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Importance du traitement aérodynamique des carrosseries
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Modérateurs:Gadman, WINGSAT, Brys, Jocelyne
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rowhider
mar. 12 mai 2015, 20:04
Membre enregistré #962
Inscrit(e) le: lun. 07 janv. 2013, 20:24
Messages: 152
Bien le bonjour,

Il n'y a pas de catégorie sur le forum permettant de traiter ce type de point, d'où sa présence ici.

Je me suis amusé à réaliser un calcul de chargement aérodynamique sur une carrosserie basée sur les dimensions d'une LMP-2 ORECA03.

Le calcul a été réalisé sur un 1/2 modèle (symétrique) à la vitesse de établie de 200km/h.

Le calcul n'est pas à prendre de matière qualitative, mais comparative: le modèle n'étant pas suffisamment précis pour être pris tel quel. Par contre il a le mérite de dégager les grandes tendances du comportement.

Objectif: déterminer l'influence de la carrosserie d'un proto sur ses performances globales et principalement dans ce cas précis, mesurer l'influence de disposer d'un fond sur les performances de la voiture (pas de fond ouvert)



Avec fond plat (sans extracteur)


Sans fond plat (coque vide)




Bilan des courses:
- Dans le cas d'une coque vide, une part importante du débit d'air qui circule sous la voiture vient remonter sous l'effet de la dépression à l'intérieur de la carrosserie. Cela créé des turbulences importantes et annule la quasi totalité de la charge aérodynamique générée par la carrrosserie.

- Dans le cas d'une coque avec un fond plat: la présence du fond plat permet d'uniformiser le flux d'air sous la voiture et limite la formation de turbulences parasites.

Le verdict est clair:
Avec coque fermée, 12x plus de charge aéro avec le fond plat pour 5% de trainée aéro supplémentaire!

Conclusion:
Pour gagner en performances sans pour autant braquer les ailerons et donc générer de la traînée, il suffit de fermer le fond de la coque! De fait un châssis TECMA sur une 905LM doit générer beaucoup plus d'appuis aéro que le gain de poids qu'il occasionne!
Peut importe le matériau utilisé pour fermer la coque: il faut que les ouvertures sous le châssis soient les plus faibles possibles!

Si ça vous intéresse, on peut pousser l'étude sur une échelle 1/4 en faisant varier d'autres paramètres: hauteur, largeur, angle des ailerons, importance de la garde au sol...

[ Édité mer. 13 mai 2015, 09:49 ]
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Gadman
mer. 13 mai 2015, 08:30
Webmaster

Membre enregistré #1
Inscrit(e) le: mer. 05 sept. 2007, 19:26
Messages: 2327
Salut rowhider
Très intéressant.
Je suppose que plus l’échelle est grande, plus l'effet aérodynamique est important. Donc en 1/5 et encore plus en 1/4 cela doit influer sur la tenue de route des châssis.
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rowhider
mer. 13 mai 2015, 09:47
Membre enregistré #962
Inscrit(e) le: lun. 07 janv. 2013, 20:24
Messages: 152
Exactement, tu as tout compris : sur une voiture qui pèse 10kg, quelques dizaines voir centaines de grammes d’appuis change totalement le comportement de la voiture dans les courbes rapides. Le rôle de l’aileron se limitant alors à stabiliser la voiture au freinage.

Il serait amusant de réaliser une carrosserie à effet de sol sur un proto ou une F1 ¼ : c’est très facile à faire en plus ! Pour éviter que le châssis ne touche le sol sous la charge aéro, faudrait mettre des patins en acier sous le châssis : et là, vive les étincelles !


J’ai récupéré également une étude aérodynamique menée par un expert sur des modèles réduits de taille inférieur : 1/10 notamment. Sa conclusion est surprenante : à cette échelle l’importance de l’état de surface de la carrosserie est primordial dans les performances. Le fait d’avoir une carrosserie sans détail, parfaitement lisse, permet de réduire la trainée de 40% pour une perte de charge aéro de 20%. Comme quoi les carrosseries seamless : c’est pas du pipeau !

J’avais lu également un article mené par un concepteur de voitures de Rallye chez Citroën : il expliquait que rien que le fait de mettre un fond plat sous une voiture avec un léger extracteur derrière (genre une tôle plate vissée sous le châssis), permet de dégager plusieurs dizaine de kg d’appuis pour pas un rond. On retrouve directement cela dans mon précédent calcul !


[ Édité mer. 13 mai 2015, 09:48 ]
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RS67
jeu. 14 mai 2015, 20:51
Membre enregistré #599
Inscrit(e) le: sam. 07 août 2010, 21:17
Messages: 397
Si je peux me permettre!
Avant de travailler sur un fond plat ou autre, y a une chose bien differente entre un model echelle 1/1 et nos models 1/5 ou 1/4 s est le centre de gravite, quand s est trop haut aero ou pas , y aura pas plus d appuis avec un fond plat! D'aileurs cela a deja bien ete teste sur nos 1/5!
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rowhider
ven. 15 mai 2015, 08:15
Membre enregistré #962
Inscrit(e) le: lun. 07 janv. 2013, 20:24
Messages: 152
Certes mais ce n'est pas le sujet du débat
Plus le CDG est bas et meilleur est la stabilité, la répartition des masses est cruciale également: tout cela ne sont que des composantes. Il faut que tout fonctionne correctement ensemble, et ça c'est plus compliqué...
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eightman
dim. 17 mai 2015, 19:15
Membre enregistré #237
Inscrit(e) le: lun. 28 avril 2008, 22:42
Messages: 810
les neerlandais de rivall racing avait fait en 2011 une très belle voiture 1:5 avec un châssis étudié en carbone.



d'autres photos sur leur page facebook car leurs sites sont HS

https://www.facebook.com/pages/Rivall-Racing/153272624761829
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RS67
dim. 17 mai 2015, 20:29
Membre enregistré #599
Inscrit(e) le: sam. 07 août 2010, 21:17
Messages: 397
Trop cher mon frere trop chere!
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rowhider
lun. 18 mai 2015, 08:53
Membre enregistré #962
Inscrit(e) le: lun. 07 janv. 2013, 20:24
Messages: 152
Oui j'avais vu leur machine, vraiment très belle et très aboutie.

