Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

L'Aerodynamisme

Par Charmaine, Benjamin et Ethan
by

Ethan Adda

on 2 April 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of L'Aerodynamisme

L'aérodynamisme :
L'avion et la Formule 1.

Sommaire

:
Introduction à l'aérodynamisme

Problèmatique

Partie 1 : Les Forces

Partie 2 : L'Avion et ses caractériques

Partie 3 : La Formule 1 et ses caractéristiques

Conclusion et mise en relation

Bibliographie
Si l'on décompose le mot "aérodynamique" nous pouvons constater qu'il est composé de deux parties :
- aéro qui vient du grec aeros et qui signifie "air"
- Dynamique qui vient également du grec dynamis et qui signifie "force"
Ce mot concerne donc la force exercée sur un objet en mouvement dans l'air.
*

L'aérodynamisme a longtemps été un facteur pas assez pris en compte lors de la construction de véhicules destinés à battre des records de vitesse et de technologie. Cet effet naturel est subit par tout corps en mouvement dans l'air, quelque soit sa nature. L'aérodynamisme est une section de la mécanique des fluides, en soit, c'est l'étude des forces exercées par l'air sur un objet.
*









Elle a été reconnue en 1930 sur l'image de "La jamais contente", voiture qui a battu le record de vitesse en 1899 en roulant à 105 km/h grâce à deux moteurs électriques développant 68 chevaux.
*

En 1934, la "Chrysler Airflow" est la première automobile à avoir été conçue en respectant un profil aérodynamique. Par la suite, les automobiles ne cessent pas de s'améliorer avec le temps, en particulier avec les Formules 1.
*
C’est dans ces années là que les ingénieurs commencent à construire des avions en respectant un profil aérodynamique quelque peu complet. L’industrie de l’aviation était poussée et employée à des fins militaires durant la Deuxième Guerre Mondiale (1939-1945)
*
Pour la conception de voitures, et autres concept aérodynamiques tel que les avions, un endroit à été spécialement conçu : la soufflerie. Cet endroit consiste à visualiser la mécanique des fluides (courants d'air) sur tout objet destiné à se déplacer dans l'air.
*
Introduction
La Jamais Contente
Chrysler Aiflow
Bombardier de la Deuxième Guerre Mondiale
Test en soufflerie d'une Ferrari 458 Italia
(Lancez la vidéo)
Démo de soufflerie aux laboratoires de Ford à Dearborn, Michigan
Partie 1 : Les forces
A) Les types d'aerodynamisme
*
Il existe deux types d'aérodynamique : l'aérodynamique incompressible et compressible.

l'aérodynamique incompressible : des écoulements d'air inférieurs à Mach 0,3

L'aérodynamisme compressible qui se divise en quatre catégories :

- Subsonique : est compris entre Mach 0,3 et match critique (vitesse du son)

- Transsonique : est compris entre Mach critique et Mach 1

- Supersonique : est compris entre Mach 1 et Mach 5

- Hypersonique : est supérieur à Mach 5

Nous allons travailler sur l'aérodynamique compressible et plus précisément sur la partie subsonique, qui ne dépasse pas la vitesse du son (1224 km/h soit 340 m/s)

Mach : Unité de mesure déterminant le rapport entre la vitesse d'un mobile (objet) à l'endroit où il se déplace avec la vitesse du son
*
(Lancez la vidéo) Avions dépassant le mur du son



- Le mouvement laminaire : trajectoire rectiligne et parallèle

- Le mouvement turbulent : trajectoire non rectiligne mais aussi parallèle
- Le mouvement tourbillonnaire : trajectoire non rectiligne et non parallèle
Suivant la forme de l'objet le type d'écoulement d'air est différent :

