Comment fonctionne l’aérodynamique active?

Souvent oubliée, l’aérodynamique joue un rôle majeur dans le comportement routier d’un véhicule, son efficacité énergétique et son design. Bien que les constructeurs poussent le développement de l’aérodynamique depuis très longtemps, on constate, depuis quelques années, des avancements notables en la matière. L’aérodynamique active en est le parfait exemple. Mais comment ça fonctionne, au juste? Voici quelques explications.

Quand l’aérodynamique est-elle apparue dans l’automobile?

Il faut remonter jusqu’aux tout premiers débuts de la naissance de l’automobile au tournant du 20^e siècle, pour retrouver les premières applications d’aérodynamique sur une voiture. À l’époque, les ingénieurs se sont rendu compte que la forme de la carrosserie d’une voiture pouvait considérablement réduire sa résistance dans l’air à haute vitesse, ce qui augmentait sa stabilité et lui permettait de consommer moins de carburant. On avait également observé à l’époque que le phénomène avait un effet direct sur l’accélération et la vitesse de pointe d’un véhicule.

En 1906, la Stanley Steamer Rocket a été la première automobile de l’histoire à dépasser une vitesse de pointe de 200 kilomètres/heure. Grâce à sa carrosserie en forme de fusée, elle avait atteint 205,44 kilomètres/heure.

C’est avec les avancements dans l’aérodynamique qu’est apparue l’expression coefficient de traînée (Cx), une valeur qui permet de mesurer la résistance que crée un véhicule quand il est en mouvement. Plus la valeur Cx d’une voiture, d’un VUS ou d’une camionnette est basse, plus le véhicule fend l’air efficacement, c’est-à-dire que sa résistance à l’air est plus faible, ce qui lui permet d’avancer avec plus d’aisance.

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L’aérodynamique comporte toutefois plusieurs volets. Oui, il y a l’aspect du coefficient de traînée pour permettre à un véhicule d’être plus efficace énergétiquement et d’être plus stable à haute vitesse, mais il y a aussi les appuis aérodynamiques qui permettent de créer un effet de portance ou de déportance pour ainsi manipuler les comportements d’un véhicule, que ce soit sa tenue de route, son accélération ou sa vitesse de pointe.

Ceci sera possible grâce à l’ajout d’accessoires sur la carrosserie comme des ailerons qui créeront un effet de pression positive ou négative sur le véhicule en fonction de leur réglage. Ce type d’aérodynamique a surtout son utilité en course automobile où l’accélération, la tenue de route et la vitesse de pointe sont des priorités.

Comment l’aérodynamique active est-elle différente de l’aérodynamique ordinaire?

L’aérodynamique active, toutefois, permet à un véhicule de modifier tous ces éléments en temps réel durant la conduite, ce qui évite d’arrêter le véhicule pour manuellement régler les ailerons ou les autres accessoires qui permettent de jouer avec l’aérodynamique.

Cette technologie est apparue au cours des années 1980 où les constructeurs d’automobiles ont commencé à intégrer de l’électronique pour améliorer les performances de leurs véhicules. On pense, entre autres, à des modèles comme la Porsche 959 ou à la Mitsubishi 3000 GT (vendue chez nous sous l’appellation Dodge Stealth). Elles ont figuré parmi les premiers modèles de production à être équipés de cette technologie.

Aujourd’hui, l’aérodynamique active est omniprésente dans l’industrie de l’automobile. Elle connaît surtout une utilité auprès des véhicules électriques où elle leur octroie une plus grande efficacité énergétique qui se traduit habituellement par une plus grande autonomie électrique. La technologie sert aussi à aider le système de refroidissement du moteur ou de la batterie ou d’autres composants vitaux, comme les freins.

Enfin, l’aérodynamique active voit également son utilité chez les camionnettes pleine grandeur. Une jupe, installée à l’avant du camion, peut se déployer afin d’aider à réduire la consommation d’essence du véhicule et, même, améliorer sa stabilité à haute vitesse.

Comment fonctionne l’aérodynamique active?

Au moyen de capteurs qui envoient un signal à un ordinateur, des ailerons ou des volets se déploieront autour du véhicule pour réduire son coefficient de traînée ou altérer sa portance/déportance.

À titre d’exemple, l’aileron d’une Porsche 911 ne se déploie que quand la voiture dépasse les 90 kilomètres/heure. Il se range ensuite à une vitesse de 240 kilomètres/heure. Les ingénieurs de Porsche ont programmé ces seuils à l’usine en fonction du comportement de l’air à de telles vitesses. L’ordinateur active ou désactive l’aileron automatiquement en fonction des données recueillies par les capteurs.

Les constructeurs emploient généralement une combinaison d’aérodynamique active et statique pour améliorer l’autonomie du véhicule tout en assurant un bon refroidissement des composants vitaux.

Des volets, actionnés par des actionneurs mécaniques, ont été installés dans la section inférieure du pare-chocs avant ou encore à même la grille de calandre. Ceux-ci s’ouvriront seulement au besoin afin de mieux faire circuler l’air à l’intérieur du véhicule et ainsi adéquatement refroidir les composants vitaux, comme la batterie.

Certains modèles comprennent même des « rideaux » de ventilation à chaque extrémité du pare-chocs pour aider à refroidir les freins, sans en affecter l’aérodynamisme. La forme de sa carrosserie de certains modèles, comme la Hyundai IONIQ 6, notamment, a également été minutieusement dessinée pour réduire son coefficient de traînée au minimum.

Ce ne sont toutefois pas toutes les voitures qui utilisent l’informatique pour activer ou désactiver l’aérodynamique active. La Lamborghini Huracán Performante utilise plutôt un système dit organique que le constructeur nomme ALA (pour Aerodinamica Lamborghini Attiva). Ses ailerons ont été conçus pour être flexibles, ce qui leur permet de réagir à la pression de l’air en temps réel et ainsi de modifier leurs caractéristiques. La Huracan Performante s’adapte donc à son environnement sans l’aide d’assistance électronique.

Quels sont les avantages et les inconvénients de cette technologie?

L’aérodynamique active compte plusieurs avantages. Elle permet à un véhicule de conserver un Cx très bas et d’acheminer de l’air aux composants vitaux au besoin. À titre d’exemple, si la mécanique du véhicule est adéquatement refroidie, nul besoin de maintenir des volets ouverts. Le fait qu’ils puissent se fermer automatiquement permet au véhicule d’autoréguler son système de refroidissement sans nécessairement pénaliser son aérodynamisme.

Or, cette technologie permet aux véhicules modernes de mieux s’adapter à leur environnement, et ce, plus rapidement et avec un degré de précision beaucoup plus élevé. Dans le cas des voitures de course, nul besoin de constamment arrêter le véhicule pour manuellement régler les appuis aérodynamiques. Le véhicule gère tout cela de manière autonome durant la course.

Toutefois, bien que l’aérodynamique active permette aux véhicules modernes d’être nettement plus efficaces énergétiquement, plus performants et plus sécuritaires qu’auparavant, elle ajoute du poids et un degré de complexité aux véhicules.

Parce que plus une auto sera équipée d’accessoires supplémentaires et, surtout, amovibles de façon électronique, plus il y aura un risque pour sa fiabilité. De plus, lorsque les composants d’un système d’aérodynamique active feront défaut ou seront endommagés par les intempéries, comme la neige, la glace ou la terre, ils coûteront habituellement plus cher à réparer. Les conséquences d’un tel défaut sur le bon fonctionnement de la mécanique peuvent aussi être importantes.