FACTEURS INFLUANT SUR LES PERFORMANCES GLOBALES D'UN VEHICULE

Importance de la surface frontale et du Cx - coefficient de traînée – sur la consommation

La surface frontale désigne la forme de la carrosserie vue de face. Plus la surface est importante, plus la pénétration dans l’air est faible. La recherche de la réduction de la surface frontale explique pourquoi les sportives sont assez basses. Une surface frontale élevée constitue un handicap. 

La valeur du Cx, quant à elle représente, la fluidité avec laquelle l’air s’écoule au dessus d’un objet. Il s’agit d’une valeur fixe indépendante de la vitesse. La résistance à l’air est calculée en multipliant le coefficient de traînée par la surface frontale. Un Cx élevé associé à une surface frontale réduite aboutie à une faible résistance à l’air, comme sur de nombreuses sportives, ce n’est pas le cas sur de nombreuses berlines qui ont une surface frontale importante. 

Sachant que près de 15 % de l'énergie consommée par une automobile est utilisée pour vaincre la résistance aérodynamique à l'avancement, les constructeurs automobiles cherchent sans cesse à diminuer les deux seuls paramètres liés intrinsèquement à l'automobile : le Cx et le maître-couple S. Ce dernier, surface de traînée frontale maximale du véhicule, mesurée en m2, peut être obtenue par calcul sur plan ou estimée par exemple, par la formule dite de Paul Frère : S = khl où h est la hauteur, l la largeur et k une constante égale à 0,85. En ce qui concerne les véhicules particuliers, le maître-couple varie entre 1,5 m2 et 2,5 m2.

 A noter également qu'à grande vitesse, la résistance aérodynamique est prépondérante sur les autres résistances à l'avancement étant donné que, comme il a été dit auparavant, sa valeur évolue avec le carré de la vitesse.

L'évolution des standards en termes de confort et d'habitabilité étant incompatible avec une réduction trop importante du maître-couple, c'est essentiellement le Cx qui a évolué. En diminuant de 15 % un Cx initialement à 0.40, un véhicule roulant à 120 km/h économise un litre de carburant aux 100 km !

 

Cz - coefficient de portance  

En aéronautique, la portance s'oppose au poids de l'aéronef et lui permet ainsi de voler. En automobile, le but est généralement inverse : les constructeurs cherchent à créer une "portance négative", fréquemment appelée "déportance", de façon à augmenter l'appui du véhicule. L'intérêt est d'améliorer l'adhérence des pneumatiques sur le sol et ainsi d'élever les vitesses de passage en courbe. Paradoxalement, un virage ne pouvant être pris à 180 km/h par défaut d'adhérence pourra l'être à 250 km/h.

La déportance est obtenue par une application particulière de l'effet de sol et/ou par des surfaces profilées (ailerons) présentant le plus souvent des fentes pour augmenter la déflexion aérodynamique et le coefficient de portance Cz. À noter que l'ajout de ces précédents éléments s'accompagne nécessairement d'une augmentation du Cx et donc de la traînée ; à titre d'exemple, le Cx d'une Formule 1 est proche de 0,9. Les automobiles de compétition doivent donc trouver un compromis entre déportance et traînée.

 

Moment de lacet constant

Lors de la conduite, le vent ne vient pas toujours de face. La force tendant à faire pivoter une voiture sur son axe vertical par vent latéral est appelée "moment de lacet". Plus le moment de lacet est constant et faible, mieux la voiture résiste au vent latéral. En règle générale, une voiture haute à centre de gravité élevé est plus affectée.

 

TPE 2010\2011

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