Une déportance
Les constructeurs automobiles veulent créer une "portance négative" ou déportance de façon à augmenter l'appui du véhicule en modifiant sa forme selon leurs besoins. L'intérêt est d'augmenter l'adhérence des pneumatiques sur le sol pour augmenter la force du freinage et la vitesse lors des virages
La déportance est obtenue par une application particulière de l'effet de sol et/ou par des surfaces profilées (aileron) présentant le plus souvent des fentes pour augmenter la déflexion aérodynamique et le coefficient de portance Cz
Les automobiles de compétition doivent trouver un compromis entre déportance et traînée
Dans le flux d'un fluide, une accélération se produit simultanément avec la diminution de la pression ( c'est ce qu'énonce le théorème de Bernoulli ).
L'aileron utilise ce théorème car il a été conçu pour d'augmenter la vitesse du flux d'air passant dans sa partie inférieure de manière à créer une dépression « aspirant » l'aileron vers le sol, afin de pouvoir augmenter l'appui
Comme par exemple, cet voiture conçu pour le circuit et utilisant un aileron:
La déportance est obtenue par une application particulière de l'effet de sol et/ou par des surfaces profilées (aileron) présentant le plus souvent des fentes pour augmenter la déflexion aérodynamique et le coefficient de portance Cz
Les automobiles de compétition doivent trouver un compromis entre déportance et traînée
Dans le flux d'un fluide, une accélération se produit simultanément avec la diminution de la pression ( c'est ce qu'énonce le théorème de Bernoulli ).
L'aileron utilise ce théorème car il a été conçu pour d'augmenter la vitesse du flux d'air passant dans sa partie inférieure de manière à créer une dépression « aspirant » l'aileron vers le sol, afin de pouvoir augmenter l'appui
Comme par exemple, cet voiture conçu pour le circuit et utilisant un aileron:
Nous allons voir le S*Cx qui est l formule modélisant le coefficient de traînée multiplié par la surface frontale exposée à l'air (en mètre carré). Cette formule permet de réellement comparer deux modèles contrairement au Cx .
Voici 2 voitures un SUV et une sportive, leurs coefficients de traînée est déjà affiché sur l'image:
Voici 2 voitures un SUV et une sportive, leurs coefficients de traînée est déjà affiché sur l'image:
Pour calculer la surface des véhicules, nous ne prenons pas en compte les roues et les rétroviseurs pour simplifier le calcul
Surface SUV : Hauteur X largeur = 1.84 X 1.67 = 3.07 m²
Surface sportive : 1.21 X 1.92 = 2.32 m²
Surface SUV : Hauteur X largeur = 1.84 X 1.67 = 3.07 m²
Surface sportive : 1.21 X 1.92 = 2.32 m²
Pour connaître la résistance réelle de chaque voiture, il faut multiplier le Cx à la surface trouvée, pour notre exemple:
SUV : 3.07 X 0.33 = 1.01
Sportive : 2.32 X 0.33 = 0.72
Donc même avec un Cx identique, deux voitures n'auront pas la même trainée et donc la même consommation. Si on ajoute un aileron à la sportive pour gagner en appui nous allons faire grimper le sCx (dépendra de l'inclinaison de celui-ci). Un sCx élevé peut donc aussi être le signe d'une bonne performance
Un aileron possède les mêmes fonctions qu'un volet d'avion mais doit créer une déportance au lieu d'une portance
SUV : 3.07 X 0.33 = 1.01
Sportive : 2.32 X 0.33 = 0.72
Donc même avec un Cx identique, deux voitures n'auront pas la même trainée et donc la même consommation. Si on ajoute un aileron à la sportive pour gagner en appui nous allons faire grimper le sCx (dépendra de l'inclinaison de celui-ci). Un sCx élevé peut donc aussi être le signe d'une bonne performance
Un aileron possède les mêmes fonctions qu'un volet d'avion mais doit créer une déportance au lieu d'une portance
Mesurer la résistance de l’air
Il est impossible de mesurer directement la résistance que l’air exerce sur la carrosserie d’un véhicule en mouvement, c’est pourquoi les expérimentations dans le domaine de l'aérodynamisme nécessitent le recours à des installations appelées ‘‘tunnels aérodynamiques’’, ou plus couramment, ‘‘souffleries’’. Plus ou moins sophistiquées, ces installations sont toutes conçues sur le même principe : une turbine brasse un vent artificiel dirigé sur la carrosserie du véhicule immobile. Il suffit alors de mesurer la force qu’exerce le flux d’air pour en déduire le Cx.