B) Les forces
Lorsqu'un objet est en mouvement dans l'air il subit différente pression de l'air. Cet objet doit exercer un effort lors de l'accélération ainsi que pour maintenir sa vitesse. Prenons un exemple imagé : si l'on prend un drap et qu'on le lève en l'air, par temps de vent fort, on peut voir que le drap se soulève grâce à la force de l'air, je suis donc obligé de le retenir pour empêcher que le drap s'envole avec le vent. Ici c'est la même chose, l'air ralentit ce corps et le réduit à vitesse nulle s'il ne fournit pas cet effort. Il existe plusieurs forces différentes qui s'exercent sur un corps en mouvement dans l'air.
La trainée
C'est la force qui est parallèle et opposée à l'écoulement de l'air

Pour chaque force prenons un exemple imagé pour nous aider à mieux comprendre comment elles fonctionnent et à quoi elles correspondent.

En voiture, si je roule sur autoroute ou sur une route à grande vitesse et que je passe ma main par la fenêtre en la plaçant à l'horizontal, la force de l'air va exercer une pression sur mon bras qui va l'entrainer vers l'arrière. Je serais donc obligé de bloquer mon coude ou de fournir un effort pour la maintenir. Cette force est ce que l'on appelle la traînée. En résumé cette force correspond à la résistance subite par l'objet au passage de l'air et qui l'entraîne vers l'arrière.

La traînée est proportionnelle à quatre facteurs:

Proportionnelle à la vitesse au carré donc nous pouvons constater, également avec l'exemple imagé, que plus la voiture ira vite plus la traînée va augmenter, en revanche, si la voiture réduit sa vitesse alors la traînée diminuera.

Proportionnelle à la surface qui est exposée au vent : cette surface est appelée maitre-couple. On remarque que si ma main est placée à la verticale il y aura une plus forte résistance, la traînée augmente.

Proportionnelle à la masse volumique du fluide traversé : par exemple la traînée sera plus importante dans l'eau car l'eau à une masse plus importante que l'air (c'est à dire qu'elle est plus lourde)

Proportionnelle au coefficient de la forme de l'objet : elle varie selon la forme de l'objet ou coefficient de traînée noté Cx :

Il existe une équation pour calculer cette force :

T => traînée en N (Newton)
Cx => coefficient de traînée
P => masse volumique du fluide en kg/m^3
V => vitesse relative en m/s
S => maître-couple en m^2

La portance :
C'est la force qui est perpendiculaire à l'écoulement de l'air.

Toujours avec notre exemple : imaginez que vous placiez votre main entre la position verticale et horizontale (donc en biais), c'est à dire perpendiculairement à l'écoulement de l'air, vous pourriez remarquer que votre main est poussée vers le haut si elle est placée comme sur le schéma suivant :

L'angle formé entre ma main et l'écoulement de l'air est nommé l'incidence. Elle varie selon la position de l'objet:
Si elle est placée comme sur le schéma (donc avec le pouce vers le haut) alors l'incidence est positive, on parlera donc de portance.
En revanche, si elle est placée de l'autre sens alors la main sera entraînée vers le bas.
Si le pouce est placé vers le bas alors l'incidence est négative, on parlera donc de déportance.

Cette force est proportionnelle aux mêmes facteurs que la traînée :

Proportionnelle à la vitesse au carré

Proportionnelle à la surface : sauf qu'ici la portance ne varie pas en fonction du maître-couple mais en fonction de l'inclinaison de ma main, appelée la surface alaire.

Proportionnelle à la masse volumique du fluide traversé

Proportionnelle au coefficient de portance : contrairement à la traînée, ici, la valeur de ce nombre varie en fonction de la forme mais aussi de la position de cet objet. Ce coefficient est noté Cz.
*


Il existe également une équation (ou formule) pour calculer cette force:

P => portance en N (Newton)
Cz => coefficient de portance (pas d'unité)
p => masse volumique en kg/m^3
V => vitesse en m/s
S => surface alaire en m^2


Comment expliquer que ma main se soulève ?

Lorsque j'ai placé ma main perpendiculairement à l'écoulement de l'air, les particules d'air passant sous ma main se sont affaissées sur ma paume, ce qui a créé une pression appelée pression statique. Elle augmente donc sous la paume.

