L'importance de la conception aérodynamique des véhicules

Pourquoi les véhicules de transport dont la consommation d'énergie et la vitesse doivent être prises en compte sont-ils de plus en plus esthétiques et de plus en plus fluides ? Et que signifient ces kits aérodynamiques pour les camions ?

Marcel Dassault, fondateur de la société française Dassault Aviation, spécialisée dans la fabrication et la production d'avions de combat, a déclaré un jour qu'un avion performant est généralement beau à regarder. Peut-être que les camions « visuellement beaux » sont susceptibles d'être plus économes en carburant.

À mesure que les moyens de transport deviennent de plus en plus rapides, la conception des camions atteint progressivement un point où la résistance au vent ne peut être ignorée.

Selon des organismes de recherche, lorsqu'un camion atteint une vitesse de 88 km/h, environ la moitié de sa puissance est utilisée pour vaincre la résistance au vent. Cette conclusion a obligé les fabricants de camions à déployer de nombreux efforts pour réduire la résistance au vent.

En mai 2008, sur le célèbre circuit de vitesse de Nardo, dans le sud de l'Italie, un nouveau Mercedes-Benz Actros 1844 LS d'un poids total en charge d'environ 40 tonnes a établi un tout nouveau record du monde Guinness à l'époque : le camion de 6 tonnes avec la plus faible consommation de carburant au monde. Après 12 728 kilomètres d'essai, le véhicule a atteint une consommation de carburant stupéfiante de 19,44 litres aux 100 kilomètres !

Outre le groupe motopropulseur efficace, la conception aérodynamique de l'Actros est également l'un des principaux contributeurs à un résultat aussi surprenant.

Comme on peut le voir sur la photo, l'Actros dispose d'un ensemble aérodynamique riche, avec des déflecteurs de toit et latéraux assortis à la caisse de chargement, et des déflecteurs latéraux qui incluent la remorque, en plus d'une caisse de chargement à panneau composite lisse. Ces conceptions aérodynamiques rendent la carrosserie de l'Actros extrêmement plate et moins sujette aux turbulences.

Nous vous donnerons un aperçu des conceptions qui réduisent la résistance au vent, de l'avant vers l'arrière du véhicule, sur lesquelles vous pouvez vous concentrer lors du choix d'un véhicule.

● Grille d'admission d'air active La grille d'admission d'air active désigne les grilles de la calandre centrale qui peuvent être ouvertes et fermées indépendamment en fonction de l'environnement de fonctionnement du véhicule. Ces grilles sont reliées entre elles par des bielles, qui sont commandées par des moteurs électriques qui font tourner les grilles en contrôlant les moteurs d'entraînement via l'ordinateur de bord (ECU).

La grille d'admission d'air active peut contrôler efficacement la vitesse de réchauffement du véhicule et peut également jouer un rôle dans la réduction de la résistance au vent.

Lorsque le moteur se trouve dans un environnement à basse température ou lorsque la charge du moteur est faible et qu'il n'y a pas de forte demande de dissipation de chaleur, l'ECU fermera la grille active pour « garder le moteur au chaud » afin que le moteur puisse atteindre la température de fonctionnement optimale.

Lorsque la température de fonctionnement du moteur est supérieure à la température idéale, l'ECU ouvre la grille d'admission d'air active, une grande quantité d'air est versée dans la maille centrale, évacuant la chaleur pour aider le moteur à refroidir. Quant au moment d'ouverture ou de fermeture de la grille d'admission d'air active, il est pris en compte par l'ECU en référence à la température du liquide de refroidissement du moteur, à la température de l'huile, à la température ambiante, à la vitesse et à d'autres facteurs.

En plus d'aider le moteur à maintenir des températures de fonctionnement optimales, une grille d'admission d'air active réduit la résistance de l'air pour réaliser des économies de carburant.

Selon un test NEDC réalisé par la SAE Society of Automotive Engineers à une température ambiante de 25 degrés, la grille d'admission d'air active peut améliorer la consommation de carburant d'environ 2 %. Cette optimisation partielle de la consommation de carburant résulte principalement de la réduction de la résistance au vent du véhicule lorsque la grille d'admission d'air active est fermée.

Lorsque le camion roule à grande vitesse, le vent provenant de l'impact frontal traversera plusieurs endroits - le toit, les côtés et le bas - et la face avant, qui est directement face au vent, est critique.

Lorsque le flux d'air traverse la grille d'admission dans l'habitacle et traverse le radiateur et d'autres appareils, il entre en collision avec la structure en écailles à l'intérieur du radiateur, créant une énorme résistance à la conduite.

