Les spécialistes des sports mécaniques de chez Spark Racing Technology avaient besoin d’une expertise en aérodynamique pour concevoir la nouvelle aile avant de la voiture de course Formule E FIA dans des délais d’exécution rapides.
Le terrain d’essai pour les véhicules électriques
Les sports mécaniques représentent un terrain d’essai haute technologie pour les véhicules commerciaux. Les voitures électriques seront l’avenir de la mobilité des personnes dans nos villes et sur nos autoroutes. Par conséquent, les courses de Formule électrique haute performance et haute technologie sont une étape naturelle, qui a déjà démarré.
Un design futuriste pour les courses de Formule E correspond parfaitement à ce destin déjà écrit de la technologie des voitures électriques. En même temps, la performance aérodynamique des conceptions de voitures de course électriques doit être très efficace tout en respectant les exigences de sécurité et de fabricabilité.
Quels types d’équipes et de technologies sont nécessaires pour relever le défi de combiner la conception, la fabricabilité, la sécurité et la performance aérodynamique en une nouvelle voiture de course de Formule E ? Ce sont des équipes de professionnels spécialisés dans leurs domaines respectifs, qui ont une relation de travail étroite et sont équipés des outils les plus haut de gamme.
Il se trouve que la FIA, Spark Racing Technology et AOTECH ont réussi à réunir cette équipe.
La Fédération Internationale de l’Automobile, ou FIA, est l’instance dirigeante des sports mécaniques. En outre, l’organisation se concentre sur « une mobilité sûre, durable et accessible pour tous les usagers des routes du monde entier ». Les véhicules électriques représentent l’une des technologies clés pour une mobilité durable. En effet, les véhicules électriques sont l’avenir de la mobilité des personnes. Et la FIA souhaitait mettre à jour la conception des voitures de course pour la troisième saison des séries de course de Formule E de manière à refléter visuellement cette idée futuriste.
AOTECH et Spark Racing Technology font équipe pour donner naissance à une nouvelle conception
Spark Racing Technology, le designer de la voiture de course Formule E, devait créer une nouvelle conception de l’aile avant de la voiture de course. La société souhaitait une conception futuriste et un design dont la performance était supérieure ou égale à la voiture de course de la génération précédente. En outre, avec les délais prévus pour livrer les voitures aux équipes de course pour la 3è saison, le projet de conception devait se terminer en seulement deux mois.
Pour respecter ce calendrier serré, Spark Racing Technology a fait appel aux experts en aérodynamique d’AOTECH. Les membres des équipes d’AOTECH et de Spark Racing Technology étaient des experts reconnus dans leurs domaines respectifs, et présentaient l’avantage d’avoir déjà travaillé ensemble sur d’autres projets.
Les délais serrés exigeaient d’associer étroitement les mises à jour de la conception, la simulation, l’analyse et les rétroactions concernant les modifications apportées à la conception. Les équipes de Spark Racing Technology et d’AOTECH ont mis en œuvre leurs processus de conception-CAO-simulation d’une manière permettant des transferts fluides des données de conception, des résultats des analyses et des modifications proposées.
Le responsable de l’aérodynamique à AOTECH est monsieur Christophe PERRIN. Christophe PERRIN a choisi de faire carrière dans les sports mécaniques depuis son plus jeune âge. Il a étudié dans une faculté d’ingénierie en France (l’ESTACA), connue pour ses cursus d’ingénierie dans les domaines automobile et aérospatial. C’est à l’ESTACA que Frédéric Vasseur, le fondateur d’ART Grand Prix et le directeur des courses 2016 au sein de l’écurie de Formule 1 Renault, a fait ses études. En gardant ses objectifs professionnels à l’esprit, M. PERRIN a étudié l’aérodynamique.
Il n’a pas oublié son objectif de carrière lorsqu’il a rejoint l’équipe d’ART Grand Prix en 2006 pour la conception de la voiture de course Formule 3. Les courses de Formule 3 permettent de mettre en scène une gamme totalement libre de conceptions aérodynamiques tout en nécessitant des contraintes de conception diverses et variées. Par conséquent, les courses de Formule 3 ont offert à M. PERRIN une gamme d’opportunités plus vaste d’appliquer ses compétences en matière d’aérodynamique dans les sports mécaniques. Il est devenu responsable de la conception aérodynamique d’ART Grand Prix.