Les particules d'air passant sur le dos de ma main voit leur parcours se rallonger, elles sont donc obligées "d'accélérer" ce qui écarte les particules et entraîne une diminution de la pression statique sur le dessus de ma main.

Ma main va donc être entraînée vers le haut car la pression statique exercée sous ma paume est plus forte que celle exercée sur le dos de la main.

L'avion
Voler est le plus vieux rêve de l'homme et c'est vers 1500 que Léonard de Vinci fut le 1er ingénieur à travailler sur le concept d'une aile volante. Ce rêve est devenu réalité avec l'apparition de l'avion et de toute l'industrie qui en découle . Au fur et à mesure des découvertes, des formes et des structures ont été développées en vue d'adapter l'avion à des besoins.
*
Machine volante de Léonard de Vinci
Un avion se déplaçant par rapport à l’air ambiant avec une certaine vitesse, se comporte exactement, du point de vue aérodynamique, comme un avion sur lequel on soufflerait un courant d’air de même vitesse. On parlera ainsi de « vent relatif » : les raisonnements sur un avion en déplacement ou un avion « soufflé » sont équivalents (d’où l’utilisation de souffleries). On peut matérialiser l’écoulement d’air par des « filets » déformables autour d’un objet le contournant. Certaines publicités télévisées pour automobile ont représenté ces filets d'air par des fumées :
*
Honda Civic Pack Sport lors de sa publicité
Si on faisait la même expérience pour un avion, on obtiendrait ceci :
L’avion vole car les forces exercées s’équilibrent :
- il pèse mais il est sustenté
- il traîne mais il est tracté

Nous pouvons classer les forces exercées en deux catégories, à effets négatifs et à effets positifs.

Négatifs : Poids et Traîné
Positifs : Portance et Poussée

La
traînée
est la force qui s’oppose au mouvement due aux frottements de l’air.

Le
poids
, tout objet subit l’attraction terrestre. Il est dirigé vers le sol. Sa formule est : Tr=1/2 x S x ρ x V² x Cx
ρ la masse volumique de l’air (Kg/m 3), V la vitesse (m/s), S la surface (m²) et Cx le coefficient de traînée (aucune unité).

La
poussée
est la force exercée par le moteur. Ce dernier peut agir de deux façons. Si c'est un moteur à hélices, l’avion est tiré c'est une traction, si l’avion est poussé c'est une propulsion (avion de chasse, fusée)

La
portance
est une force qui est dirigée perpendiculairement au vent relatif et vers le haut. En effet, la pression de l’air sur l’extrados est inférieur à la pression de l’air sous l’intrados ce qui va provoquer la direction de cette force.
Cette surpression de l’extrados et dépression sous l’intrados va créer la « résultante aérodynamique »
.

Extrados
: Partie exterieure de l'aile
Intrados
: Partie intérieure de l'aile
La portance équilibre le poids G de l’avion. (vol rectiligne horizontal)

- elle est proportionnelle à la « surface alaire »

- elle croît avec le carré de la vitesse

G = K x S V²

L’allongement de l’aile permet de lutter contre une traînée parasite induite par la por-tance. En effet, les phénomènes aérodynamiques qui se produisent tout le long de l’aile, donnent naissance à la portance provoquant à l’extrémité de l’aile un tourbillon appelé tourbillon marginal fortement générateur de traînée (rappel : la traînée est négative au vol). Ces tourbillons appelés aussi "vortex" absorbent 8% de la puissance de l'avion. Plus la portance est importante, plus le tourbillon, et par conséquent la traînée, sont importants.
Pour corriger ce phénomène négatif, deux solutions sont possibles. La première solution est d'allonger l'aile au maximum, en effet, en soufflerie, cet allongement permet de réduire ce tourbillon. La deuxième solution est d'utiliser des winglets. Un winglet est une petite pièce en acier en bout d’aile et généralement perpendiculaire à cette dernière.
Nous remarquons qu'avec les winglets, cette trainée négative a quasiment disparue
Winglet de la compagnie aérienne Swissair
L'aile permet à l'avion de planer grâce à son allongement mais avec une certaine vitesse. Si sa vitesse chute, l'avion va "décrocher" (stall). Ce décrochage est lié au fait que les filets d'air se décollent de l'extrados. (Quelle que soit la vitesse)
*
Dans ce cas présent, il faut augmenter la cambrure de l'aile. Un avion a besoin de cette augmentation dans les phases de décollage, d'atterrissage ou de vol à vitesse relativement faible. Deux options s'offrent alors au pilote pour éviter ce décrochage qui va par la suite faire tomber l'avion comme une pierre...
*
Les volets (bord de fuite) :
C est une partie de l'aile que l'on sort pour cambrer l'aile et/ou l'allonger pour "recoller" les filets d'air. Différents types de volets existent.

