1 -Les forces s'exerçant sur une automobile
Le principe de l’aérodynamique est de donner à un véhicule, une forme afin que les frottements avec l’air qu’il rencontre lors de son déplacement soient réduis le plus possible. Les constructeurs jouent donc entre une aérodynamique performante afin d’atteindre leurs objectifs (performances et faible consommation) mais également limité afin que la tenue de route du véhicule n’en sois pas affectée.
Les forces s’exerçant sur une voiture sont :
- La trainée
- La portance
- La poussée
- Le poids
En savoir plus : https://aerodynamismeautomobile.webnode.fr/les-forces-s'exer%C3%A7ant-sur-une-automobile/
Le principe de l’aérodynamique est de donner à un véhicule, une forme afin que les frottements avec l’air qu’il rencontre lors de son déplacement soient réduis le plus possible. Les constructeurs jouent donc entre une aérodynamique performante afin d’atteindre leurs objectifs (performances et faible consommation) mais également limité afin que la tenue de route du véhicule n’en sois pas affectée.
Les forces s’exerçant sur une voiture sont :
- La trainée
- La portance
- La poussée
- Le poids
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1.1 - Les forces non aérodynamiques
Pour réduire la portance on peut augmenter le poids du véhicule, mais des paramètres comme l’accélération et la vitesse de pointe sont alors réduit. Le poids est une force qui a la même direction que la portance, mais un sens opposé, le point d’application de cette force est le centre de gravité du véhicule. Le poids est la force exercée par la Terre sur le véhicule.
Le poids p se calcule par : p = m × g avec m : la masse de l’objet en kg et g : attraction de la Terre en N/kg (environ égal à 9.81). Aujourd’hui, un véhicule de tourisme pèse en moyenne 1300kg, alors qu’il n’était que de 800kg dans les années 60. Le poids des voitures a augmenté pour faire face aux exigences de sécurité et en raison des options techniques de plus en plus nombreuses.
La poussée est la force produite par le moteur et qui permet au véhicule d’avancer. Elle a une direction horizontale et un sens vers l'avant du véhicule. Le point d'application est le centre de gravité du véhicule.
En savoir plus : https://aerodynamismeautomobile.webnode.fr/les-forces-s'exer%C3%A7ant-sur-une-automobile/
Pour réduire la portance on peut augmenter le poids du véhicule, mais des paramètres comme l’accélération et la vitesse de pointe sont alors réduit. Le poids est une force qui a la même direction que la portance, mais un sens opposé, le point d’application de cette force est le centre de gravité du véhicule. Le poids est la force exercée par la Terre sur le véhicule.
Le poids p se calcule par : p = m × g avec m : la masse de l’objet en kg et g : attraction de la Terre en N/kg (environ égal à 9.81). Aujourd’hui, un véhicule de tourisme pèse en moyenne 1300kg, alors qu’il n’était que de 800kg dans les années 60. Le poids des voitures a augmenté pour faire face aux exigences de sécurité et en raison des options techniques de plus en plus nombreuses.
La poussée est la force produite par le moteur et qui permet au véhicule d’avancer. Elle a une direction horizontale et un sens vers l'avant du véhicule. Le point d'application est le centre de gravité du véhicule.
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1.2 - La portance
La portance est le fait que des flux d’air ont tendances à tirer le véhicule vers le haut. Les flux d’air passent sous le véhicule et ont une direction verticale, a un sens vers le haut et son point d’application est le centre de gravité du véhicule, c’est d’ailleurs cette force qui permet l’envol des avions. La voiture ressemble à une aile d'avion. En effet, elle a un dessus incurvé et un fond quasiment plat. Donc l'air qui passe dessus (courbe) doit parcourir plus de distance que celui qui est au-dessous (ligne droite) ; résultat l'air du dessus est plus rapide que celui du dessous. Cette différence de vitesse crée une dépression qui soulève la voiture. Cependant la portance ne doit pas forcément être évitée sur une voiture commune car elle permet de limiter l’usure des pneus, la consommation d’essence.
La portance est le fait que des flux d’air ont tendances à tirer le véhicule vers le haut. Les flux d’air passent sous le véhicule et ont une direction verticale, a un sens vers le haut et son point d’application est le centre de gravité du véhicule, c’est d’ailleurs cette force qui permet l’envol des avions. La voiture ressemble à une aile d'avion. En effet, elle a un dessus incurvé et un fond quasiment plat. Donc l'air qui passe dessus (courbe) doit parcourir plus de distance que celui qui est au-dessous (ligne droite) ; résultat l'air du dessus est plus rapide que celui du dessous. Cette différence de vitesse crée une dépression qui soulève la voiture. Cependant la portance ne doit pas forcément être évitée sur une voiture commune car elle permet de limiter l’usure des pneus, la consommation d’essence.
