Apparemment, les roues arrière de notre voiture semblent déséquilibrées. Nous sentons comme des bosses sur la surface de la route, sauf qu'en fait, il n'y en a pas. Nous roulons dans le tunnel de Catesby, un ancien tunnel ferroviaire dans la campagne anglaise qui a été transformé en terrain d'essai unique en son genre. Sur près de 2,7 km, la route est plate à 2 millimètres près. Jon Paton, directeur général de Catesby Projects, assis dans le véhicule, nous le rappelle. Cette légère vibration que l'on ressens vient certainement de la voiture elle-même.
Le tunnel de Catesby est en apparence une soufflerie, mais qui fonctionne à l'opposé de quasiment toutes les autres. Au lieu de souffler du vent sur un modèle statique, dans le tunnel de Catesby, l'air est statique, mais vous pouvez conduire une voiture jusqu'à 260 km/h, ce qui vous donne un aperçu réel de la façon dont l'air s'écoule sur la voiture. Mais, depuis son ouverture en 2021, il s'est également avéré être bien plus qu'une simple installation de test aérodynamique.
La simulation : pas toujours une science exacte
Ce qui peut sembler un peu ironique, c'est que le tunnel appartient et est géré par une société spécialisée dans la dynamique des fluides numérique (CFD), TotalSim.
"La question qui se pose presque toujours est : Pourquoi la simulation n'est-elle pas correcte ?", explique Paton.
"Les gens sont jugés sur les circuits pour le sport automobile et sur la route pour les autres aspects. Et lorsque les choses ne correspondent pas, on trouve tout un tas d'excuses pour expliquer pourquoi la simulation ne fonctionne pas."
Il existe toujours un écart entre la simulation informatique et la réalité, même si la puissance de calcul augmente de manière fiable d’année en année.
"Les simulations sont toujours fausses, mais vous essayez simplement de déterminer quels éléments sont erronés et si c'est dû aux raisons qui vous conviennent ou si c'est dû au fait que les outils réels sont erronés."
Le tunnel contribue à combler cette lacune.
Un pionnier ? Pas vraiment
TotalSim n'est pas le premier à construire ce genre de chose. Il y a une vingtaine d'années, Chip Ganassi Racing a transformé un tunnel désaffecté de la Pennsylvanie Turnpike, à l'extérieur de Pittsburgh, en un centre de tests aérodynamiques. Il est rapidement devenu une légende, Ganassi ayant fait semblant de ne pas en parler pendant des années. Symbole de l'extravagance de la course automobile, le tunnel de Ganassi semblait presque impossible, un "avantage déloyal" classique qui a sans aucun doute contribué au succès de l'équipe en IndyCar et en NASCAR.
Ganassi et l'aérodynamicien de longue date de l'équipe, Ben Bowlby, également connu pour ses DeltaWing et Nissan GT-R LM Nismo, détiennent un brevet sur l'utilisation d'un tunnel pour les essais de véhicules. En feuilletant les documents de Companies House sur le tunnel de Catesby, Bowlby a en fait été brièvement impliqué dans l'entreprise.
C'est le directeur général de TotalSim, Rob Lewis, qui a lancé l'idée de construire quelque chose de similaire au Royaume-Uni. Selon Paton, les actionnaires pensaient qu'il était "complètement fou", mais il a dressé une liste des tunnels ferroviaires désaffectés du pays et l'a présentée au groupe. Catesby, construit par les Victoriens en 1897, était le plus long de la liste et se trouvait à seulement 25 minutes en voiture du siège de TotalSim à Brackley. (Ce n'est pas une coïncidence si ce n'est en plein dans la vallée du sport automobile au Royaume-Uni.)
"La semaine suivante, il nous a emmenés faire une randonnée dans le champ d’un agriculteur, car le tunnel était complètement abandonné et il y avait des moutons autour", se souvient Paton. Puis est venu le long processus d’achat du terrain et de conviction des propriétaires qu’ils voulaient bien transformer ce lieu abandonné en un lieu où l’on pourrait faire circuler des voitures de course dans les deux sens. Les travaux de conversion ont commencé en 2020 et le tunnel a été ouvert en novembre 2021.
