Introduction
Pour optimiser le rendement énergétique, réduire les émissions et améliorer les performances, les constructeurs automobiles ont recours aux essais en soufflerie depuis des années. Une soufflerie automobile est un laboratoire spécialisé où l'écoulement de l'air autour de véhicules entiers ou de modèles réduits est étudié dans des conditions contrôlées afin de quantifier la traînée, la portance, le bruit, le comportement thermique, etc. Le marché des souffleries automobiles devrait atteindre 1 904,53 millions de dollars américains d'ici 2031, contre 722,57 milliards de dollars américains en 2023. Le marché devrait enregistrer un TCAC de 12,9 % sur la période 2022-2031.
Intégration technologique et tests hybrides
En combinant les tests en soufflerie physique avec la dynamique des fluides numérique (CFD), les souffleries virtuelles et les jumeaux numériques, les coûts sont réduits, les cycles de développement raccourcis et davantage d'itérations de conception peuvent être effectuées dès le début.
Spécialisation pour les véhicules électriques, les véhicules autonomes et la gestion thermique
Les véhicules électriques posent divers problèmes aérodynamiques (refroidissement des batteries, circulation d'air sous le véhicule, réduction du bruit du moteur, etc.) et les capteurs des véhicules autonomes doivent fonctionner correctement dans différentes conditions (vent latéral, obstruction du flux d'air). Des tunnels optimisés sont en cours de conception.
Améliorations des installations et efficacité énergétique
De nouvelles souffleries sont construites, plus économes en énergie (ventilateurs plus performants, chemins de gaine optimisés, etc.), et les souffleries existantes sont modernisées. L'ajout de plans de masse mobiles et un meilleur contrôle des conditions environnementales constituent d'autres améliorations.
Alignement réglementaire
Le respect des normes mondiales de plus en plus strictes en matière d'émissions, de bruit et de sécurité oblige les constructeurs à investir dans des essais aérodynamiques et aéroacoustiques plus rigoureux. Les entreprises qui anticipent les évolutions réglementaires et investissent dans les capacités nécessaires pour s'y conformer se démarqueront sur le marché.
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Tendances futures
Adoption accrue des jumeaux numériques et des tests virtuels
Une part croissante des activités de conception migrera vers la simulation avant d'investir dans des prototypes physiques. Les simulations en temps réel et la modélisation prédictive seront davantage utilisées.
Souffleries intelligentes, adaptatives et basées sur l'IA
Les tunnels qui ajustent dynamiquement les paramètres (turbulence, température, vitesse du vent) de l'écoulement, traitent les données des capteurs en temps réel et prédisent même les performances aérodynamiques grâce à l'utilisation de l'IA deviendront plus répandus.
Durabilité et coûts d'exploitation réduits
Tunnels moins consommateurs d'énergie, matériaux améliorés, énergie renouvelable, etc. Également, tunnels à usage partagé ou modulaires pour répartir les coûts entre plusieurs clients.
Essais pour les nouveaux types de véhicules
L'augmentation du nombre de véhicules autonomes, de véhicules de mobilité partagée et, peut-être, de prototypes de taxis aériens et de voitures volantes nécessitera des essais en soufflerie. Une attention accrue sera également portée à la stabilité au vent latéral, au fonctionnement des capteurs dans les flux d'air, etc.
Opportunités
Marchés émergents : L’Asie-Pacifique (Inde, Chine, Asie du Sud-Est) connaît une croissance rapide de la production automobile et des investissements en RD. L’implantation de souffleries ou la desserte de clients sur place offre des avantages en termes de coûts et de proximité.
Services de tests axés sur les véhicules électriques : les fabricants de véhicules et les fournisseurs de niveau 1 ont besoin de tests spécialisés (refroidissement de la batterie, dissipation de la chaleur, réduction de la traînée) pour les véhicules électriques ; les entreprises qui offrent ces services seront très demandées.
Participation des fournisseurs de niveaux 2 et 3 : les fournisseurs de pièces (rétroviseurs, passages de roues, spoilers) ont souvent besoin de tests ; fournir un accès au tunnel plus modulaire et à plus petite échelle peut ouvrir de nouvelles perspectives commerciales.
Tests de véhicules complets ou de composants : toutes les installations ne réalisent pas uniquement des tests de composants ou de modèles réduits ; les capacités à grande échelle ou sur « route roulante » offrent de meilleurs résultats dans le monde réel et peuvent rapporter gros.
Segments clés
Par types de conception
Circuit fermé
Circuit ouvert
Par type de test
Essais à l'échelle du modèle et essais à grande échelle
Par application
Voitures particulières
Véhicules utilitaires et motos
Acteurs clés et développements récents
Mahle GmbH
Mahle a équipé sa soufflerie climatique de Stuttgart d'un système de charge rapide à courant continu.
Il peut désormais fournir jusqu'à 350 kW de charge rapide en moins de cinq minutes pour les véhicules électriques, dans toutes les conditions climatiques, même en cas de chaleur record.
L'objectif est de vérifier les effets de la charge rapide des batteries Li-ion dans des conditions climatiques réelles (chaleur, soleil, etc.) ainsi que le confort des passagers.
Leur stratégie commerciale, « MAHLE 2030+ », se concentre principalement sur l’électrification, la gestion thermique et les composants pour moteurs à combustion interne écologiques.