Schéma des vortex générés à l'arrière d'une automobile
La portance Fz se calcule:
Fz = 1/2 × p × V² × S × Cz
- p masse volumique de l'air en kg/m3 (environ 1.2 kg/m3 sa masse volumique varie en fonction de la pression, de la température et du taux d’humidité)
-V vitesse du véhicule par rapport à l'air en m/s (si le vent souffle de face, on additionne la vitesse de la voiture à celle du vent et s’il souffle de dos on soustrait la vitesse du vent a la vitesse du véhicule).
-S surface de référence en m2 (dessous du véhicule)
-Cz coefficient de portance
Les constructeurs automobiles essayent donc de réduire cette portance, voir même de créer une déportance ou appui aérodynamique (augmenter l’adhérence du véhicule) pour que le véhicule ne s’envole pas. Cette déportance vas avoir pour objectif de garder la voiture au sol alors que celle-ci atteint des vitesses très élevées surtout dans les compétitions de vitesse ainsi que sur les modèles très puissant que peuvent proposer certains constructeurs.
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Fz = 1/2 × p × V² × S × Cz
- p masse volumique de l'air en kg/m3 (environ 1.2 kg/m3 sa masse volumique varie en fonction de la pression, de la température et du taux d’humidité)
-V vitesse du véhicule par rapport à l'air en m/s (si le vent souffle de face, on additionne la vitesse de la voiture à celle du vent et s’il souffle de dos on soustrait la vitesse du vent a la vitesse du véhicule).
-S surface de référence en m2 (dessous du véhicule)
-Cz coefficient de portance
Les constructeurs automobiles essayent donc de réduire cette portance, voir même de créer une déportance ou appui aérodynamique (augmenter l’adhérence du véhicule) pour que le véhicule ne s’envole pas. Cette déportance vas avoir pour objectif de garder la voiture au sol alors que celle-ci atteint des vitesses très élevées surtout dans les compétitions de vitesse ainsi que sur les modèles très puissant que peuvent proposer certains constructeurs.
En savoir plus :
Donc, la première de ces forces est le flux de l'air qui s'engouffre sous la voiture. L'air s'y accumule, sa pression augmente et créé naturellement un phénomène de portance. Les réactions des suspensions créent également à certains moment une force vers le haut non négligeable. Une grosse bosse sur la route ou même une forte pente provoquent également toujours une force appliquée vers le haut.
L'ensemble de ces forces peut, dans les pires des cas, faire quitter du sol une ou deux roues de la voiture, entraînant une embardé et, dans les cas extrêmes, des tonneaux.
Mais même si la voiture reste au sol, ces forces vers le haut réduisent toujours la force et la surface de contact des pneumatiques sur le sol. Avec une série de conséquences prévisibles : moins de traction sur les roues délestées et moindre efficacité du freinage.
Pour résoudre ce problème, les voitures sont équipées de différents dispositifs de nature exclusivement aérodynamique.
L'ensemble de ces forces peut, dans les pires des cas, faire quitter du sol une ou deux roues de la voiture, entraînant une embardé et, dans les cas extrêmes, des tonneaux.
Mais même si la voiture reste au sol, ces forces vers le haut réduisent toujours la force et la surface de contact des pneumatiques sur le sol. Avec une série de conséquences prévisibles : moins de traction sur les roues délestées et moindre efficacité du freinage.
Pour résoudre ce problème, les voitures sont équipées de différents dispositifs de nature exclusivement aérodynamique.
Il existe aussi une force de dérive ou portance latérale qui peut faire dévier le véhicule.Cette force s’exerce seulement lorsqu’il y a du vent sur un des côtés du véhicule. Le véhicule a alors tendance à dévier.
1.3 - La trainée
La trainée est en automobile, la force qui s'oppose à l'avancement du véhicule dans l'air. Cette force est donc en rapport direct avec l’aérodynamisme. Il est donc dans l'intérêt des constructeurs de diminuer la traînée, force à l'origine d'une augmentation de la consommation en carburant et d'une dégradation de la vitesse de pointe en ligne. Cette force a une direction horizontale, un sens vers l'arrière et le point d’application est le centre de gravité du véhicule.
Cette traînée Fx s'exprime:
Fx = 1/2 × p × V² × S × Cx
- p masse volumique de l'air en kg/m3 (environ 1.2 kg/m3 sa masse volumique varie en fonction de la pression, de la température et du taux d’humidité)
-V vitesse du véhicule par rapport à l'air en m/s (si le vent souffle de face, on additionne la vitesse de la voiture à celle du vent et s’il souffle de dos on soustrait la vitesse du vent a la vitesse du véhicule).