Paton parle des tests aérodynamiques en termes de compromis entre "répétabilité" et "réalité". Dans le monde réel, vous pouvez tester une vraie voiture montée sur de véritables pneus à grande vitesse, mais l'extérieur fait intervenir tellement de variables qui rendent la véritable répétabilité pratiquement impossible.
"Des éléments comme la ceinture en acier qui passe sous le pneu, ces derniers ne sont probablement pas à la bonne température, les freins ne sont probablement pas chauds, le moteur également, donc votre gradient thermique est légèrement erroné", explique Paton. Il note également que dans une soufflerie à grande échelle, vous devez attacher la voiture, ce qui a des effets négatifs.
"Catesby Tunnel aborde le problème d'une manière légèrement différente dans la mesure où vous essayez de créer une condition réelle, mais reproductible… vous n'avez pratiquement plus d'excuses pour expliquer pourquoi votre travail de simulation n'est pas corrélé."
Rapide et efficace
Le fait que le tunnel soit enterré signifie que la température reste entre 10 et 11 degrés Celsius toute l'année. Et il est facile d'y faire des allers-retours pendant de longues périodes, grâce à deux plaques tournantes télécommandées à chaque extrémité. En théorie, vous pouvez effectuer des tests à toute heure de la journée, même si ce n'est peut-être pas nécessaire. Avec les tests aérodynamiques traditionnels, vous devrez peut-être effectuer dix répétitions d'un test pour garantir une certitude statistique. À Catesby, il suffit de faire un aller-retour une fois. Vous pouvez ainsi gagner du temps, que vous pouvez ensuite utiliser pour tester d'autres choses.
TotalSim est une émanation de l'ancienne écurie de Formule 1, Honda, devenue plus tard l'écurie Mercedes-AMG. L'entreprise est donc fermement ancrée dans le sport automobile. Pourtant, le tunnel s'est avéré extrêmement bénéfique dans le développement des voitures de route. L'aérodynamisme a toujours été important pour les voitures de route, encore plus à l'ère des véhicules électriques, où l'efficacité doit être recherchée partout où elle peut être trouvée.
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Les tests de décélération constituent une part importante de l'activité de Catesby. Dans ce cas, vous conduisez une voiture jusqu'à une certaine vitesse, vous la mettez au point mort et vous voyez combien de temps il lui faut pour ralentir. Cela vous aide à déterminer le coefficient de traînée et la résistance au roulement. Les gouvernements du monde entier exigent ce type de tests pour l'homologation des voitures de route. Mais il se passe bien plus de choses que des tests aérodynamiques ici à Catesby.
"En tant qu'aérodynamiciens, nous nous attendions à ce que le travail soit à 90 % consacré à la recherche et au développement aérodynamiques, mais je pense que cela devient de moins en moins la base de nos préoccupations. Il y a la législation, il y a les gens qui testent les phares, il y a les ceux qui testent l'acoustique, il y a des gens qui testent les salissures, d'autres personnes qui testent les communications des véhicules… c'est toute une gamme de choses."
En réalité, ce tunnel souterrain présente toutes sortes de possibilités. Un ingénieur automobile est apparemment reparti presque en larmes parce que la longue surface plane lui a permis de ressentir une vibration de l'arbre de transmission qui ne s'est jamais manifestée ailleurs. Et cela a montré que nos roues étaient légèrement décalées.
Catesby Projects
TotalSim a ouvert un nouveau bâtiment à proximité, Catesby Projects, mais même celui-ci a été conçu pour paraître ancien. Paton dit qu'il est calqué sur une gare de Brackley, en face de l'ancien siège de TotalSim.
À l'intérieur, le nouveau bâtiment ressemble à un bureau de start-up. Moderne, lumineux, avec beaucoup de verre. Le tunnel est totalement différent. Vous entrez dans un immense bâtiment juste à l'entrée de ce dernier, où se trouve une zone de préparation pour installer des véhicules et du matériel. Il y a aussi une sorte de caravane de chantier transformée en salle de contrôle.