Volet intrados

Volet de courbure

Volet hypersustentateur
*
Le second moyen pour éviter le décrochage est de sortir des "becs" sur le bord d'attaque de l'aile. Ils servent à plaquer les filets d'air sur l'extrados.
Les becs (bord d'attaque)
Volet hypersustentateur avec bec
*
Volet Intrados
Volet de courbure
Volet hypersustentateur
Volet hypersustentateur avec bec
Ci dessous, nous pouvons remarquer que les filets d'air se sont décollés de l'aile. L'avion ne plane plus et chute. L'angle de cette aile est d'environ 18°, l'angle maximal à ne pas dépasser.
C'est à ce moment là que les becs entrent en jeu.
Avec le même angle d'incidence, les filets d'air sont "recollés" sur l'extrados de l'aile et permet donc à l'avion de continuer son vol.

La Formule 1
L’aérodynamisme est, avec le moteur et l’électronique, un des aspects technique le plus important pour une formule 1 car même si on a un moteur puissant, cela ne veut pas dire qu’on ira plus vite que l’adversaire qui peut posséder un meilleur aérodynamisme. C’est probablement dans cette notion que les ingénieurs ont fait les plus importantes découvertes lors des 20 dernières années car la moindre irrégularité ou la moindre petite pièce sur la carrosserie peut nous faire gagner ou perdre des dixièmes de seconde; ce qui est grave étant donné qu’aujourd’hui la différence se fait en millième de seconde entre une position et une autre la plupart du temps.
Pour comprendre l’importance de l’aérodynamisme, on doit passer en revue plusieurs concepts en ingénierie et savoir quels éléments entrent en jeux.
*


Formule 1 en 1982 Gilles VILLENEUVE

Formule 1 en 2014 ~ McLaren-Mercedes ~ Jenson BUTTON (au milieu) ~ Sergio PEREZ (à droite) - Kevin MAGNUSSEN (3ème pilote – à gauche)
Pour une Formule 1, l’aérodynamisme est appliqué sous tous les angles de la voiture, autant à l'avant qu'à l'arrière, en passant par le capot moteur et le soubassement (le fond plat de la voiture).
Ces réglages et modifications s'appellent des appendices aérodynamiques, tels que les ailerons avant et arrière, qui vont permettre de plaquer à la route la voiture, grâce aux appuis aérodynamiques qu'ils génèrent. Ceux ci donnent plus d'adhérence en virages à la voiture en augmentant la charge verticale, mais font chuter la vitesse de pointe en ligne droite en générant des forces de traînée. Par exemple, en ligne droite, si le pilote lâche l'accélérateur, la voiture freine et ralenti très rapidement à cause de ces forces de traînée générées.
Un aileron est un peu comme une aile d'avion inversée et chaque appendice joue son rôle dans la déviation de l'air afin que la voiture puisse "fendre" l'air et non pas "emporter" l'air, car plus la vitesse augmente plus la résistance à l'air augmente et les ingénieurs en soufflerie tentent de trouver la forme parfaite tout en respectant le règlement imposé par la FIA. Voici deux exemples d’erreurs aérodynamiques sur des voitures d'endurance des 24 heures du Mans.