Maintenant il n'est pas nécessaire d'avoir recourt à du carbone: dans l'absolue une vulgaire plaque de pvc découpée comme il faut avec quelques raidisseurs bien placés ferait l'affaire...
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rowhider
mar. 26 mai 2015, 17:43
Membre enregistré #962
Inscrit(e) le: lun. 07 janv. 2013, 20:24
Messages: 152
Je rebondis sur mon propre sujet

En sport mécanique à l’échelle 1 :1 , il est de coutume de dire que les appuis aérodynamiques deviennent significatifs par rapport à l’adhérence mécanique (pneus) vers les 120km/h.

En modèle réduit, le facteur de masse étant nettement plus important que le facteur d’échelle : on peut légitimement penser que les appuis aéro sont nettement plus dominants (vers les 30-40km/h ?)

Pour avoir régulièrement roulé en 1/10 Elec piste et en 1/8 TT, quand on roule sans carrosserie : la différence est très nette, ça ne tient tout simplement pas le pavé même à faible vitesse.

La question étant, qu’est-il le plus important : gagner de la masse ou gagner des appuis ?

-Gagner de la masse impacte le comportement de la voiture de manière permanente.
-Gagner de la masse réduit l’inertie de la voiture (accélère et freine mieux)
-Gagner de la masse réduit la consommation
-Gagner de la masse réduit la charge sur les gommes :
Effet pervers : les gommes étant dimensionnées pour une certaine charge, la montée en température peut-être plus longues voir difficile, nécessite de rouler sur plus tendre ou de réduire la dimension des pneus. (Rappel : Pression de contact = Force d’appui x Surface d’appui)

-Gagner des appuis augmente le « poids » de la voiture à haute vitesse, n’impacte pas le comportement à basse vitesse.
-Gagner des appuis augmente le « poids » de la voiture à haute vitesse, donc peut réduire un peu la vitesse de pointe (d’où l’intérêt du fond plat, car pas de trainée supplémentaire par rapport à un aileron !)
-Gagner des appuis augmente l’adhérence dans les courbes rapides, mais n’apporte rien dans les virages lents
-Gagner des appuis augmente la charge sur les gommes à haute vitesse, mais pas à basse vitesse.
Effet pervers : l’augmentation de la charge à haute vitesse, va chauffer les gommes : excellent en début de relai mais accélérateur d’usure une fois les gommes chaudes.
Implique l’emploi de gommes plus dures pour une durée de vie identique
A basse vitesse, donc sans charge aéro, les gommes étant plus dures : elles ont plus de difficultés à passer la puissance au sol

Exemples :
En rallye : les voitures ont des châssis typés très survireurs pour aider à tourner dans les épingles, mais ce réglage d’amortissement rend les voitures très délicates dans les sections rapides.
D’où la taille des ailerons ! A haute vitesse, la charge générée par les ailerons sur le train arrière compense le réglage survireur du châssis et permet d’assoir le train arrière. Quand la voiture freine, la charge aéro d’évanouie et la voiture retrouve son comportement survireur.

Même combat en LMP: les ailerons avant sont interdits depuis la fin du Groupe C, pour compenser la tendance sous-vireuse des voitures, les châssis sont réglés très survireurs et stabilisés à haute vitesse par l'énorme aileron arrière.

Que conclure ?
Les appuis aéro sont intéressants dans les courbes rapides car ils permettent d’augmenter les vitesses de passage en courbe, tout en rendant la voiture plus facile. Sur un circuit d’accélération/freinage, c’est tout l’inverse : s’il y a peu de courbes, avoir des appuis peut diminuer les performances de la voiture.
Gagner de la masse, permet d’améliorer globalement les performances, dans la mesure où le gain de masse est uniformément réparti (sous peine de devoir modifier l’équilibrage de la voiture)
Plus l’échelle du modèle réduit est petite (1/10 ou 1/8), plus une épingle ressemblera à une courbe et donc plus les appuis sont importants. A contrario, les pistes parfaitement dimensionnées pour les grosses échelles sont peu nombreuses en France.

Tout dépend de la piste du club où l’on roule : A Toulouse ou bien à Castelsarrasin, la ligne droite est suivie d’une grande courbe rapide. C’est un endroit toujours délicat à négocier et une voiture bien stable y est toujours la bienvenue…

En espérant ne pas vous avoir trop ennuyé avec ma longue réflexion


[ Édité mar. 26 mai 2015, 17:46 ]
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chriscyril
mar. 26 mai 2015, 18:32
Membre enregistré #1099
Inscrit(e) le: sam. 04 janv. 2014, 19:21
Messages: 205
Sujet intéressant,je suis sans participer car je n'ai pas les connaissances nécessaires mais j'aime bien ce type de réflexion
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