Wind of Change

Améliorer l’aérodynamique peut s’avérer décisif pour accélérer la vitesse en courbe tout en diminuant la consommation de carburant. La nouvelle soufflerie aéroacoustique du Centre de développement de Weissach permet aux ingénieurs Porsche de déterminer avec encore plus de précision la traînée aérodynamique la plus faible.

Trois cents. Une limite magique, que ne franchissent que les supercars et les voitures de course. Un avion décollerait en atteignant cette vitesse. Mais pas la 911 Turbo Cabriolet : outre la masse au repos qui pèse sur ses essieux, son aérodynamique fait en sorte que le vent relatif créé par le déplacement plaque la voiture sur la chaussée, lui offrant une excellente tenue de route et une trajectoire parfaite. Obtenir une portance négative suffisante à vitesse élevée tout en réduisant autant que possible la traînée ainsi que la consommation de carburant, voilà la tâche des aérodynamiciens du Centre de développement de Weissach.

Une tâche qui relève du défi, car la plus petite modification de la silhouette extérieure peut entraîner un changement de traînée ainsi que de portance. C’est la raison pour laquelle il faut tester chaque nouveau modèle dans une soufflerie. « C’est surtout une question de précision », explique Hauke Stumpf, responsable banc d’essai, dont l’équipe exploitera la nouvelle soufflerie mise en service au printemps 2015. « Nous devons pouvoir mesurer des forces de l’ordre d’un newton. » Un newton, c’est la force qu’exerce un objet pesant quelque 100 grammes sur la balance. Autant dire rien à l’échelle d’une voiture pesant 1,5 t et se mouvant à 300 km/h, sachant que le poids du véhicule et la déportance aérodynamique s’additionnent.

La soufflerie en service jusqu’ici, construite au milieu des années 1980, était à la hauteur des besoins. Mais être « à la hauteur » ne suffisait pas aux ingénieurs de Porsche, de sorte que le constructeur a investi dans la construction d’une nouvelle installation capable d’aller jusqu’à la perfection. « Nos mesures sont désormais nettement plus proches de la réalité sur route », commente Hauke Stumpf. Pour une bonne raison : dans l’ancienne veine d’essai, les véhicules restaient immobiles, tandis que dans la nouvelle, ils roulent. Ou presque : en réalité, une bande transporteuse pouvant aller jusqu’à 300 km/h se déplace sous le véhicule solidement arrimé. Cette bande simule le mouvement de la voiture par rapport à la route. Un détail important qui permet d’obtenir une simulation de l’écoulement d’air sous la voiture aussi proche que possible de la réalité. Lorsque le sol de la veine d’essai est immobile, une couche limite d’épaisseur non négligeable se forme : l’air s’écoule plus lentement à proximité du sol, jusqu’à être parfaitement immobile juste à la surface du sol. Or c’est précisément là, au niveau du bas de caisse et des passages de roues de la voiture, qu’il y a un formidable potentiel pour optimiser l’efficacité et la tenue de route en améliorant l’aérodynamique.

Le tapis défilant à balance intégrée est lui aussi au cœur de la nouvelle soufflerie. C’est en effet une spécificité de Weissach : les ingénieurs d’essai peuvent choisir entre deux systèmes différents. Le premier comporte cinq bandes : une bande en acier pour chacune des roues de la voiture, et lune large bande au milieu, sous le châssis. « Ce système nous permet d’obtenir des mesures très précises », indique Hauke Stumpf. Le tapis défilant ne comporte qu’une seule bande en acier, qui se meut sous le véhicule testé. Ce système est plus proche de la réalité, ce qui présente de nombreux avantages pour un certain nombre d’essais, mais les résultats sont moins précis. Mieux vaut trop que pas assez, Porsche a donc décidé d’associer les deux systèmes sur une seule installation. Il faut compter quelques heures et une grue industrielle pour procéder au changement de système de bande. Il faut dire qu’il y a plus de 20 tonnes à manutentionner.

Les deux systèmes offrent encore un atout de poids : ils permettent de mesurer les forces qu’exerce le vent sur la voiture. En effet, ils sont liés à une balance haute précision reposant sur son propre socle. Cette dernière mesure la moindre modification de l’écoulement d’air sur le véhicule et sa répartition entre les roues. Les ingénieurs peuvent ainsi calculer la traînée et la portance ainsi que la déportance au niveau des essieux avant et arrière.

Le vent artificiel est produit par un énorme ventilateur à aubes de carbone, de huit mètres de diamètre. Un moteur électrique de la taille d’un minibus lui fournit une puissance maximale de 7 MW, soit 9 300 ch. La nouvelle soufflerie est pourtant particulièrement discrète : à un vent de 200 km/h, l’installation est plus silencieuse que sa devancière. Il est donc désormais possible de procéder à Weissach à des mesures acoustiques qu’il fallait auparavant confier à des prestataires externes. Ces mesures visent moins à déterminer le niveau de bruit qu’à répondre à un travail de recherche minutieux : comment la forme d’un rétroviseur ou d’un joint de portière par exemple influence-t-elle la signature sonore du modèle ? Pour ces mesures, une centaine de micros sont braqués sur la voiture placée dans la veine d’essai, et l’ordinateur génère une représentation en 3D de la propagation des ondes sonores à partir du véhicule.

De nombreuses mesures, notamment celles de la traînée, sont aussi effectuées dans les conditions habituelles de circulation sur autoroute, à 130 km/h. Mais il est essentiel de pouvoir produire un vent beaucoup plus puissant, ne serait-ce que pour des essais de rigidité ou pour la conception des voitures de course. Respecter le règlement tout en disposant d’un avantage sur les concurrents grâce à une aérodynamique soignée, voilà une caractéristique de Porsche. C’est notamment leur bonne déportance qui distingue les modèles d’endurance de ces dernières décennies, de la célèbre 956 à la 919 Hybrid actuellement en compétition.