L'appui aérodynamique :

Plus un aileron est braqué, plus il offre de résistance au vent et donc à l'avancement de la monoplace (cette force se nomme la traînée). Mais il procure également plus d'appui à la voiture, lui permettant de passer plus vite dans les virages : c'est la déportance. L'appui progresse en fonction du carré de la vitesse, soit environ 150kg à 100km/h, 600kg à 200km/h et plus d’1,5 tonne à 300km/h. Plus simplement l'appui exercé par l'aérodynamique sur la voiture correspondrait à une force plaquant la voiture au sol, soit à 200km/h la Formule 1 serait plaquée par un poids de 600kg.
Ces valeurs dépendent des différents braquages des ailerons.
Il y a malgré tout un gros inconvénient à trop braquer ces ailerons. Le coefficient de pénétration dans l'air se dégrade, la voiture crée donc énormément de turbulence, résiste à l'air et finalement perd beaucoup de vitesse en ligne droite.

Lorsque une Formule 1 est en mouvement, une mince pellicule d'air se colle à la carrosserie. C'est sur cette couche alors formée, que les particules d'air glissent et génèrent ainsi de l'appui.
Le principe des lois d'aérodynamique d'une Formule 1 est simple. Ce principe repose sur la relation qui unit pression et vitesse de l'air de chaque côté d'un aileron. Sur le schéma ci dessous, on a représenté deux molécules d'air, A (en haut) et B (en bas), qui se présentent ensemble devant une lame d'un aileron de la voiture.
L'une (A) passe par en haut et l'autre (B) passe par en dessous. Bien que le chemin de la molécule B soit plus long, les deux molécules se présentent ensemble à la sortie de ailerons ce qui prouve que la molécule B s'est déplacée plus vite que la A, créant ainsi une dépression qui génère de l'appui.
Les facteurs importants sont donc : la densité de l'air, la vitesse de la voiture et la pression statique (correspondant environ à la pression atmosphérique)

Les ailerons générant un appui aérodynamique ont deux faces (supérieure et inférieure) qui sont aussi importante l’une que l’autre. En effet, la face supérieure subissant une forte pression, l’aileron est attiré vers le bas, procurant en conséquence de l’appui. La face inférieure quand à elle, subit une dépression qui tend de la même façon à attirer l’aileron vers le bas. Cependant les flux aérodynamiques ont des limites: si l'aileron est trop braqué, la molécule B refuse de suivre le trajet normal : le long de l'aileron, et se perd dans une zone de turbulence: la traînée aérodynamique
C’est pour cette raison que les ailerons des monoplaces ne sont pas réalisés d’une seule pièce mais d’une succession de petites dérives : l’air ne peut donc pas s’égarer, elle est réinjectée en permanence. Ainsi l’aileron de perd pas d’énergie.

Mais pourquoi porte-t-on autant d’intérêts aux détails de la carrosserie ?

La moindre antenne ou tête de vis qui dépasse peut avoir de réelles conséquences sur les performances. À titre d’exemple, une bille (en rouge sur le schéma suivant) génère autant de trainée que le profil de l’aileron ! C’est pourquoi la carrosserie doit être parfaitement lisse et ne doit comporter aucun élément perturbateur de l’aérodynamique générale de la monoplace.

Nous allons étudier plusieurs parties d’une Formule 1 jouant dans l’aérodynamisme final de la voiture.

L’aileron avant :

Cet aileron est situé le plus bas possible et est écarté du nez pour laisser passer l’air sur la voiture pour la coller à la piste. Sa hauteur minimale par rapport au sol ainsi que sa longueur maximale est déterminée par le règlement de la FIA.

