L'AERODYNAMISME
En quoi l'aérodynamisme permet-il à l'homme d'avoir des véhicules de plus en plus performants ?
faut parler des forces exercés et aussi pour l'avion, voila c'est tout pour moi :p
Etude de la Formule 1 :
Tout objet se déplaçant dans l'air doit pour ce faire écarter les molécules qui le constituent, et subit donc une force qui tend à s'opposer à ce mouvement. Si pour l'être humain, il faut un vent contraire digne des plus grandes tempêtes pour que le déplacement devienne compliqué, pour une automobile lancée à grande vitesse, c'est tout autre chose.
En effet, plus une voiture est plaquée au sol (que ce soit par l'appui aérodynamique ou par son propre poids), et plus ses pneus vont pouvoir encaisser de forces latérales sans glisser : autrement dit, plus l'appui est important, plus il y a d'adhérence, et donc, plus il est possible passer un virage rapidement.
Une F1 subit 4 forces plus la force motrice (moteur). C'est 4 forces sont :
Poids : Cette force vient de la gravité et s'applique au centre de gravité du véhicule. Le poids est dirigé vers le bas, et vers le centre de la Terre.
Poussée : Elle est produite par l'éjection des gaz de la formule 1, elle agit sur l'arrière du véhicule. Cette force est parallèle au sol et a pour direction celle du véhicule.
Portance : L'origine de cette force est l'air. Elle agit sur l'ensemble du véhicule, cette force est perpendiculaire au sol et se dirige vers le haut. Dans le cas des automobiles la portance est négative, on parle donc de déportance. Cela permet de renforcer l'appui au sol de l'automobile.
Traînée : Elle a pour origine les frottements de l'air et du véhicule, elle s'oppose à la force de poussée et ralenti le véhicule.
Vidéo d'une simulation sur un logiciel d'un objet similaire à une voiture :
Ces vidéos montrent le mouvement d'un fluide autour de ces objets. Nous constatons que lors des frottements du fluide contre l'objet, la température du fluide augmente. Dans ces vidéos nous pouvons voir des turbulences en bleu et celles-ci correspondent à la traînée. On en déduit que plus un objet, est imposant plus il crée de la traînée, ce qui ralentit considérablement le véhicule.
L'aileron arrière :
L'aileron arrière, permet de faire « coller » la voiture à la route grâce aux appuis aérodynamiques qu'il génère. Celui-ci donne plus d'adhérence en virage à la voiture, mais fait chuter la vitesse de pointe en ligne droite en générant des efforts de traînée.
Un aileron est un peu comme une aile d’avion inversée et chaque éléments, tels les déflecteurs de côté, le pare-brise, joue son rôle dans la déviation de l’air afin que la voiture puisse « glisser » dans l’air, car plus la vitesse augmente, plus la résistance de l’air augmente et les ingénieurs en soufflerie tentent de trouver la forme "parfaite". Et pour améliorer les performances en ligne droite les ingénieurs de Formule 1 ont mis en place le DRS (Drag Reduction System). C'est un système mobile monté sur l'aileron arrière d'une Formule 1. Le pilote lors d'une ligne droite peut activer le DRS et donc l'aileron arrière
" s'ouvre ", cela entraine une forte baisse de la trainée et une vitesse accrue de 10-20 km/h.
Schéma d'un aileron arrière avec les flux d'air.
DRS activé
DRS pas activé
Schéma d'une formule 1 en soufflerie avec ses flux d'air et ses zones thermique.
L'aileron arrière est la partie de la monoplace qui lui procure le maximum d'appui. Mais en conséquence, il génère des turbulences importantes (en rouge : mouvement de l’air à l’arrière) qui nuise à l'efficacité générale, et ce quel que soit le braquage utilisé (beaucoup ou peu d'appui). Le but est donc de réduire au maximum ces turbulences sans nuire à l'appui procuré par l'aileron.
Voici ci-dessus, 2 photos de formule1 ayant un aileron arrière avec un braquage différent. La configuration de gauche est très inclinée et est destiné à un circuit lent. En outre, celle de droite est quasiment à l'horizontale et est idéale pour des circuits rapides.
L'aileron avant :
1)
2)
3)
Premier plateau
4) Deuxième plateau
Cet aileron est divisé en quatre parties principales :
1- Le grand profil principal qui correspond à la base structurelle de l’ensemble
2- Le profil secondaire qui se charge de dévier le flux d’air vers les pontons et déflecteurs latéraux
3- Le museau sur qui l’ensemble est attaché et qui fait office également de pointe d’aileron de châssis
4- Les ailettes verticales et horizontales qui ont pour but de dévier le flux d’air autour du pneumatique
L’avant détermine l’efficacité globale de la Formule 1 car le museau et l’aileron avant dirigent, canalisent et séparent le flux d’air passant sous, sur et autour de la voiture. Ce "travail" conditionne le bon fonctionnement aérodynamique du reste de la monoplace.
Les ailerons avant et arrière de la Formule 1 génèrent tellement d’appuis aérodynamiques pour éviter que la monoplace ne décolle, qu’à partir de 179 km/h, ces appuis égalisent le poids de la voiture. Du coup, une Formule 1 pourrait rouler au plafond sans retomber sur le sol.
Eléments importantsde la Monoplace
Déflecteur / Boîte d'air : Entrée d'air qui permet de refroidir le moteur, d'améliorer l'aérodynamisme du véhicule et donc aussi les performances. De plus la boîte d'air permet la sécurité du pilote.
Museau : Partie avant de la Formule 1, plus le museau est long plus le flux d'air qui pénètre sous la voiture est important, ce qui a pour avantages de générer un fort appui aérodynamique.
Capot moteur : Partie qui protège le moteur, en fonction de sa conception il permet de gérer les flux d'air.
Plaque horizontale : Élément qui permet de diriger l'air au-dessus des roues arrière afin de favoriser l'entrée dans l'air du véhicule.
Suspensions latérales : Contrairement aux suspensions traditionnelles, elles agissent horizontalement.
Tube de Pitot : élément semblable situé sur le museau qui mesure la vitesse de l'air.