Expertise unique et spécialisée aux installations de recherche du CNRC

Installation pilote à petit nombre de Reynolds servant aux essais de micro-avions

Imaginez une pièce spéciale dans laquelle on simule toute une gamme de climats et de conditions climatiques : l'aridité du désert, le froid polaire et l'air raréfié des hautes altitudes, voire la chaleur torride et l'humidité des tropiques. Imaginez une installation où l'on reproduit un ouragan pour tester les matériaux de toiture. Imaginez un aquarium d'un mètre de largeur et de hauteur aussi long qu'un corridor (25 mètres), rempli de ce qui semble être de la gélatine au lieu d'eau, servant à vérifier l'aérodynamisme de véhicules aériens de la taille d'un insecte.

Dans le cadre de sa mission, le CNRC crée et exploite maintes installations spéciales et uniques de ce genre un peu partout au Canada. Ces installations de recherche et le personnel qui y est affecté attirent des partenaires des secteurs public et privé intéressés à collaborer avec le CNRC, mais on y effectue aussi des travaux contre rémunération pour divers clients. Voici quelques nouvelles fraîches sur ces installations.

Pour tous les goûts

Des représentants du gouvernement du Canada assistaient récemment à l'inauguration d'une installation publique unique en Amérique du Nord. Il s'agit du caisson climatique pour la technologie de l'hydrogène (CCTH), grâce auquel les compagnies et les chercheurs pourront mettre à l'essai et évaluer les véhicules à hydrogène et les systèmes de production stationnaires dans des conditions environnementales fort variées et ce, à un seul endroit. Cette étape en est une importante, rapprochant les produits connexes aux piles à combustible et à l'hydrogène de leur commercialisation future.

Le CCTH a été construit à Montréal puis transporté à Vancouver, à l'Institut d'innovation en piles à combustible. Il possède des capacités idéales pour soumettre des spécimens à des extrêmes de température, d'altitude et d'humidité dans diverses conditions d'exploitation. Il permettra de produire des données exactes, fiables et reproductibles concernant les systèmes et sous-systèmes à l'essai. Ces données sont critiques en ce qui concerne la mise au point de produits et les activités d'homologation. Le caisson peut accommoder des véhicules équivalents à la grosseur d'une grosse camionnette et est équipé d'un dynamomètre sur châssis pouvant accepter jusqu'à 187 kW à une vitesse maximale de 100 km/h. Les piles uniques, les installations de production d'énergie et les systèmes de stockage de combustibles peuvent également y être mis à l'essai en vue de déterminer leur rendement et d'évaluer leur potentiel à la commercialisation.

Le CCTH a été mis en place grâce à un partenariat entre le gouvernement et l'industrie. Le Conseil national de recherches Canada, Diversification de l'économie de l'Ouest Canada et Piles à combustible Canada ont financé le projet. Les Travaux publics et Services gouvernementaux Canada ont donné un appui non financier au projet.

Charley n'a pas bon caractère

Vue extérieure des bancs d'essai de 2,4 m x 6,0 m (8 x 20 pi) de l'IRC-CNRC, commandés et surveillés par ordinateur, permettant d'obtenir des données en temps réel sur la pression, les forces et les contraintes qui s'exercent sur les toitures.

Les toits sont constamment exposés aux intempéries. Dans un bâtiment, ils sont donc souvent les premiers à accuser les coups des ouragans. Charley, par exemple, cet ouragan de force 4 qui a dévasté la Floride plus tôt cette année, causant la mort de 25 personnes et environ 11 milliards de dollars américains de dommages. Dans les régions où sévissent régulièrement les ouragans, les toits à faible pente des hôpitaux, des abris d'urgence, des casernes de pompiers et d'autres bâtiments essentiels doivent absolument résister aux vents violents et soutenus ainsi qu'aux pluies diluviennes et destructrices qui accompagnent ces phénomènes de la nature.

Vue intérieure des bancs d'essai

De concert avec l'industrie du bâtiment et des associations professionnelles, l'IRC‑CNRC a mis au point de nouvelles méthodes pour tester les toitures dans des conditions qui reproduisent la violence des vents pendant un ouragan. En recourant à ces méthodes aux laboratoires de l'Institut, les chercheurs réussissent à simuler la succion engendrée par le vent dans une pièce close spéciale (voir la photo). Ensuite, ils règlent un appareil à bourrasques pour imiter les fluctuations du vent. Les essais durent habituellement de 4 à 10 heures. La pression augmente graduellement jusqu'à ce que la toiture cède. Cette technique d'essai dynamique visant à mesurer l'arrachement sous l'action du vent a récemment été sanctionnée par CSA International (CSA n° A123.21-04), l'organisme de normalisation canadien. Soulignons également que Bas Baskaran, de l'IRC-CNRC, un des membres de l'équipe, est le seul Canadien à qui l'on a demandé de participer à une étude sur les conséquences de l'ouragan Charley. M. Baskaran a examiné les toitures abîmées et réuni de la documentation sur les principaux facteurs à l'origine des dommages.

Des véhicules où l'on est à l'étroit

À Ottawa, des chercheurs de l'Institut de recherche aérospatiale du CNRC (IRA-CNRC) montent une installation où l'on étudiera le vol de véhicules aériens guère plus grands qu'un insecte. Actuellement, aucune installation dans le monde ne permet de mesurer avec précision les caractéristiques du vol de tels appareils, ce qui entrave les progrès dans ce tout nouveau secteur de l'aérospatiale. Les micro-véhicules aériens (MVA) voleront dans des lieux confinés où les capteurs qu'ils transportent recueilleront toutes sortes de données (visuelles, acoustiques, etc.). Parmi les nombreuses applications commerciales envisagées, mentionnons les opérations de sauvetage, l'évaluation des dommages lors d'un accident et la lutte contre le terrorisme. Toutefois, à cause de leur taille minuscule, les MVA réagissent différemment avec l'air, qui engendre beaucoup plus de résistance et prend la consistance de la mélasse. D'où l'intérêt d'installations spéciales simulant ces conditions pour les essais.

Les chercheurs du CNRC ont passé les deux dernières années à construire et à tester une telle installation pilote et viennent d'apporter la touche finale aux plans d'un centre grandeur nature qui, une fois bâti, sera le premier du genre dans le monde. La technologie à laquelle on recourra pour ériger cette installation unique a été cédée sous licence à Aiolos Engineering, important fabricant de souffleries de Toronto.

Les essais dans l'installation pilote ont débouché sur plusieurs innovations. Ainsi, les chercheurs de l'IRA-CNRC ont adapté une technique d'analyse moderne appelée « vélocimétrie à imagerie de particules » (VIP – définition dans l'encadré) à ce nouvel environnement. Le système de VIP se déplace avec l'objet testé, un peu comme au cinéma, quand la caméra glisse sur des rails pour immobiliser l'objet qui bouge devant elle. Dans le centre grandeur nature, les MVA fixés aux rails franchiront les 25 mètres du bassin à une vitesse allant jusqu'à un mètre par seconde. Le système de VIP, qui prend de nombreuses photos en double chaque seconde, procurera aux chercheurs un film fourmillant de données sur la manière dont le MVA progresse dans le bassin et sur la façon dont l'air se déplace tout autour. Les chercheurs sauront donc exactement comment les fluides se comportent, information capitale lorsqu'on conçoit des aéronefs. Parallèlement, l'équipe a réalisé d'importantes découvertes sur les matériaux dont on se servira pour construire l'installation.

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