Lorsque le flux d'air pénètre dans l'habitacle, la majeure partie de celui-ci s'écoule par l'ouverture située sous le compartiment moteur et entre en collision avec le flux d'air à grande vitesse qui circulait à l'origine sous le véhicule, provoquant des turbulences et augmentant la résistance de l'air.

Par conséquent, la possibilité de fermer partiellement ou totalement la grille d'admission d'air lorsque le véhicule roule à des vitesses moyennes et élevées est bénéfique pour réduire la résistance au vent. Il est facile de comprendre pourquoi la plupart des véhicules purement électriques sans moteur ont une conception à l'avant fermée.

● Déflecteurs de toit/latéraux En réalité, les déflecteurs de toit et latéraux sont bien sûr les plus faciles à utiliser et à contrôler. Selon les statistiques, un véhicule équipé d'un déflecteur peut économiser jusqu'à 4-5% de consommation de carburant par rapport à un véhicule sans déflecteur.

De gauche à droite, déflecteurs monolithiques, combinés et déflecteurs

Le déflecteur d'air peut généralement être divisé en trois catégories selon sa forme : type intégral, type combiné et type de déviation.

Les États-Unis utilisent le transport multimodal, la taille de leurs remorques est relativement plus uniforme, de sorte que les camions lourds américains utilisent principalement le déflecteur intégral.

Dans les pays européens, en raison des différences de conditions nationales, il existe des différences entre les véhicules et les caisses de chargement, de sorte que le déflecteur du véhicule est principalement basé sur le déflecteur combiné réglable.

Le dernier type de déflecteur de dérivation a pour effet de disperser le flux d'air vers le haut et vers les côtés gauche et droit en même temps, ce qui est plus efficace et est donc utilisé dans tous les types de camions. En général, il doit être fabriqué en fonction de la caisse de chargement correspondante.

En pratique, le déflecteur supérieur de la cabine doit être réglé à une hauteur égale ou légèrement inférieure à la hauteur de la remorque. Le passage en douceur du flux d'air de la cabine à la benne est assuré au moyen d'un déflecteur, évitant ainsi que le flux d'air ne heurte directement la benne. Il minimise la résistance à la conduite causée par les turbulences de l'air entre le tracteur et la remorque.

Les déflecteurs latéraux sont également importants et leur présence réduit la distance entre le tracteur et la remorque. Cela facilite la circulation du flux d'air à travers l'espace entre l'avant et la remorque lorsque le véhicule se déplace à grande vitesse, réduisant ainsi considérablement le risque de formation de tourbillons. Le déflecteur latéral sur le guidage du flux d'air par vent latéral est très important, pas même plus faible que le déflecteur de toit.

De nombreux semi-remorques sont désormais équipés de déflecteurs réglables en hauteur. Adapter au mieux la hauteur du déflecteur à la hauteur de la caisse de chargement avant chaque départ est un moyen très pratique d'économiser du carburant.

Panneaux latéraux et panneaux de remorque

Les camions sans panneaux latéraux présentent une grande résistance à l'air en raison des nombreux dispositifs disposés des deux côtés de la poutre, ce qui peut être évité en installant des panneaux latéraux.

D'une part, il peut réduire la pression du vent au centre du véhicule et améliorer la capacité du véhicule à résister aux vents latéraux ; d'autre part, il peut empêcher l'air des deux côtés du véhicule d'être aspiré sous le véhicule et réduire l'accumulation de flux d'air sous le véhicule. Cela peut réduire l'impact du flux d'air avec diverses pièces saillantes du châssis du véhicule, de sorte que le flux d'air sous le véhicule est plus fluide, réduisant ainsi la résistance à l'air.

Cette forme convergente, semblable à celle de la queue d'un avion, réduit efficacement les turbulences et la résistance au vent à l'arrière de la caisse de chargement, améliorant encore l'économie de carburant.

● Hayon

L'arrière du véhicule est l'endroit le plus facilement négligé, mais en fait, le réglage raisonnable du coccyx et du hayon de la remorque peut retarder le point de séparation du flux d'air vers l'arrière, ce qui est propice à réduire la zone de pression négative derrière la boîte de chargement.

Dans la « Flying Trailer » de Mercedes-Benz et dans les « fourgons et semi-remorques à faible résistance au vent » lancés par un certain nombre de constructeurs chinois, on peut constater l'existence du « coccyx en forme de bateau ». Des études ont montré qu'avec ce type de structure, la résistance à l'air peut être encore réduite de 10-15 %.