F1. Dès aujourd'hui, fan-f1.com vous donne rendez-vous chaque semaine pour Mécano du Dimanche, la chronique consacrée à la technique en Formule 1. Chaque jour de Grand Prix, vous y lirez une présentation des principaux faits techniques du week-end, schémas à l'appui, alors que l'édition des semaines de repos traitera d'un sujet technique particulier. Aujourd'hui, nous nous plongeons dans le monde assez obscur de l'aérodynamique, pourtant roi dans la F1 moderne.
En installant un aileron à l'arrière de sa 312 en 1968, s'inspirant ainsi de l'aéronautique, Ferrari a ouvert la boîte de Pandore. Quarante ans - et un gel des moteurs - après, l'aérodynamique est le nerf de la guerre en Formule 1. Mais quelle est cette force étrange car invisible qui fait et défait des voitures ?
La réponse est tout autour de nous : l'air contenu dans notre atmosphère. En effet, 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.
Ainsi, on décompose cette force en deux parties distinctes. Lorsqu'un objet se déplace en ligne droite et parallèlement au sol, l'intensité de la force exercée horizontalement par l'air sur cet objet, appelée traînée aérodynamique, est proportionnelle au carré de la vitesse de l'objet, à sa surface en vue de face, et à un coefficient qui dépend de sa forme. Ce coefficient, appelé taux de pénétration dans l'air, et plus connu sous le nom de Cx, témoigne de la facilité qu'a l'objet à "faire son trou" dans l'air. Par conséquent, plus le Cx est faible, ou plus l'objet est petit vu de face, ou encore plus sa vitesse est faible, moins sa progression est entravée par l'atmosphère car cette dernière exerce alors une force plus faible.
Verticalement, l'air exerce aussi une force, appelée portance, qui suit la même logique : son intensité est proportionnelle au carré de la vitesse, à la surface de la voiture et à un coefficient qui dépend de sa forme, appelé coefficient de portance et noté Cz, qui traduit la propension de l'objet à décoller ou à être plaqué au sol. Car la portance, contrairement à la traînée (rien ne peut favoriser le déplacement d'un objet dans l'air, si ce n'est un vent de dos), peut être négative : on parle alors de déportance et lorsque cela concerne un objet posé sur le sol, d'appui aérodynamique.
Si dans le cas d'un avion, on cherche à faire en sorte que l'objet décolle, en générant une portance (donc dirigée vers le haut) pour combattre la gravité, en automobile, tout du moins en compétition, on recherche l'inverse. 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.
Ou comment un simple attrape moi si tu peux devient un défi technologique
Clairement expliqué et complet
J'attends avec impatience le prochain article
bravo
1- il manque quelques schémas, d'autant que c'est de la mécanique des fluides basique
2- un profil d'aile est fait de telle sorte qu'il y ait une différence de vitesse entre les flux passant au-dessus de l'aile et en dessous.. c'est ce qui créé de la portance.. vous employez le raisonnement inverse.
@Tigrou : ne vous excusez pas d'émettre des critiques, les commentaires sont là pour ça et c'est comme ça que l'on progresse. Si pour le point 1, je vous donne tout à fait raison, et ça changera pour les chroniques suivantes, j'ai du mal à vous suivre sur le point 2.
A moins que j'aie mal compris ce que vous me reprochez, je dis - tout du moins je voulais faire comprendre - que la différence de pression crée l'appui, ce qui est équivalent, d'après le théorème de Bernouilli, à une différence de vitesse d'écoulement (mais dans le sens inverse, la vitesse étant plus faible sur le dessus du profil qu'en dessous). Pour ma part, je trouvais la version utilisant la pression plus parlante parce que la notion de pression est équivalente à celle de force (à une unité de surface près).
Je n'ai pas été clair c'est vrai. En fait entre l'intrados et l'extrados du profil d'aile, l'écoulement se fait à des vitesses différentes. La pression statique est inversement proportionnelle à la vitesse de l'écoulement (Bernoulli), et c'est donc la différence de vitesses qui crée la différence de pression et sa résultante. C'est ce que je soulignais. Mais je chicane car ça reste tout à fait clair. Du bon boulot.