont plus à garder le secret. Il sera intéressant de voir ce que l’on pourra accomplir lorsque toute cette expertise sera mise en commun. »
Dans les locaux de TMG, les concepteurs automobiles peuvent profiter d’un prototypage rapide, d’une machine-outil complète, de capacités de route roulante à l’échelle 1:1 et à échelle réduite et d’essais avancés de la transmission, de la direction et des composants. Toutes ces fonctionnalités sont intégrées pour produire des données d’essai de qualité supérieure et permettre de commercialiser de meilleures conceptions plus rapidement et à moindre coût.
Selon M. Gehlen, MTS a joué un rôle essentiel dans la transition harmonieuse de TMG, du laboratoire d’essais des équipementiers au centre d’essais sous contrat. « Deux ingénieurs MTS ont été présents sur le site de TMG dès les premières étapes de notre programme de Formule 1 et ils ont été d’une grande aide pour notre entreprise depuis lors. Sans aucune exception, MTS a prouvé sa capacité à comprendre intimement nos objectifs et à déterminer les meilleures solutions pour nous aider à les atteindre. »
« TMG dispose désormais de la bonne technologie, de la bonne expertise et du bon partenaire en matière de solutions d’essai pour prendre sa place parmi les installations d’essai sous contrat les plus avancées du monde dans le secteur automobile », a déclaré M. Gehlen. « Désormais, il suffit de faire passer le mot, car nous tenons là quelque chose d’une valeur inestimable pour un grand nombre de concepteurs automobiles. »