-S section transversale maximale du véhicule en m² pour approximer cette surface, on utilise la formule suivante : S = 0,9 * l * h, avec l la largeur du véhicule à l’avant, et h la hauteur totale du véhicule.
-Cx coefficient de trainée (Le Cx des voitures varie entre 0,04 et 0,7)
La trainée est en automobile, la force qui s'oppose à l'avancement du véhicule dans l'air. Cette force est donc en rapport direct avec l’aérodynamisme. Il est donc dans l'intérêt des constructeurs de diminuer la traînée, force à l'origine d'une augmentation de la consommation en carburant et d'une dégradation de la vitesse de pointe en ligne. Cette force a une direction horizontale, un sens vers l'arrière et le point d’application est le centre de gravité du véhicule.
Cette traînée Fx s'exprime:
Fx = 1/2 × p × V² × S × Cx
- p masse volumique de l'air en kg/m3 (environ 1.2 kg/m3 sa masse volumique varie en fonction de la pression, de la température et du taux d’humidité)
-V vitesse du véhicule par rapport à l'air en m/s (si le vent souffle de face, on additionne la vitesse de la voiture à celle du vent et s’il souffle de dos on soustrait la vitesse du vent a la vitesse du véhicule).
-S section transversale maximale du véhicule en m² pour approximer cette surface, on utilise la formule suivante : S = 0,9 * l * h, avec l la largeur du véhicule à l’avant, et h la hauteur totale du véhicule.
-Cx coefficient de trainée (Le Cx des voitures varie entre 0,04 et 0,7)
Par exemple un SUV (Cx = 0,38 et S = 2,70 m2) roulant à 130 km/h :
Fx = 0,5 × 1,2 × (36,11)² × 2,70 × 0,38 = 802,7 N
Une citadine (Cx = 0.3 et S = 1.75 m2) roulant à 130km/h :
Fx = 0.5 × 1,2 × (36,11)² × 1.75 × 0,3 = 410,7 N
Généralement la traînée se décompose en :
- 65 % pour la traînée de « forme »: due à la forte pression à l’avant du véhicule et au vide partiel laissé par le véhicule après son passage formant une traînée ayant pour conséquence de l'« aspirer » dans la direction opposée à son mouvement.
- 15 % pour la traînée de frottement, c'est la résistance des roulements du véhicule
- 5 % pour la traînée « interne » (refroidissement, moteur, circulation d’air dans l’habitacle…)
- 5 % pour la traînée de « peau » due à la viscosité de l'air.
- 10 % pour la traînée associée à la portance ou trainée « induite »
Pour réduire cette force les constructeurs automobiles peuvent seulement réduire la section transversale, mais c’est souvent difficile pour des questions de confort et de sécurité. Donc ils essayent essentiellement de réduire le Cx. Le Cx est étudié en soufflerie par les constructeurs automobiles.
La voiture parfaite devrait avoir la forme d'une goutte d'eau de 5 m de longueur. Elle devrait être ronde à l'avant et, vers l'arrière, aller en se resserrant sur toute sa longueur. Cependant celle-ci n’est pas réalisable, car il y a beaucoup de contraintes notamment en sécurité et en fonctionnement (la place des roues…) qui ne correspondent pas à la forme en goutte d’eau.
Les voitures courantes, elles, sont dites "tronquées" à l'arrière et, à cet endroit, l'écoulement de l'air se détache de la trajectoire normale et provoque des turbulences qui sont responsables de 20% de la résistance à l'avancement lorsque le véhicule se déplace à 90 km/h.
Fx = 0,5 × 1,2 × (36,11)² × 2,70 × 0,38 = 802,7 N
Une citadine (Cx = 0.3 et S = 1.75 m2) roulant à 130km/h :
Fx = 0.5 × 1,2 × (36,11)² × 1.75 × 0,3 = 410,7 N
Généralement la traînée se décompose en :
- 65 % pour la traînée de « forme »: due à la forte pression à l’avant du véhicule et au vide partiel laissé par le véhicule après son passage formant une traînée ayant pour conséquence de l'« aspirer » dans la direction opposée à son mouvement.
- 15 % pour la traînée de frottement, c'est la résistance des roulements du véhicule
- 5 % pour la traînée « interne » (refroidissement, moteur, circulation d’air dans l’habitacle…)
- 5 % pour la traînée de « peau » due à la viscosité de l'air.