L’équipe d’ART Grand Prix accumule les réussites depuis des années. Ses conceptions sont gagnantes tous les ans. Dans la série Formula 3 Euro Series, l’équipe d’ART Grand Prix est restée « invaincue dans les championnats de pilotes et par équipe entre 2004 et 2009 ». L’équipe d’aérodynamique d’ART Grand Prix a ajouté le logiciel CFD à sa boîte à outils d’analyse en 2008.
- PERRIN a rejoint AOTECH lors du lancement de la société en 2010. AOTECH se spécialise dans les simulateurs pour les études en sports mécaniques et en aérodynamique externe. Les
- simulateurs de course AOTECH sont utilisés, entre autres, pour former les nouveaux pilotes du 24 heures du Mans. Dans le cadre de ses activités d’études aérodynamiques, la société s’adresse
- à de nombreux clients dans le domaine de la course automobile. Aujourd’hui, AOTECH ajoute à sa liste de clients des fabricants automobiles commerciaux et des fabricants de pneus.
Depuis sa mise en place, AOTECH utilise le produit STAR-CCM+ de Siemens PLM Software pour ses études CFD en aérodynamique externe. Le fait que le produit STAR-CCM+ prenne en charge un flux de travail fluide pour l’analyse CFD externe est l’un des avantages essentiels pour la société.
Des exigences précises de conception et de performance
Comme pour la Formule 3, sur laquelle M. PERRIN a travaillé pendant des années, les conceptions aérodynamiques de la Formule E ont des objectifs différents des objectifs de conception aérodynamique des voitures de course Formule 1. Pour la Formule 1, la principale considération en matière de conception est la force verticale descendante. Pour la Formule E, la conception aérodynamique cherche à atteindre un ratio entre force verticale descendante et force de résistance. C’est un ratio d’efficacité aérodynamique.
Cet objectif a fait de la performance aérodynamique de la nouvelle conception de la voiture de course Formule E un facteur extrêmement important. La performance de l’aile, à la fois pour la force de résistance et la force verticale descendante, était une question essentielle. Il aurait été possible de créer une nouvelle conception originale, mais présentant une performance aérodynamique plus faible. L’objectif de la collaboration entre Spark Racing Technology et AOTECH était d’offrir à la fois style et performance.
Le projet devait faire face à quatre contraintes principales. La première contrainte était le calendrier. Les délais du projet étaient très serrés. La deuxième contrainte était la collaboration entre les membres d’une équipe d’experts de domaines très différents dans le secteur de la conception et de l’aérodynamique. La troisième contrainte était la performance aérodynamique et le style de conception. La quatrième contrainte était la fabricabilité et les exigences de sécurité de la conception définitive.
Ces contraintes ont ouvert la voie à la collaboration entre Spark Racing Technology et AOTECH. Ces équipes ont élaboré un processus fluide de conception. Le processus allait du designer de Spark Racing Technology au modèle CAO en passant par le nettoyage de la surface et le maillage, la simulation, et enfin l’analyse après traitement. AOTECH a utilisé la boîte à outils de STAR-CCM+ et STAR-View+ pour chaque étape en dehors du processus de modélisation CAO. Ces étapes comprenaient le prétraitement, le maillage, la simulation, le post-traitement et l’analyse.
La simulation de l’aile avant contenait 200 millions de cellules et représentait un problème complexe de simulation aérodynamique. L’équipe a eu besoin d’une demi-journée pour nettoyer et préparer, effectuer à nouveau le maillage du modèle et lancer une simulation. La simulation STAR-CCM+ s’est exécutée en un jour de plus sur le cluster à 128 cœurs de la société. Il a fallu trois heures pour le post-traitement et l’analyse avec STAR-View+. Les deux équipes ont examiné les résultats de la simulation et leurs implications pour la conception. En effet, avec un flux de travail fluide et une série d’outils technologiques, la collaboration et la communication pour la prochaine révision des modifications de la conception se sont avérées être l’une des étapes les plus compliquées.
En travaillant sans interruption pendant les vacances de fin d’année 2015, l’équipe d’AOTECH a terminé l’analyse pour Spark Racing Technology en février 2016. La conception futuriste a permis d’atteindre les objectifs de performance et esthétiques du projet en plus des exigences de sécurité et de fabricabilité. L’expertise des équipes, la relation collaborative et un processus technique fluide ont représenté les trois piliers de cette belle réussite. La production a pu commencer et les voitures ont été livrées aux équipes pour la troisième saison des séries de Formule E FIA.