Le tunnel fonctionne presque de manière autonome par rapport à TotalSim, avec une petite équipe d'exploitation et du personnel de sécurité sur place pour les tests à grande vitesse. Cela permet aux clients de garder le secret, s'ils le souhaitent (bien que de nombreux clients de Catesby aient rendu public leur travail dans le tunnel). Paton ne veut pas nécessairement savoir qui est là et ce qu'ils font. Tout ce qu'il a, ce sont les données des stations météorologiques, ce qui n'a guère d'importance puisque la température ne change pratiquement pas.
Une porte de garage s'ouvre pour révéler le tunnel lui-même. C'est un peu ce à quoi on s'attend d'un tunnel ferroviaire désaffecté depuis longtemps. Froid, sombre et humide (bien que Catesby travaille à atténuer l'humidité), mais il y a aussi quelque chose d'étrange. On ne peut évidemment pas voir l'autre extrémité et la surface de la route est parfaitement lisse et plate. Sans la présence d'une équipe de sécurité, nous sommes limités à 50 km/h, ce qui vous permet vraiment d'apprécier à quel point c'est long. À cette vitesse moyenne, il faut un peu plus de trois minutes pour arriver au bout. Il y a des marqueurs de freinage pour ceux qui vont beaucoup plus vite.
Sur les murs, il y a de minuscules étiquettes avec des cibles imprimées dessus, qui, de concert avec un système de caméra à grande vitesse, mesurent la vitesse. (Il n'y a pas de connexion GPS à cette profondeur.) Il y a aussi de petits nichoirs pour les chauves-souris qui habitent Catesby.
Ces animaux sont une véritable épine dans le pied de TotalSim. Espèce protégée au Royaume-Uni, ils ont même un "hôtel à chauves-souris" à l'extrémité du tunnel, mais ces dernières ont décidé qu'elles préféraient le côté proche, d'où les nichoirs en contreplaqué. C'est une métaphore appropriée pour le défi de transformer Catesby en un centre d'essai de véhicules.
"Personne n’a jamais posé une route aussi plate", déclare Paton. "Personne n’a jamais essayé de sceller ou d’arrêter les gouttes d’eau provenant d’un tunnel ferroviaire victorien de 2,7 kilomètres de long. L’éclairage, vous savez, c’est 2,7 kilomètres et nous n’avons de l’électricité qu’à une extrémité. Comment régler ce problème ? Ensuite, il y a un déshumidificateur. Tout cela est d’une ampleur colossale. Comment déshumidifier une section transversale de 42 mètres sur 2,7 kilomètres ? C’est un grand défi."
Mais les possibilités apparemment infinies valent la peine d'être relevées. Une équipe de course est récemment venue mesurer l'effet de petits changements dans le pincement arrière sur la résistance au roulement et la traînée aérodynamique. Normalement, il faudrait tester cela à l'extérieur et dans une soufflerie. Paton ne cache pas le fait que les essais à Catesby sont plus coûteux que les autres, mais on peut y faire des choses qu'on ne peut pas faire ailleurs.
Il affirme que Catesby et TotalSim sont dans le secteur des gains marginaux. Il semble que la construction et l'exploitation de cette installation ont représenté beaucoup de travail pour simplement courir après des dixièmes de pour cent, mais c'est le secteur automobile, tant du côté des voitures de route que des voitures de course. Il suffit de regarder le nombre de titres IndyCar que Chip Ganassi a accumulés au cours des 20 années écoulées depuis l'ouverture de son propre tunnel (dix entre 2003 et 2021).
En fin de compte, il s'agit d'un outil supplémentaire dans l'arsenal des ingénieurs. "Nous sommes une entreprise de simulation", explique Paton, "alors pourquoi construire une installation expérimentale ? Parce qu'il y a des raisons pour lesquelles on veut utiliser les deux. L'une est rapide et facile à itérer, et l'autre est la vraie réponse."
Galerie: Tunnel de Catesby