- 10 % pour la traînée associée à la portance ou trainée « induite »
Pour réduire cette force les constructeurs automobiles peuvent seulement réduire la section transversale, mais c’est souvent difficile pour des questions de confort et de sécurité. Donc ils essayent essentiellement de réduire le Cx. Le Cx est étudié en soufflerie par les constructeurs automobiles.
La voiture parfaite devrait avoir la forme d'une goutte d'eau de 5 m de longueur. Elle devrait être ronde à l'avant et, vers l'arrière, aller en se resserrant sur toute sa longueur. Cependant celle-ci n’est pas réalisable, car il y a beaucoup de contraintes notamment en sécurité et en fonctionnement (la place des roues…) qui ne correspondent pas à la forme en goutte d’eau.
Les voitures courantes, elles, sont dites "tronquées" à l'arrière et, à cet endroit, l'écoulement de l'air se détache de la trajectoire normale et provoque des turbulences qui sont responsables de 20% de la résistance à l'avancement lorsque le véhicule se déplace à 90 km/h.
Expériences simples
Pour visualiser les différentes composantes de la traînée, nous vous proposons quelques expériences simples, que tout le mone a déjà fait:
En voiture, je passe le bras par la fenêtre et je place ma main à l'horizontale dans le filet d'air : ma main est tirée vers l'arrière, je suis obligé de coincer le coude ou d'exercer un effort pour la maintenir . Elle subit une résistance au passage de l'air qu'on appelle la traînée . En variant un peu l'expérience, je constate que :1- Si je vais plus vite, je sens que la traînée - c'est-à-dire la force qui pousse ma main vers l'arrière - augmente beaucoup . Si je vais moins vite, je sens qu'elle diminue.
La traînée est proportionnelle à la valeur au carré de la vitesse.
2- Si je place ma main à la verticale, la traînée augmente.
La traînée est proportionnelle à la surface exposée au vent. On appelle cette surface le maître-couple.
3- Si je fais mon expérience en bateau, en laissant ma main dans l'eau, pour une même vitesse la traînée sera beaucoup plus importante. C'est parce que l'eau est beaucoup plus lourde que l'air pour un même volume (1000 kg par m³ au lieu de 1,225 kg/m³ pour l'air au niveau de la mer).
La traînée est proportionnelle à la masse volumique du fluide traversé.
4- Enfin (ça marche, faites l'expérience !), si je ferme mon poing, la traînée est moins importante que main à l'horizontale, alors que le maître-couple est plus important et les autres facteurs constants. Je viens de profiler ma main, c'est-à-dire de lui donner une forme plus adaptée à la pénétration dans l'air.
La traînée est proportionnelle à un coefficient de profil de l'obstacle. (coefficient de traînée)
Pour visualiser les différentes composantes de la traînée, nous vous proposons quelques expériences simples, que tout le mone a déjà fait:
En voiture, je passe le bras par la fenêtre et je place ma main à l'horizontale dans le filet d'air : ma main est tirée vers l'arrière, je suis obligé de coincer le coude ou d'exercer un effort pour la maintenir . Elle subit une résistance au passage de l'air qu'on appelle la traînée . En variant un peu l'expérience, je constate que :1- Si je vais plus vite, je sens que la traînée - c'est-à-dire la force qui pousse ma main vers l'arrière - augmente beaucoup . Si je vais moins vite, je sens qu'elle diminue.
La traînée est proportionnelle à la valeur au carré de la vitesse.
2- Si je place ma main à la verticale, la traînée augmente.
La traînée est proportionnelle à la surface exposée au vent. On appelle cette surface le maître-couple.
3- Si je fais mon expérience en bateau, en laissant ma main dans l'eau, pour une même vitesse la traînée sera beaucoup plus importante. C'est parce que l'eau est beaucoup plus lourde que l'air pour un même volume (1000 kg par m³ au lieu de 1,225 kg/m³ pour l'air au niveau de la mer).
La traînée est proportionnelle à la masse volumique du fluide traversé.
4- Enfin (ça marche, faites l'expérience !), si je ferme mon poing, la traînée est moins importante que main à l'horizontale, alors que le maître-couple est plus important et les autres facteurs constants. Je viens de profiler ma main, c'est-à-dire de lui donner une forme plus adaptée à la pénétration dans l'air.
La traînée est proportionnelle à un coefficient de profil de l'obstacle. (coefficient de traînée)
1.31 - Différentes formes de traînée
-La trainée de frottement qui resulte comme l'indique son nom du frottement de l'air sur l'objet. On favorise des surface lisses à des surfaces rugueuses ou irrégulières pour que les filets d'air "accrochent" la voiture et ne se décollent pas.