Daimler AG (Mercedes Benz / Mercedes)
Les laboratoires d'essais de Daimler (par exemple, Sindelfingen et Brême) sont gérés par des prestataires de services de gestion d'installations techniques tels que SPIE, qui renouvellent leurs contrats pour inclure des souffleries et des bancs d'essai.
Les souffleries climatiques de Daimler à Sindelfingen : deux d'entre elles peuvent reproduire des conditions environnementales extrêmes (températures de −40 ℃ à +60 ℃ , pluie, neige, soleil, contrôle de l'humidité) et des vitesses de vent élevées (jusqu'à ~265 km/h).
Mercedes Benz a également financé des équipements de mesure aérodynamique, en détenant l'une des souffleries aéroacoustiques les plus puissantes et les plus silencieuses au monde à Sindelfingen (commandée en 2013) avec des équipements de mesure avancés, une simulation de route et une conception optimisée.
HORIBA MIRA (Royaume-Uni)
HORIBA MIRA a réalisé des investissements substantiels pour moderniser ses installations de soufflerie climatique au Royaume-Uni afin de conserver des capacités de pointe.
Ils ont également modernisé leur soufflerie climatique principale (CWTone) à leur siège social des Midlands. Un investissement récent (environ 580 000 £) comprenait des systèmes de contrôle plus récents (Dynamotive) et une acquisition de données optimisée grâce aux systèmes Ipetronik basés sur CAN.
Par ailleurs, MIRA a créé une suite d'optimisation de l'énergie thermique des véhicules (VTEOS), semblable à une mini-soufflerie, pour la validation des systèmes thermiques avant la mise à disposition de prototypes complets. Cette suite permet de réduire les coûts, les délais et l'empreinte carbone.
Conclusion
Alors que les constructeurs automobiles et les fournisseurs de solutions de mobilité accordent une importance croissante à l'efficacité, à la sécurité et à la durabilité, les essais en soufflerie deviennent essentiels. L'avenir sera influencé par les progrès de la simulation, de l'IA et des méthodes hybrides, par les véhicules électriques et la conduite autonome, ainsi que par les exigences réglementaires. La réussite des entreprises dépendra de leur agilité : leur capacité à adopter de nouvelles technologies, à se spécialiser dans les nouveaux essais axés sur les véhicules électriques ou les essais acoustiques/thermiques, à nouer des alliances stratégiques et à pénétrer de nouveaux marchés.
Foire aux questions (FAQ)
Quelle est la différence entre une soufflerie à circuit fermé et une soufflerie à circuit ouvert ?
Les tunnels en circuit fermé permettent un flux d'air en boucle ; ils sont susceptibles d'offrir un débit plus stable, une meilleure efficacité et un meilleur contrôle de facteurs tels que la turbulence, la température et la pression. Les tunnels en circuit ouvert aspirent l'air ambiant, traversent la section d'essai et l'évacuent. Ils sont plus faciles à construire et généralement moins coûteux à entretenir, mais peuvent offrir un contrôle moindre de l'uniformité du flux et de l'efficacité énergétique.
Pourquoi les souffleries sont-elles encore nécessaires alors que la CFD (dynamique des fluides numérique) devient très puissante ?
La CFD est idéale pour la conception, la visualisation et l'optimisation en amont, ainsi que pour minimiser le nombre de modèles physiques. Cependant, les essais en soufflerie restent essentiels pour vérifier la validité des modèles CFD, capturer des phénomènes difficiles à modéliser (par exemple, certaines turbulences, l'aéroacoustique, les interactions réelles entre matériaux, la réponse thermique), et pour la certification ou la réglementation. La combinaison CFD + soufflerie est de plus en plus la norme.
De quelle manière les souffleries améliorent-elles les performances des véhicules électriques ?
Les véhicules électriques présentent des problématiques thermiques et aérodynamiques spécifiques : refroidissement de la batterie et du moteur ; gestion du flux d'air sous le véhicule ; réduction de la traînée pour optimiser l'autonomie ; réduction du bruit du vent grâce à un moteur à combustion interne beaucoup plus silencieux. Les souffleries permettent d'évaluer et d'optimiser toutes ces variables.
Quels sont les principaux défis du marché des souffleries automobiles ?
Parmi les difficultés figurent les coûts d'investissement et d'exploitation élevés liés à la construction et à l'exploitation de tunnels de haute précision ; la maintenance de la qualité de l'écoulement et de la précision des mesures ; la consommation d'énergie ; l'adaptation à l'évolution de la conception des véhicules (par exemple, augmentation du nombre de véhicules électriques, diversité des configurations de capteurs) ; et la concurrence des méthodes entièrement virtuelles. De plus, la simulation des conditions (comme le nombre de Reynolds) pour les essais à l'échelle ou sur les composants peut s'avérer complexe.
À quoi les nouveaux entrants doivent-ils penser avant d’investir dans des installations de soufflerie ?
Ils devraient examiner : la nature des véhicules et les tests qu'ils prendront en charge (échelle réelle ou échelle modèle, VE ou ICE, etc.) ; les exigences réglementaires régionales en matière d'émissions, de bruit, de sécurité ; la proximité avec les clients (OEM, fournisseurs) ; la capacité technologique (par exemple, l'intégration de la CFD, de l'IA, des tests thermiques/acoustiques) ; les dépenses d'exploitation et l'efficacité énergétique ; et les partenariats possibles ou les modèles d'installations partagées pour minimiser les risques.