L’aileron avant est divisé en 4 parties :

- Partie 1 : Le grand profil : constitué de 2 grandes lames donnant plus d’appuis.
- Partie 2 : Le petit profil (dernière petite lame) permet de dévier l’air vers les radiateurs sur les côtés et donc de participer au refroidissement de la voiture
- Partie 3 : Petit profil vertical (partie verticale), qui permet de canaliser l’air (même rôle que l’aileron arrière) et contient de petites fentes qui renforcent l’appui aérodynamique
- Partie 4 : Cette dernière partie sert à optimiser l’espace entre l’aileron et le nez de la monoplace. C’est cette partie qui donne l’aspect aérodynamique principal de la voiture

Différents petits profils verticaux chez les écuries au cours d’une même saison.
Ailerons avant très différents des 3 top-teams lors d’une même saison
On comprend également mieux le soin apporté au casque du pilote, qui détermine entièrement la quantité d'air qui entre dans la prise d'air, située au-dessus du pilote.
Le casque :
Le casque est aussi étudié par les ingénieurs aérodynamiciens. Celui-ci détermine par exemple la quantité d’air qui rentre dans la prise d’air au dessus du pilote. Et de manière assez curieuse la conception d’un casque de F1 affecte l’ensemble du profil aérodynamique de la voiture. Selon certains fabricants de casques, l’appui sur les ailerons arrière de la voiture peut être amélioré par la bonne conception d’un casque ! Les casques ont des petites ouvertures (1) pour faire circuler l'air à l'intérieur et des protubérances à l'arrière (2) pour diminuer la traînée et guider l'air.
Casque de Timo Glock
L'aileron arrière
L’aileron arrière est l’appendice aérodynamique qui produit le maximum d’appui mais aussi celui qui freine le plus la voiture en créant d’importantes turbulences (en rouge) qui nuisent à l’efficacité générale. Le but est de réduire ces turbulences sans pour autant réduire les appuis procurés par les dérives.
Cet aileron est composé de 3 éléments :

Élément 1: Les dérives qui sont les parties principales qui produiront un énorme appui mais aussi beaucoup de turbulences.

Élément 2: Une partie plus basse qui guide l’air vers les dérives, en plus de produire de l’adhérence.



Élément 3: Dernier élément important : les côtés, il permettent de garder le tout ensemble et d’empêcher l’air de s’échapper par les cotés, ce qui crée une forte pression aidant à l’adhérence de la voiture.
Les deux lames du haut (voir photographie ci dessous) sont facilement réglables, pour pouvoir faire varier le rapport appui/trainée en fonction des caractéristiques du circuit. Pour les circuits rapides où il faut privilégier la vitesse de pointe, l’inclinaison est minimale, par contre, pour les circuits exigeants en appui, les lames sont plus braquées.
Les Winglets
Les winglets sont de petits appendices qui suivent les roues avant. Leur rôle principal est de refroidir les pneus arrière mais aussi de faire couler le flux aérodynamique par-dessus les pneus afin d’offrir une résistance à l’air la plus petite possible. En fait, tous les appendices aérodynamiques doivent respecter ce point, le plus possible, tout en offrant un peu ou beaucoup d’appui. Si ces appendices gênent plus à l’écoulement de l’air qu’ils n’offrent cet appui, on doit les éliminer ou en faire de plus performants. Ils sont comparables aux Winglets des avions.
Néanmoins, pour réussir à trouver le bon angle d’inclinaison d’un aileron, la bonne taille d’un winglet, le profil aérodynamique parfait d’une Formule 1, il faut de nombreux test en soufflerie et une excellente équipe de physiciens et d’ingénieurs afin de calculer le coefficient de trainée le plus petit possible et le coefficient de portance idéal.
La trainée est généralement à éviter, et se décompose (dans le cas d’une F1) :

• 65% dûs à la forme de la voiture
• 15% dûs aux interférences
• 5% dûs au système interne (refroidissement, moteur, circulation d’air dans l’habitacle)
• 5% dûs à la peau de la voiture (fine pellicule d’air – voir partie sur l’appui aérodynamique)
• 10% dûs à l’association de la trainée à la portance.

