Aerodynamique de la formule 1

Pages: 24 (5758 mots) Publié le: 26 février 2011
Koly Romain Gaviglio Hervé

Décembre 2007

TRAVAUX EXPERIMENTAUX : L’AERODYNAMIQUE D’UNE FORMULE 1

Travaux effectués au laboratoire d’aérodynamique de SupAero sous la direction de Marc Grellet

Introduction

Pourquoi étudier l’aérodynamique en sport automobile ? De ses balbutiements en Formule 1 à la fin des années soixante à ses dernières évolutions, l’aérodynamique a toujours jouéun rôle capital dans la compétitivité d’une voiture, jusqu’à devenir actuellement le principal poste de dépense pour l’amélioration d’une Formule 1. Avant de se retrouver sur la piste, une formule 1 passe plusieurs milliers d’heures dans une souffleries, sans compter les simulations numériques, de plus en plus utilisées. Certaines voitures sont ainsi « mal nées » à cause d’un mauvaisdimensionnement d’une soufflerie, comme par exemple la Honda de la saison 2007. L’étude aérodynamique d’une monoplace conditionne réellement son efficacité sur la piste. La FIA (Fédération Internationale de l’Automobile) a également son mot à dire : c’est cet organisme qui dicte les règle de la formule 1, et celles-ci sont de plus en plus restrictives pour les ingénieurs qui conçoivent les voitures. Nombreusessont en effet les innovations interdites car jugées trop dangereuses pour les pilotes et les spectateurs : les jupes latérales, les doubles châssis, les fonds plats au ras du sol en font partie. Le but de ces restrictions et de certaines uniformisations est aussi de limiter les dépenses des écuries pour rendre la Formule 1 plus attractive pour les constructeurs comme pour les écuries privées.Enfin, certains accidents pourraient être évités par une étude aérodynamique plus poussée, comme celui de la Mercedes CLK GTR lors des 24H du Mans en 1999.

Ferrari 312 de 1968, l’une des premières équipées d’un aileron

CLK GTR au Mans, 1999

1. PRESENTATION DU MATERIEL
1.1 Les maquettes 1.1.1 La Ferrari 643
Il s’agit d’une réplique à l’échelle 1/8 de la Ferrari 643 de la saison 1991,dernière Ferrari pilotée par Alain Prost. Cette maquette dispose de prises de pression sur son fond plat permettant d’étudier l’écoulement sous la voiture. Les ailerons avant et arrières sont démontables et comportent chacun une balance permettant de connaître l’appui aérodynamique qu’ils procurent. On peut en les démontant étudier leurs interactions avec le fond plat et le diffuseur.

Maquette de laFerrari 643 dans la soufflerie

1.1.1 La Toyota
Cette maquette est une réplique à l’échelle 1/8 également de la Toyota de la saison 2004. Elle dispose également de prises de pression sur le fond plat, et d’ailerons démontables équipés de balances.

Maquette de la Toyota

1.1.2 La Mercedes CLK GTR
Cette maquette est une réplique de la Mercedes CLK GTR ayant notamment participé aux 24H duMans à la fin des années 1990. En plus d’être équipée de prises de pression sur le fond plat, elle dispose aussi de 15 prises de pression sur la carrosserie, permettant d’étudier l’écoulement autour de la voiture et non seulement en dessous. L’aileron arrière ainsi que le becquet sont démontables, ce qui permet d’étudier leurs influences sur le fonctionnement du fond plat, mais aussi surl’écoulement au niveau de l’arrière de la carrosserie

.

Maquette de la CLK GTR dans la soufflerie

1.1.3 L’aile de type NACA 12
Nous avons également utilisé un profil d’aile symétrique, pour étudier l’influence d’une équerre de bord de fuite, parfois vue sur les ailerons, avant comme arrière, des Formules 1. Cette maquette dispose de prises de pression sur l’extrados et sur l’intrados, permettantd’étudier l’écoulement autour de ce profil. Le logiciel utilisé permet de plus de réaliser une intégration sur la surface pour en déduire les efforts aérodynamiques liés à la pression.

Profil NACA 12 dans la soufflerie

1.2 La soufflerie
Celle que nous avons utilisée est une soufflerie subsonique à retour, dont la veine d’essai a une section carrée d’environ 45cm². Tous nos essais ont été...
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