La nouvelle soufflerie de Honda : à l’intérieur de l’installation de 124 millions de dollars pour rendre les voitures meilleures que jamais

La soufflerie aéroacoustique automobile à grande échelle la plus performante au monde vient de tenir son inauguration à East Liberty, Ohio, avec l’aimable autorisation de Honda Automotive Laboratories Ohio (HALO). Des superlatifs comme « le plus capable » sont généralement revendiqués lors de chaque grande ouverture de soufflerie automobile à grande échelle, car ils ne se produisent qu’environ une fois par décennie, chaque nouveau s’appuyant sur l’expérience et l’apprentissage de tous ceux qui l’ont précédé. Et chaque visite en soufflerie est mémorable.

La soufflerie de Honda Automotive Laboratories Ohio (HALO) a pris environ cinq ans et 124 millions de dollars à construire. Il s’agit de la quatrième soufflerie grandeur nature de la société, et de sa seule en Amérique du Nord, mais elle réduira considérablement le temps nécessaire pour expédier des véhicules d’essai à l’étranger ou pour louer des souffleries au pays. Il a également été conçu et construit de manière à ce qu’il soit facile pour d’autres entreprises – même des concurrents, qu’ils soient dans le secteur automobile ou dans la course – d’utiliser l’installation en toute sécurité, garantissant un « temps de disponibilité » maximal et un retour sur investissement pour cet important outil de conception et de développement.

Le travail de chaque soufflerie consiste à simuler une voiture se déplaçant sur une route stationnaire dans les airs. Il est relativement facile de faire souffler le vent, et des décennies de conception et d’ingénierie de tunnels ont pour la plupart perfectionné les différentes échelles et appareils qui mesurent la portance et la force d’appui il y a longtemps. Le plus difficile à maîtriser est « l’effet de sol ». Idéalement, vous aimeriez que l’air ne se déplace pas jusqu’au sol, de sorte que de nombreux tunnels utilisent des fentes juste devant le véhicule qui siphonnent cette couche limite d’air. Cela aide, mais l’étalon-or est le plan de masse mobile, que le tunnel HALO fournit de deux manières.

Plus la hauteur de caisse d’un véhicule est faible, plus la couche limite devient cruciale, de sorte que le meilleur moyen de tester les voitures de course et les voitures de sport est une chaussée mobile pleine largeur. Imaginez la ponceuse à bande inversée de Dieu, seule la bande est un matériau à base d’acier inoxydable de 0,8 millimètre d’épaisseur, et elle peut fonctionner à 193 mph.

Avant qu’un véhicule ne soit positionné sur la ceinture, ses mesures précises d’empattement et de voie sont programmées dans le tunnel afin que des échelles sensibles puissent être positionnées juste sous la ceinture à chaque pneu. Les roulements à air permettent à la ceinture de glisser sur les sommets de chaque échelle tout en mesurant avec précision la portance aérodynamique ou la force d’appui au demi-livre. Les véhicules utilisant ce système sont généralement équipés d’un équipement permettant de régler et de maintenir la hauteur de suspension de sorte que toutes les mesures de force se traduisent par les pneus à différentes attitudes du corps. Un système d’attaches est nécessaire pour maintenir la position du véhicule, et ceux-ci ont nécessairement un effet sur le flux d’air.

Les véhicules plus courants avec une plus grande garde au sol utilisent la configuration à cinq courroies, qui place une petite courroie pour faire tourner chaque pneu (en utilisant à nouveau un roulement à air) avec une courroie plus longue et plus large passant entre les pneus sous le reste du véhicule. A noter que le tunnel HALO dispose également de fentes capables de siphonner l’air de la couche limite, ce qui reste particulièrement important devant les roues. Ici, quatre piliers supportent le poids du corps et mesurent toutes les forces aérodynamiques agissant sur celui-ci, de sorte qu’il n’y a jamais de compression de la suspension.

Notez que dans les deux cas, le véhicule est préparé en retirant les demi-arbres et les plaquettes de frein afin que le seul frottement que les courroies doivent surmonter provienne des roulements de roue.

Les modules de plan de masse à cinq courroies et à courroie unique se montent sur un système d’équilibrage élaboré logé dans une plaque tournante de 12 mètres de diamètre (39,4 pieds). Le système d’équilibre de la cellule de charge à trois axes peut mesurer les forces de traînée avec une précision d’environ 9 onces. Le plateau tournant lui-même a la capacité rare de tourner à 180 degrés (beaucoup ne peuvent pivoter que de plus ou moins 15 degrés). Cela permet une étude aérodynamique et aéroacoustique des effets purs du vent de travers. Au total, le système est configuré pour surveiller 2 700 canaux d’informations sur la force/l’équilibre/la charge.

Le mur arrière de la chambre d’essai de la soufflerie s’ouvre comme un séparateur de salle de banquet, révélant le « champ intérieur » du circuit d’air de la soufflerie. Ici se trouve une configuration de grue géante qui sort, se fixe au système de ceinture sur la plaque tournante, la soulève et la transporte dans le champ intérieur, et la place sur un support qui la fait glisser à l’écart afin que l’autre système de ceinture puisse être ramassé et mis en place. Cette salle stocke également un remplacement pour chacune des deux plus grandes ceintures. Le passage d’une configuration à cinq ceintures à une ceinture, ou vice-versa, devrait prendre quatre heures et ne devrait se produire qu’environ une fois par mois.