-La trainée de forme qui provient du détachement des filets d'airs de l'objet à l'arrière. Explication : Lorsque l'objet avance, l'air s'écoule autour de lui en l' "accrochant" : or, à l'arrière de l'objet, les filets d'air ont tendance à se décrocher, par exemple sur une voiture :
-La trainée de frottement qui resulte comme l'indique son nom du frottement de l'air sur l'objet. On favorise des surface lisses à des surfaces rugueuses ou irrégulières pour que les filets d'air "accrochent" la voiture et ne se décollent pas.
-La trainée de forme qui provient du détachement des filets d'airs de l'objet à l'arrière. Explication : Lorsque l'objet avance, l'air s'écoule autour de lui en l' "accrochant" : or, à l'arrière de l'objet, les filets d'air ont tendance à se décrocher, par exemple sur une voiture :
On peut voir sur cette image que les filets d'air se décrochent à l'arrière créant une zone de turbulence (en bleu). C'est la trainée de forme. On prefère donc profiler les objet lorsque cela est possible.
1.4 - La Déportance
C'est sur le cœfficient de portance négative que travaillent les concepteurs de voitures de course pour augmenter l'appui et par conséquent l'adhérence indispensable en évolutions (accélérations, freinages, virages). La déportance est obtenue par une application spécifique de l'effet de sol et/ou par des surfaces profilées (ailerons) présentant le plus fréquemment des fentes pour augmenter la déflexion aérodynamique et le cœfficient de portance maximal (hypersustentation).
C'est sur le cœfficient de portance négative que travaillent les concepteurs de voitures de course pour augmenter l'appui et par conséquent l'adhérence indispensable en évolutions (accélérations, freinages, virages). La déportance est obtenue par une application spécifique de l'effet de sol et/ou par des surfaces profilées (ailerons) présentant le plus fréquemment des fentes pour augmenter la déflexion aérodynamique et le cœfficient de portance maximal (hypersustentation).
1.4.1 - Les ailerons
Il ne faut donc pas les prendre à la légère.La somme des forces exercées sur une automobile en mouvement peut être décomposée en une composante dirigée en sens inverse de la vitesse, appelée résistance ou traînée, et une composante perpendiculaire appelée portance en aérodynamique. L'aileron propose une alternative à la portance en y opposant une force de compensation. Son design est spécialement étudié pour rajouter du poids sur une partie de la carrosserie (arrière en général).
Le réglage des ailerons avant et arrière, est surement un des réglages les plus important, car c’est en parti ce réglage qui va décider de la vitesse de pointes, et de l’adhérence de la voiture.
Pour résumer très brièvement, plus d’ailerons vous donnera une meilleure adhérence mais une vitesse de pointe plus faible. Moins d’aileron vous donnera l’inverse.
A vous de trouver le juste milieux entre vitesse et adhérence!
Technique de réglage rapide des ailerons :
> Plus d’aileron à l’avant augmentera l’adhérence des pneus avant et donc le survirage ainsi que l’usure des pneus.
La vitesse de pointe elle sera diminuée.
> Plus d’aileron à l’arrière, augmentera l’adhérence des pneus arrière et donc le sous-virage ainsi que l’usure des pneus arrière. La vitesse de pointe elle sera diminuée.
> Moins d’aileron avant diminuera l’adhérence des pneus avant en virage, et donnera du sous-virage.
Il y aura moins d’usure des pneus avant, et une augmentation de la vitesse de pointe.
> Moins d’ailerons arrière réduira l’adhérence des pneus arrière en virage, et donnera du sur-virage.
l’usure des pneus arrière sera diminuée, et une augmentation de la vitesse de pointe.
Il ne faut donc pas les prendre à la légère.La somme des forces exercées sur une automobile en mouvement peut être décomposée en une composante dirigée en sens inverse de la vitesse, appelée résistance ou traînée, et une composante perpendiculaire appelée portance en aérodynamique. L'aileron propose une alternative à la portance en y opposant une force de compensation. Son design est spécialement étudié pour rajouter du poids sur une partie de la carrosserie (arrière en général).
Le réglage des ailerons avant et arrière, est surement un des réglages les plus important, car c’est en parti ce réglage qui va décider de la vitesse de pointes, et de l’adhérence de la voiture.
Pour résumer très brièvement, plus d’ailerons vous donnera une meilleure adhérence mais une vitesse de pointe plus faible. Moins d’aileron vous donnera l’inverse.
A vous de trouver le juste milieux entre vitesse et adhérence!
