TPE sur la Formule 1 : les prototypes et l'aérodynamisme

Résumé du document

La Formule 1 est un sport de compétition automobile qui demande à respecter de nombreuses normes imposées par la FIA (Fédération Internationale de l'Automobile).

Extraits

[...] La notion d'aérodynamisme a été très simplifiée dans le langage courant, en effet on la résume à la pénétration dans l'air d'un corps (plus un corps est aérodynamique plus il va vite), certes cette simplification est correcte, mais il reste à savoir pourquoi et comment. De cette manière, cette notion devient plus complexe et il en résulte des conséquences considérables. C'est donc après avoir parler de la conception d'une Formule 1 et après avoir évoqué les tests de la soufflerie que nous finirons par cette partie où nous allons essayer de vous éclairer sur cette notion d'aérodynamisme. [...]

[...] Le seul moyen de vérifier le bon écoulement de l'air est de procéder aux testes en soufflerie sur la voiture à taille réelle pour des résultats sans erreur (car la taille réduite augmente la marge d'erreur vis-à-vis des calculs). Les essais en soufflerie restent le seul moyen permettant de calculer avec précision le Cx (traînée). Une Formule 1 peut atteindre des vitesses époustouflantes avec un moteur «basique grâce à son physique aérodynamique; en effet si la voiture est aérodynamique, la force de l'air qui s'oppose à elle va nettement diminuer (elle aura une meilleure pénétration dans l'air), de même la dépression de l'air à l'arrière du véhicule sera plus faible donc le phénomène d'aspiration du véhicule vers l'arrière va lui aussi nettement diminuer; la F1 aura beaucoup plus de facilité à pénétrer dans l'air et ne sera confrontée qu'à des forces minimes et pourra donc accélérer plus vite et atteindre sa vitesse maximale plus rapidement. [...]

[...] Cette force est proscrite en F1 le but étant de rester au sol, la géométrie des appendices aérodynamiques est étudiée pour éliminer totalement la portance (les ailerons sont donc braqués à l'envers par rapport à ceux des avions) - l'appui aérodynamique est une force perpendiculaire à l'aileron dirigée vers le bas. C'est l'atout majeur des aérodynamiciens, pour retenir la voiture au sol en ligne droite et pour atteindre des vitesses impressionnantes en pleine courbe. - la traînée est une force parallèle au sol, qui s'oppose à la progression de l'objet dans l'air. Elle représente les forces de frottement sur l'objet. [...]

[...] Il sert aussi à diriger les gaz d'échappement qui passent la plupart du temps à cet endroit. - L'aileron arrière L'aileron arrière est la partie de la monoplace qui procure le maximum d'appui. Mais en conséquence, il génère des turbulences importantes qui nuisent 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. On remarque aussi les petits ailerons devant les roues arrière, qui sont plutôt destinés à éviter les turbulences et la résistance qu'elles pourraient générer. [...]

[...] De plus, si le mélange n'est pas bien effectué, la combustion se fera moins rapidement, et le moteur perdra donc de la puissance. Les moteurs de Formule 1 sont soumis à des contraintes extraordinaires tels que des régimes élevés, une chauffe quasi permanente due non seulement à la température extérieure mais aussi au manque de ventilation lorsque la monoplace suit longtemps une autre voiture de près (la monoplace qui est devant dégage une forte température) et aussi lors des arrêts prolongés au stand. [...]