Un moteur General Electric de 4 160 volts génère 5 mégawatts (6 705 ch) faisant tourner un ventilateur de 8 mètres de diamètre (26 pieds). Le ventilateur a 12 pales creuses en fibre de carbone, chacune avec un dégagement de seulement 4 mm par rapport à la paroi du tunnel. Le ventilateur atteint un maximum de 253 tr/min pour produire un vent de 193 mph dans la zone de test de 18 mètres carrés (194 pieds carrés). Les lames sont inspectées quotidiennement et deux pièces de rechange sont stockées à portée de main.

Comme dans la plupart des souffleries traditionnelles, l’air circule en permanence. Le ventilateur est situé à peu près en face de la section d’essai, avec des aubes tournantes de forme élaborée dans chaque coin pour rediriger l’air. Juste avant le « tour un » (après le ventilateur) se trouve un radiateur géant rempli de 16 000 gallons de liquide de refroidissement eau/glycol capable de chauffer l’air à 122 degrés F ou de le refroidir à 50 degrés en 30 minutes environ. Cela permet de mesurer le bruit du vent des pièces en plastique et en caoutchouc à différentes températures et de faire varier la densité de l’air. Puis, après un autre tour, vient un écran géant en nid d’abeille qui sert à redresser tout l’air. Un écran final garantit que rien ne peut toucher le véhicule d’essai. Enfin, une buse réduit la taille du passage d’air de 25 à 18 mètres carrés, ce qui accélère l’air d’un maximum de 155 mph à 193 mph lorsqu’il pénètre dans la section d’essai d’environ 16,4 x 9,8 pieds. L’air se plie ensuite autour de deux virages supplémentaires avant de terminer son circuit de huitième mile. La construction du tunnel lui-même a pris deux ans, 10 000 mètres cubes de ciment et 900 tonnes de barres d’armature.

Des matériaux insonorisants élaborés recouvrent les côtés et le haut de la section d’essai et une grande partie du reste du tunnel pour simuler une voiture roulant à grande vitesse sur une chaussée immobile et silencieuse. Le tunnel lui-même ne génère que 56,5 dBA de bruit à 87 mph afin de ne pas noyer le moindre bruit de vent généré par un boîtier de rétroviseur ou un coupe-froid. C’est quelque part entre le bruit d’un réfrigérateur en marche et celui d’une brosse à dents électrique, et cela fait de ce tunnel le plus silencieux de sa catégorie.

Alors que l’industrie se tourne vers l’électrification, le bruit du vent et de la route devient plus perceptible (et répréhensible). HALO ne peut pas mesurer le bruit de la route, mais peut scruter le bruit du vent avec une série de réseaux acoustiques couvrant le toit, l’avant, les côtés et l’intérieur d’un véhicule. Au total, 502 microphones directionnels associés à des caméras aident à identifier la source, l’intensité et la fréquence des sons générés par le vent se précipitant autour d’un véhicule. 54 autres microphones internes sur un réseau sphérique aident à identifier la source des sons intérieurs. Et enfin, il existe des têtes anthropomorphes d’Aix-la-Chapelle capables de percevoir les sons comme le ferait un passager pour des recherches « psychoacoustiques ».

L’aérodynamique est l’étude de la façon dont l’air circule sur une forme particulière et des forces qu’il exerce sur la forme, tandis que l’aéroacoustique est l’étude du bruit résultant du passage de l’air sur une forme. La chaussée roulante est très importante pour l’aérodynamique, mais totalement sans importance pour l’aéroacoustique, donc en se concentrant sur cette dernière, la plaque tournante est généralement recouverte d’un grand tapis insonorisant en aluminium en nid d’abeille. Évidemment, les roues ne patinent pas dans ces tests. Notez que Honda finalise généralement la forme générale du style et les détails de conception dans ses souffleries à plus petite échelle, car il est plus facile de réviser et de retester des modèles d’argile à plus petite échelle.

Pour aider à comprendre les minuscules tourbillons de vent qui peuvent causer un problème de traînée ou de bruit, il existe un bras robotique monté sur un pont roulant qui peut placer une sonde anémomètre (mesure de la vitesse du vent) n’importe où dans la cellule, avec une précision d’un demi-millimètre, pour sélectionner les infimes variations de vitesse qui se produisent dans un vortex. Il peut également être utilisé pour développer un « tracé de sillage » détaillé du flux d’air à l’arrière du véhicule.

L’installation HALO de 110 000 pieds carrés comprend également quatre baies sécurisées où les locataires de tunnels peuvent préparer des véhicules (la conception des baies et les mesures de sécurité ont été influencées par l’expérience de Honda dans la location de temps de tunnel ailleurs), ainsi que des baies capables de fabriquer diverses pièces et supports (y compris un table à jet d’eau), et un lave-auto. Tout véhicule destiné à un essai sur route roulante reçoit également tous les cailloux possibles méticuleusement sélectionnés dans ses bandes de roulement. Enfin, il y a une pièce avec une plaque tournante et un système de mesure laser qui projette une ligne de lumière laser verte horizontale sur un écran blanc incliné derrière le véhicule lorsqu’il se déplace à l’avant ou sur le côté dudit véhicule. Les caméras de plafond enregistrent ce profil laser pour mesurer avec précision la zone frontale (ou latérale) en quelques minutes.