Partie C : Effets de sol et de Déportance

La déportance est une force qui maintient un véhicule au sol et qui permet d'augmenter son adhérence.

 

La charge verticale est la somme de tous les efforts verticaux que subit le véhicule. Cela comprend le poids de la voiture, les efforts dus à l'aérodynamique, les efforts dus à l'inertie lors d'une accélération ou d'un freinage (transfert de charge). La charge verticale a une influence prépondérante sur le comportement de la voiture: elle influe sur tous les efforts si bien que le pneu peut passer à travers la suspension. En règle générale, plus la charge verticale est importante, plus la voiture "collera" à la route.

Les ailerons (avant et arrière) augmentent la déportance d'un véhicule :

 

-L'aileron avant:La fonction principale d'un aileron avant est de créer de l’appui qui améliore l'adhérence des pneus avant. Cela sert surtout dans les virages rapides, où l’on peut donc normalement rouler à une vitesse élevée sans s’éloigner de la ligne idéale. L’aileron avant peut représenter jusqu'à 25-30% de la déportance totale. Les ailerons avant, en particulier en F1, connaissent régulièrement des améliorations afin de pouvoir augmenter l’adhérence des pneus sur le sol. Il est même devenu possible d’ajuster l’angle d’attaque de l’aileron avant pendant une course, pour maximiser la vitesse en ligne droite ou dans les virages, selon les nécessités du circuit.

Un autre problème auquel les ingénieurs sont confrontés est le fait que les ailerons avant sont conçus pour fonctionner correctement avec de l'air non perturbé et propre.

 

-L'aileron arrière: Cela a pour effet de rendre l'aileron arrière moins aérodynamique et moins efficace que l'aileron avant, en raison de la circulation d'un flux d'air très turbulent. Normalement, l'aileron arrière doit générer plus de deux fois autant d'appuis que l'aileron avant pour maintenir l’équilibre de la voiture. De manière générale, lorsque l'objectif principal est de maximiser la vitesse de pointe, les ingénieurs permettront de réduire l'angle d'attaque pour minimiser la traînée.


 

Il n'y a cependant pas que les ailerons qui peuvent donner de l'appui à la formule 1. Le dessous de la voiture, appelé "fond plat" est aussi très travaillé pour permettre à l'air de sortir plus vite qu'il n'y est entré, ce qui créé une dépression sous la voiture, lui permettant alors de coller à la piste. On appelle cela l’effet de sol. L'effet de sol permet d'augmenter la déportance et d'augmenter aussi la stabilité d'un véhicule. Une planche en carbone est imposé sous le fond plat pour surélever la voiture et atténuer la tenue de route car les ingénieurs avaient inventé la jupe aérodynamique qui était un grand appendice sous la voiture qui emprisonnait l'air et qui produisait une succion tellement grande ce qui entraînait souvent des cassures qui pouvaient provoquer un grave accident; et si la voiture décollait un peu du sol, elle se mettait à voler, ce qui était encore plus dangereux pour le pilote.

L'image représente le mouvement de l'air en dessous de la formule 1 qui provoque le phénomène de l'effet de sol.

la partie colorée en bleu représente la planche en carbone qui limite l'effet de sol.

 

L'effet de sol se produit aussi chez l'avion lorsqu'il vole très près du sol. Il se produit quand l'avion vole très près du sol par une augmentation de la portance et une diminution de la traînée. L'air, chassé vers le bas par l'aile se retrouve bloqué par la présence du sol et s'y comprime légèrement avant de changer de direction.

 

 

 

Un autre phénomène apparait dans l'effet de sol : les tourbillons d'extrémité de voilure (ceux qui sont en partie responsables de la trainée induite) sont génés par la présence du sol comme sur cette image :

 

 

Au dessus : sans effet de sol, en dessous, avec effet de sol. Les flèches rouges indiquent que l'air dévié vers le bas par les ailes est chassé vers l'extérieur à cause de la présence du sol.

Ces tourbillons étant diminués, la trainée induite est elle aussi diminuée.

Ces tourbillons sont aussi responsables d'une diminution de la portance aux extrémités par rééquilibrage des pressions.

 

L'effet de sol gène et déforme ces tourbillons qui s'écartent et se présentent alors comme s'ils contournaient des ailes plus grandes.

Le rééquilibrage des pressions en bout d'ailes est ainsi diminué.

Lorqu'un avion se déplace dans l'air il provoque une onde de pression.

Ces ondes sont émises dans toutes les directions donc aussi vers le bas. au ras du sol, elles se retrouvent tout de suite face à un obstacle. L'avion fait donc pression sur lui même.