Technique de réglage rapide des ailerons :
> Plus d’aileron à l’avant augmentera l’adhérence des pneus avant et donc le survirage ainsi que l’usure des pneus.
La vitesse de pointe elle sera diminuée.
> Plus d’aileron à l’arrière, augmentera l’adhérence des pneus arrière et donc le sous-virage ainsi que l’usure des pneus arrière. La vitesse de pointe elle sera diminuée.
> Moins d’aileron avant diminuera l’adhérence des pneus avant en virage, et donnera du sous-virage.
Il y aura moins d’usure des pneus avant, et une augmentation de la vitesse de pointe.
> Moins d’ailerons arrière réduira l’adhérence des pneus arrière en virage, et donnera du sur-virage.
l’usure des pneus arrière sera diminuée, et une augmentation de la vitesse de pointe.
L'aileron propose une alternative à la portance en y opposant une force de compensation. Son design est spécialement étudié pour rajouter du poids sur une partie de la carrosserie (arrière en général). En effet sa coupe semi-circulaire dirigée vers le haut récupère l'air. Plus la vitesse est élevée plus la pression est forte et le poids conséquent. Seul défaut son dessin ne favorise pas la pénétration dans l'air et freine le véhicule qui en est équipé. La forme des ailerons est spécialement étudiée pour être efficace à partir d'une certaine vitesse et au-delà. Les véhicules dont la puissance sera trop faible ne profiteront pas des qualités mais seulement des défauts. Conseils : au niveau de l'aileron arrière le réglage portera sur l'inclinaison. Plus il sera incliné plus il y aura de poids sur l'arrière et plus la voiture sera stable (mais aussi freinée).
1.4.2 - Les spoilers et les jupes latérales
Le rôle des spoilers est double, ils profilent la voiture pour améliorer son Cx (coefficient de pénétration) ce qui a pour effet de réduire la traînée. Ils permettent aussi de diminuer la portance en abaissant la face avant du véhicule. Ainsi moins d'air s'engouffre en dessous et donc il y a décroissance de la force de soulèvement. Enfin les différentes nervures qui se dirigent souvent vers le haut jouent le rôle (à haute vitesse) d'autant de petits ailerons pour asseoir le train avant. Cependant, les spoilers doivent être très bien étudiés pour ne pas créer de turbulences aérodynamiques sous peine de générer un déséquilibre à haute vitesse et/ou une augmentation de la traînée. Les jupes latérales jouent un rôle similaire mais de façon moins importante. Elles permettent de diminuer la portance et la traînée en améliorant le Cx et en abaissant les cotés du véhicule. De plus, elles canalisent l'air en provenance des roues avants et en direction des roues arrières. Conseils : Il faut savoir que plus un véhicule est bas plus il sera aérodynamique ; mais à part si vous habitez à Magny-Cours l'utilisation de spoilers et jupes trop proches du sol ne pourra que dégrader la tenue de route de votre sportive. En effet la baisse de l'amplitude de variation de hauteur provoquera des frottements parasites avec le sol (sur routes dégradées) et pourra à haute vitesse être initiateur d'un accident.
Le rôle des spoilers est double, ils profilent la voiture pour améliorer son Cx (coefficient de pénétration) ce qui a pour effet de réduire la traînée. Ils permettent aussi de diminuer la portance en abaissant la face avant du véhicule. Ainsi moins d'air s'engouffre en dessous et donc il y a décroissance de la force de soulèvement. Enfin les différentes nervures qui se dirigent souvent vers le haut jouent le rôle (à haute vitesse) d'autant de petits ailerons pour asseoir le train avant. Cependant, les spoilers doivent être très bien étudiés pour ne pas créer de turbulences aérodynamiques sous peine de générer un déséquilibre à haute vitesse et/ou une augmentation de la traînée. Les jupes latérales jouent un rôle similaire mais de façon moins importante. Elles permettent de diminuer la portance et la traînée en améliorant le Cx et en abaissant les cotés du véhicule. De plus, elles canalisent l'air en provenance des roues avants et en direction des roues arrières. Conseils : Il faut savoir que plus un véhicule est bas plus il sera aérodynamique ; mais à part si vous habitez à Magny-Cours l'utilisation de spoilers et jupes trop proches du sol ne pourra que dégrader la tenue de route de votre sportive. En effet la baisse de l'amplitude de variation de hauteur provoquera des frottements parasites avec le sol (sur routes dégradées) et pourra à haute vitesse être initiateur d'un accident.
Pour les voitures courantes utilisées pour la conduite sportive se sont essentiellement les becquets et les jupes ou carénages aérodynamiques.