Le meilleur compromis n’est pas de créer un coefficient de trainée faible mais plutôt un coefficient de portance important. Au final une Formule 1 obtient un coefficient de portance imbattable mais le coefficient de trainée devient « désastreux ». Avant que la FIA ne réduise les appuis aérodynamique (pour la sécurité des pilotes) les efforts verticaux (appuis sur la voiture) générés étaient de l’ordre de 22 KN (environ 2.1 tonnes), ce qui permettait des accélérations de 4G. On s’est aperçu que dans les grandes courbes les appuis augmentaient plus vite. Plus simplement, la vitesse de passage en courbe rapide était limitée par le moteur et la résistance du pilote à l’accélération et non par l’adhérence des pneus. Cependant les pneus ont quand même leurs limites à supporter: une charge verticale trop importante. Au final l’adhérence est due à 80% de l’aérodynamique de la voiture et à 20% de ses pneus.

Problématique :
Pourquoi, à une même vitesse, un avion décolle alors qu'une Formule 1 reste au sol ?

Pour conclure, nous avons vu que ces deux machines, l’une aérienne et l’autre terrestre, sont à la pointe de la technologie, mais subissent et appliquent constamment les mêmes lois et forces lorsqu’elles sont en mouvement. Pour répondre à la question « pourquoi à une même vitesse un avion décolle alors qu’une Formule 1 reste au sol » ; nous avons décrit et étudier l’un après l’autre les forces et les lois, l’avion et la Formule 1. Sachant que la vitesse maximale enregistrée sur circuit par une Formule 1 est de 370,1 km/h, comment se fait-il qu’elle n’ait pas décollé alors que la vitesse au décollage d’un Airbus A380 est de 277 km/h !
C’est uniquement à cause des appendices aérodynamiques. En effet, un aileron de Formule 1 n’est qu’une aile d’avion inversée. Les ailerons et autres appendices aérodynamiques de la Formule 1 servent à remonter l’air en créant une pression plus importante sur le haut de l’aileron que sur le bas ; ce qui plaque la F1 au sol, lui donnant de l’adhérence (ou appui).
À l’inverse, l’avion, grâce à la forme de ses ailes, crée une dépression sur l’extrados et une surpression sous l’intrados : une force de portance dirigée vers le haut est donc crée. L’avion peut donc décoller mais plus celui-ci sera lourd, plus sa vitesse devra être élevée pour le voir quitter le sol. Pour qu’un avion puisse voler, il faut que la portance soit égale à la trainée, c’est la seule condition.

Au final, l’air n’est qu’une résistance, l’avion et la F1 l’utilisent à des fins différentes, l’un pour décoller, l’autre pour rester au sol. Sans air il n’y aurai aucune question de dynamique. Dans le vide (ou l’espace), la ligne aérodynamique n’a aucune importance ! Prenons un exemple imagé : si nous lançons à vitesse égale un cube et une feuille de papier (à l’horizontale) dans le vide, ces deux objets ne se verraient ni ralentir ni dévier de leur trajectoire. Par définition, dans le vide il n’y a rien, pas de molécules ni de particules sur lesquelles s’appuyer. Les lois d’aérodynamique sont nulles.

Nous avons bien démontré que les appendices aérodynamiques, liés à la trainée, au poids, à la poussée et à la portance sont des facteurs essentiels au décollage d’un avion et à l’appui (ou adhérence) d’une Formule 1.
Ces lois sont calculées et appliquées différemment selon la conception de l’appareil. Les hélicoptères et certains avions de chasse, décollent verticalement et ne possèdent pas la même proportionnalité entre ces forces qu’un avion classique, dans le cas d’un décollage uniquement.

Conclusion
TPE réalisé par Charmaine Roux, Benjamin Millereau et Ethan Adda
1er S1 du Lycée St Joseph Carnoles
Année 2013-2014
*
*
*
*
*
La FIA est la Fédération Internationnale Automobile qui s'occupe du règlement des Formules 1.
*
*
*
*
Important ! À chaque astérisque rouge * veuillez cliquer ou passer à l'aide des flèches. Les textes se lisent de haut en bas. Merci
Full transcript