Voici une Mercedes testé dans une soufflerie très sophistiquée
Voici une Mercedes testé dans une soufflerie très sophistiquée
Comment faire des petites économies?
Il est possible de diminuer la consommation d'un véhicule en lui faisant adopter une forme qui diminue le plus possible les frottements de l’air que le véhicule rencontre lors de son déplacement. C'est pour cela que les véhicules électriques ont un aérodynamisme optimisé au maximum car elles n'ont pas de grande autonomie. Elles doivent souvent posséder des pneus plus fins ce qui entraîne une tenu de route moins bonne
Il existe d'autre système pour réduire la consommation comme sur la série 4, ce genre d'appendice permet de réduire de manière symbolique le Cx, ce qui permet d'économiser quelques centilitres et donc passer sous certains seuils d'émissions de pollution (pour réduire les taxes).
Un autre système existant est celui du concept Eolab qui optimise l'aérodynamisme de manière "paranoïaque" pour réduire le plus possible sa résistance à l'air. Des volets mobiles ont été installés pour moduler le flux d'air selon la vitesse
Pour la performance
Pour la performance, et notamment en compétition, un Cx faible indiquera que la voiture a très peu d'appui aérodynamique (peu de déportance). Si cela est très bon pour la vitesse de pointe cela ne permet pas de garder la voiture collée au sol (au risque d'avoir une portance et donc de s'envoler ...) ni de la rendre très stable.
Ici, une Mercedes CLR et une Porsche , suite à une mauvaise association de leurs spoilers ventraux avec leurs déflecteurs latéraux, elles s'envolent littéralement dans une ligne droite !
Ici, une Mercedes CLR et une Porsche , suite à une mauvaise association de leurs spoilers ventraux avec leurs déflecteurs latéraux, elles s'envolent littéralement dans une ligne droite !
Le but pour les ingénieurs sportifs est de trouver le meilleur compromis sachant que d'un circuit à l'autre (plus ou moins rapide) il faudra changer les réglages pour approcher au mieux ce compromis.Pour faire simple, plus un aileron est incliné vers le bas (et vers l'avant ...) plus il y aura d'appui, et donc de déportance. En faisant l'inverse (orienté vers l'arrière) vous aurez de la portance (on s'envole).
L'effet de sol, obtenu grâce à l'emploi d'un fond plat couplé à un diffuseur, permet de plaquer la voiture sans qu'il y ait nécessairement un aileron. On remarque cela sur certaines supercars qui sont étrangement dénuées d'appendice aérodynamique sur leur partie supérieure (aileron donc).
Contrairement à un aileron qui va appuyer la voiture grâce à l'air qui s'accumule sur ce dernier (et donc qui pèse), le principe de l'effet de sol est inverse. On va cette fois orienter les flux aérodynamiques pour générer une sorte de vide sous la voiture. Donc, au lieu de plaquer la voiture vers le bas (aileron) on la colle au sol comme si un aspirateur géant était situé dessous. C'est donc par effet d'aspiration et non d'appui que la voiture colle par terre.
La dépression se produit grâce l'air qui se trouve détendu vers le diffuseur.
La dépression se produit grâce l'air qui se trouve détendu vers le diffuseur.