Les becquets sont des appendices aérodynamiques qui sont positionnés en arrière de la voiture à l'extrémité du toit. Il y a en a parfois sur des voitures très ordinaires, comme la Chevrolet Matiz que j'avais à un moment donnée, pourtant une petite voiture comparable à une Twingo.
Les jupes sont des éléments de carrosserie qui sont positionnés sur l'avant des voitures et qui s'étendent très bas vers le sol. Ils permettent au flux d'air d'être évacués vers les côtés au lieu d'aller s'engouffrer sous la voiture. Ils provoquent également un effet de "ventouse" car lorsque la voiture avance, la jupe prive l'espace sous la voiture de son "alimentation" en air. La dépression créée provoque une forte déportance qui tend à plaquer la voiture au sol.
Les becquets sont des appendices aérodynamiques qui sont positionnés en arrière de la voiture à l'extrémité du toit. Il y a en a parfois sur des voitures très ordinaires, comme la Chevrolet Matiz que j'avais à un moment donnée, pourtant une petite voiture comparable à une Twingo.
Les jupes sont des éléments de carrosserie qui sont positionnés sur l'avant des voitures et qui s'étendent très bas vers le sol. Ils permettent au flux d'air d'être évacués vers les côtés au lieu d'aller s'engouffrer sous la voiture. Ils provoquent également un effet de "ventouse" car lorsque la voiture avance, la jupe prive l'espace sous la voiture de son "alimentation" en air. La dépression créée provoque une forte déportance qui tend à plaquer la voiture au sol.
Photo : cette Porsche de compétition est équipée d'une jupe qui s'étire jusqu'à proximité du sol et d'un aileron; ce sont les principaux instruments d'un contrôle aérodynamique de l'appui sur une voiture...
1.4.3 - Les lames DTM
Au ras du sol, pourfendant l'air, la lame DTM (Deustche Tourenwagen Masters) tire son nom du trophée Grand Tourisme allemand. Son rôle est une fois de plus de diminuer la portance. Son dessin horizontal permet de canaliser sur les cotés l'air qui arrive de la face avant : le pare-chocs, la calandre, … Il y a donc moins d'air dessous, donc … moins de portance. Conseils : Les lames DTM sont souvent utilisées sur des voitures tunées. Leur réelle utilité est contestable, car elles permettent de dépasser les limites de certains bolides. Mais peu de voitures ou de pilotes peuvent se targuer d'utiliser leur automobile aux limites, tout du moins sur routes ouvertes.
Au ras du sol, pourfendant l'air, la lame DTM (Deustche Tourenwagen Masters) tire son nom du trophée Grand Tourisme allemand. Son rôle est une fois de plus de diminuer la portance. Son dessin horizontal permet de canaliser sur les cotés l'air qui arrive de la face avant : le pare-chocs, la calandre, … Il y a donc moins d'air dessous, donc … moins de portance. Conseils : Les lames DTM sont souvent utilisées sur des voitures tunées. Leur réelle utilité est contestable, car elles permettent de dépasser les limites de certains bolides. Mais peu de voitures ou de pilotes peuvent se targuer d'utiliser leur automobile aux limites, tout du moins sur routes ouvertes.
2 - La nouvelle aérodynamique et vidéos
Découvert sur la Enzo, les nouveaux appendices aérodynamiques de cette supercar sont pilotés par l'électronique. En fonction de toutes les informations récupérées par les capteurs : vitesse, angle de braquage, … L'électronique va se charger de définir une inclinaison pour les mini-ailerons placés dans le spoiler avant et à l'arrière. Ces nouveaux éléments sont réactifs et permettent à l'auto d'avoir une assise de 70% plus efficace qu'en standard. Elle peut alors faire l'impasse sur les envahissantes protubérances "tuninguesques" et offrir une ligne tendue, agressive et épurée.
L'avenir sera sûrement de combiner les deux valeurs que sont, efficacité et look. Alors que les supercars ouvrent une nouvelle voie dans les schémas aérodynamiques (cf. Enzo et Murcielago), les tuners gavent toujours leurs réalisations d'artifices esthétiques exubérants. Les lignes s'épurent d'un coté pour se surcharger de l'autre. Mais outre le goût pour l'un ou l'autre qui sera question de chacun, demandons-nous pourquoi greffer sur de simples berlines des appendices démesurés ? Une Lamborghini utilise pleinement son aileron au-delà des 220 Km/h, à cette vitesse beaucoup de sportives n'en auront que faire. Au contraire la voiture au bord de ses limites sera freinée et perdra en vitesse de pointe ce qu'elle n'aura pas gagné en assise. Aujourd'hui les véritables sportives sont celles qui utilisent au mieux l'aérodynamique comme un moyen d'améliorer leurs performances et non comme une fin stylistique. On ne peut remettre en cause l'aileron d'une Subaru ou les bas de caisse d'une Civic TypeR, mais dépassé un certain stade le gain n'est plus là et le danger n'est pas loin.
Découvert sur la Enzo, les nouveaux appendices aérodynamiques de cette supercar sont pilotés par l'électronique. En fonction de toutes les informations récupérées par les capteurs : vitesse, angle de braquage, … L'électronique va se charger de définir une inclinaison pour les mini-ailerons placés dans le spoiler avant et à l'arrière. Ces nouveaux éléments sont réactifs et permettent à l'auto d'avoir une assise de 70% plus efficace qu'en standard. Elle peut alors faire l'impasse sur les envahissantes protubérances "tuninguesques" et offrir une ligne tendue, agressive et épurée.
L'avenir sera sûrement de combiner les deux valeurs que sont, efficacité et look. Alors que les supercars ouvrent une nouvelle voie dans les schémas aérodynamiques (cf. Enzo et Murcielago), les tuners gavent toujours leurs réalisations d'artifices esthétiques exubérants. Les lignes s'épurent d'un coté pour se surcharger de l'autre. Mais outre le goût pour l'un ou l'autre qui sera question de chacun, demandons-nous pourquoi greffer sur de simples berlines des appendices démesurés ? Une Lamborghini utilise pleinement son aileron au-delà des 220 Km/h, à cette vitesse beaucoup de sportives n'en auront que faire. Au contraire la voiture au bord de ses limites sera freinée et perdra en vitesse de pointe ce qu'elle n'aura pas gagné en assise. Aujourd'hui les véritables sportives sont celles qui utilisent au mieux l'aérodynamique comme un moyen d'améliorer leurs performances et non comme une fin stylistique. On ne peut remettre en cause l'aileron d'une Subaru ou les bas de caisse d'une Civic TypeR, mais dépassé un certain stade le gain n'est plus là et le danger n'est pas loin.
Réglage des dispositifs aérodynamiques : point trop n'en faut
Les appuis aérodynamiques augmentent fortement la stabilité de la voiture lorsqu'elle roule à grande vitesse sur une voie rectiligne mais aussi et surtout en virage. Ils augmentent également l'efficacité du freinage. On pourrait penser qu'il suffirait alors d'augmenter fortement ces appuis, par exemple en augmentant l'inclinaison des aileron, pour avoir une voiture scotchée à la route quoi qu'il arrive.
Mais bien sûr, ce n'est pas si simple. Les dispositifs aérodynamiques ont aussi plusieurs inconvénients qui invitent à ne pas en abuser.
Premièrement en augmentant la force qui écrase la voiture sur le sol, on augmente les frottements et donc on abaisse la vitesse de pointe.
Deuxièmement, un aileron fortement incliné fait aussi beaucoup obstacle au passage de l'air et augmente donc fortement la traînée. Un aileron est toujours aussi d'une certaine manière un aérofrein.
Troisièmement, un fort appui aérodynamique sur l'arrière rend la voiture sous-vireuse et donc moins agile en conduite sportive.
Comme toujours, il faut trouver un juste équilibre qui par ailleurs va varier en fonction des circonstances.
Les appuis aérodynamiques augmentent fortement la stabilité de la voiture lorsqu'elle roule à grande vitesse sur une voie rectiligne mais aussi et surtout en virage. Ils augmentent également l'efficacité du freinage. On pourrait penser qu'il suffirait alors d'augmenter fortement ces appuis, par exemple en augmentant l'inclinaison des aileron, pour avoir une voiture scotchée à la route quoi qu'il arrive.
Mais bien sûr, ce n'est pas si simple. Les dispositifs aérodynamiques ont aussi plusieurs inconvénients qui invitent à ne pas en abuser.
Premièrement en augmentant la force qui écrase la voiture sur le sol, on augmente les frottements et donc on abaisse la vitesse de pointe.
Deuxièmement, un aileron fortement incliné fait aussi beaucoup obstacle au passage de l'air et augmente donc fortement la traînée. Un aileron est toujours aussi d'une certaine manière un aérofrein.
Troisièmement, un fort appui aérodynamique sur l'arrière rend la voiture sous-vireuse et donc moins agile en conduite sportive.
Comme toujours, il faut trouver un juste équilibre qui par ailleurs va varier en fonction des circonstances.
Travail en souflerie
Effet des spoilers
Rappel réglementation FFSA
F2000
F2000 S